Bereits ein Blick in die Gelbe Tonne zeigt ein buntes Wirr?war unterschiedli?cher Kunststoffe. Je reiner und einheitlicher Plastikabfall allerdings ist, umso besser l?sst er sich recyceln. In einem neuen Forschungsvorhaben wollen die Universit?ten Jena und Bayreuth zusammen mit den Firmen BASF, Endress + Hauser Digital Solutions und Tech?noCom?pound GmbH den Recyclingprozess von Kunststoffen optimieren. Im Projekt SpecReK (Spektroskopische Untersuchung des Recyclings von Kunststoffen) ist geplant, die Zusam?mensetzung von Kunststoffabf?llen w?hrend des Recyclingprozesses zuverl?ssig und pr?zise zu identifizieren, um die Qualit?t des recycelten Kunststoffs zu verbessern. Dabei sollen hochmoderne Messmethoden eingesetzt und mit Künstlicher Intelligenz (KI) kombi?niert werden.?

Kreislaufwirtschaft von Kunststoffen st?rken

Der überwiegende Teil der Kunststoffabf?lle, die heute in den Recyclingprozess gehen, wird derzeit mechanisch recycelt. Die Abf?lle werden gesammelt, sortiert, zerkleinert, gereinigt und dann eingeschmolzen. Die Schmelze enth?lt je nach Ausgangsmaterial und Aufwand der Sortierung unterschiedliche Kunststoffsorten, Zusatzstoffe und Verunreinigungen. Daher schwankt in vielen F?llen die Qualit?t des wiederverwerteten Materials, was es erschwert, daraus wieder hochwertige Produkte aus Kunststoff herzustellen. ?Mit der steigenden Nachfrage nach hochwertigen Recyclingmaterialien ist es unter den aktuellen gesetzlichen Anforderungen entscheidend, die Materialeigenschaften und Zusammensetzung von mechanisch recycelten Kunststoffabf?llen genau zu verstehen und das Verfahren zu optimieren. Damit werden wir die Kreislaufwirtschaft st?rken“, erkl?rt Dr. Bernhard von Vacano, Leiter des Forschungsprogramms Plastics Circularity beim Unternehmen BASF, das Konsortialführer von SpecReK ist.

Materialanalyse in Echtzeit

Im Projekt soll die Wechselwirkung von Licht und Material genutzt werden, um Informationen über die chemische Struktur der recycelten Kunststoffe zu gewinnen. Mit spektroskopischen Methoden m?chten die Forschenden in Echtzeit bestimmen, aus welchen Kunststoffsorten, Zusatzstoffen und Verunreinigungen sich das Material bei der Verarbeitung zusammensetzt. Im n?chsten Schritt soll ein KI-Algorithmus Muster in den Messdaten erkennen und vorschla?gen, welche weiteren Bestandteile zuzusetzen sind oder wie der Recyclingprozess anzupas?sen ist, um die Qualit?t des recycelten Kunststoffs zu verbessern.

?Derzeit haben wir nicht die notwendigen Analysewerkzeuge, um w?hrend des Verarbei?tungs?prozesses zu ermitteln, welche Bestandteile der mechanisch recycelte Kunststoff genau enth?lt“, sagt Bernhard von Vacano. Diese Informationen sind aber erforderlich, um die Qualit?t von Kunststoffabf?llen bewerten und verbessern zu k?nnen.?

Im Verbundprojekt, welches vom Bundesforschungsministerium mit mehr als einer Million Euro im Programm Quantensysteme gef?rdert wird, arbeiten die Industriepartner und die Universit?ten Hand in Hand. Die beiden beteiligten Arbeitsgruppen der Friedrich-Schiller-Universit?t Jena bringen hierbei ihre Expertise im Bereich der Polymerforschung, Roboter?chemie sowie KI- und Datenwissenschaften ins Konsortium ein. ?Durch die Anwendung modernster Roboterchemie in Jena verbunden mit der Charakterisierung der unterschied?lichen Polymere und deren Verunreinigungen lassen sich effizient gro?e Datenmengen erheben“, erl?utert der Chemiker und Materialwissenschaftler Prof. Dr. Ulrich S. Schubert. ?Diese Daten sind essenziell für die Nutzung von maschinellen Lernmethoden, um so Muster in den Daten zu erkennen und eine Echtzeit?analyse zu erm?glichen“, erg?nzt der Jenaer Datenwissenschaftler Prof. Dr. Thomas Bocklitz. ?Nur durch diese Kombination l?sst sich die Recyclingquote und die Qualit?t des recycelten Polymers verbessern. Dann sind auch neue Anwendungen des recycelten Plastiks m?glich“, unterstreicht Prof. Schubert.