Schwarze Kunststoffe recyceln: wie Thermographie und KI die Sortierung verändern

Schwarze Kunststoffe haben ein Sichtbarkeitsproblem – denn sie werden von Sortieranlagen nicht erkannt. Das Ergebnis: Materialien, die eigentlich recycelbar wären, landen in der thermischen Verwertung. Gerade im Kontext von Circular Economy und steigenden Recyclingquoten wird deutlich: Hier geht ein relevanter Wertstoffstrom verloren. Genau hier setzt ein neues Verfahren des Fraunhofer IZFP an, das schwarze Kunststoffe gezielt identifizierbar machen soll.

Der Standard in der Kunststoffsortierung ist die Nahinfrarot-Technologie (NIR). Sie basiert auf reflektiertem Licht – und genau hier liegt das Problem.

"Schwarze Kunststoffe können nach heutigem Stand nur schwer sortenrein getrennt werden", erklären Kevin Schmitz und Andreas Keller vom Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP. "Die Allzweckwaffe der Kunststoffsortierung, hyperspektrale Bildgebung im NIR-Bereich, benötigt genügend an der Materialoberfläche reflektiertes Licht."

Das zentrale Hindernis: Carbon Black als Farbpigment absorbiert Licht nahezu vollständig. Die Folgen:

• kaum Reflexion für NIR-Sensoren
• keine zuverlässige Materialerkennung
• fehlende Trennung der Materialien

Alternativen existieren, sind aber teuer. Das wissen auch Schmitz und Keller: "Mit MWIR-Hyperspektralkameras kann eine gute Sortiergenauigkeit erreicht werden, preislich bewegt man sich jedoch allein für das Kamerasystem im sechsstelligen Bereich."

Ein funktionierender Demonstrator zeigt bereits, wie sich das Verfahren praktisch umsetzen lässt: Auf einem Förderband werden Kunststoffteile gezielt erwärmt, thermisch erfasst und automatisiert sortiert.

Für den industriellen Einsatz sind jedoch noch Herausforderungen zu lösen:

• unterschiedliche Partikelgeometrien nach dem Schreddern
• Verschmutzungen im Materialstrom
• Bandgeschwindigkeit für hohe Durchsätze

Gleichzeitig wird deutlich, welches Potenzial in dem Ansatz steckt. Für Betreiber von Sortieranlagen könnte sich ein bislang unerschlossener Stoffstrom erschließen.

"Bestehende Anlagen können durch ein System auf dieser Technologie den schwarzen Ausschuss, der aktuell hauptsächlich als Ersatzbrennstoff genutzt wird, weiter aufschlüsseln", erklären Kevin Schmitz und Andreas Keller. "Damit lassen sich hochwertige Kunststoffe wie PA6 herausfiltern und als angereicherter Strom vermarkten."

Die möglichen Effekte:

• höhere Recyclingquoten
• zusätzliche Erlösquellen
• bessere Erfüllung regulatorischer Vorgaben

Bis zur breiten industriellen Anwendung wird es jedoch noch einige Entwicklungszyklen benötigen.

Die Entwicklung zeigt: Schwarze Kunststoffe sind kein grundsätzliches Recyclingproblem, sondern ein Erkennungsproblem.

Neue Sensortechnologien, kombiniert mit Künstlicher Intelligenz, verschieben hier die Grenzen des bislang Machbaren. Entscheidend wird nun sein, wie schnell sich diese Ansätze in bestehende Sortierprozesse integrieren und unter realen Bedingungen skalieren lassen.

Gelingt dieser Schritt, könnten bislang verlorene Stoffströme künftig systematisch erschlossen werden – mit direkten Effekten auf Recyclingquoten, Ressourceneffizienz und die Wirtschaftlichkeit von Sortieranlagen.