Erst testen - Dann investieren
Angesichts immer strengerer Reinheitsanforderungen und eines zunehmenden Arbeitskräftemangels in der Recyclingindustrie sind Automation und moderne Sortiertechnologien unerlässlich, um ein hochwertiges Produkt mit der gewünschten Gewinnspanne herzustellen. Auch die Wahl der richtigen Ausrüstung für die Sortierung des geplanten Materialstroms ist entscheidend, um die Investitionsrentabilität (ROI) zu optimieren. Darüber hinaus ist es von entscheidender Bedeutung, ein flexibles System einzurichten, das sich an künftige Änderungen des Materialflusses und an gesetzliche Vorgaben anpassen kann.
„Die Branche muss sich das Materialrecycling ähnlich wie eine Produktionsumgebung vorstellen“, erklärt Bill Close, Business Development Manager bei der WENDT CORPORATION in Buffalo (New York, USA). „Wir entwickeln genau definierte Verfahren, die das Handling an den einzelnen Stationen automatisieren, um jedes Mal ein fertiges Produkt mit stets einheitlichen Ergebnissen zu liefern.“
Material analysis and testing play roles in purchasing the right automated system to provide these results. No matter the operation’s size, all companies can benefit from partnering with the right provider. Um solche Ergebnisse zu erzielen, spielen Materialanalyse und -prüfung beim Kauf des richtigen automatisierten Systems eine wichtige Rolle. Unabhängig von der Größe der Anlage profitieren Unternehmen jeder Art von der Zusammenarbeit mit dem richtigen Anbieter.
„In unserem Testzentrum in Deutschland führen wir jährlich rund 600 Tests durch“, berichtet Andre Lehmann, Test Center Manager Recycling Germany bei TOMRA Recycling in Mülheim-Kärlich. Als eine von sieben Einrichtungen weltweit verfügt das TOMRA Testzentrum über das komplette Sortiment der neuesten Sortiertechnologien des Unternehmens.
Als ein Hauptanbieter von optischen Sortierern von TOMRA in Nordamerika betreibt VAN DYK Recycling Solutions in Norwalk (Connecticut, USA) das größte Testzentrum Nordamerikas. Es ist neu mit fünf verschiedenen optischen TOMRA-Sortiermaschinen ausgestattet und bietet abfallverarbeitenden Unternehmen und anderen Akteuren der Branche die Möglichkeit, eine Anlage vor dem Kauf auf Herz und Nieren zu prüfen. „Unser Testzentrum ist in der Lage, zahlreiche Prozesse innerhalb einer Materialrückgewinnungsanlage zu simulieren, die überall in Nordamerika zu finden sind“, führt Alex Wolf, Technical Director bei VAN DYK, aus. „Wir führen Tests durch, um Ergebnisse zu validieren und stellen unsere Einrichtung für Verbände, Markeninhaber oder Verpackungshersteller bereit. Auch führen wir Tests für Unternehmen durch, die sehr große Mengen an Kunststoff verarbeiten.“
Die Branche hat sich inzwischen so weit entwickelt, dass nicht mehr alle Materialien und Anwendungen getestet werden müssen.
„Materialien und Anwendungen in Bezug auf die Sortierung von Kunststoffflaschen müssen wir nicht mehr testen, da wir über eine große Menge an Daten, Erfahrungen und Anlagen verfügen, die dieses Material verarbeiten“, erläutert Lehmann. „Neue Anwendungen oder schwierig zu verarbeitende Materialien hingegen bedürfen einer Prozessvalidierung.“
Evolution der Testumgebung
In den letzten zwei Jahrzehnten haben Unternehmen wie TOMRA und dessen Partner aus dem Anlagenbau ihre Testzentren weiterentwickelt, um den sich wandelnden Anforderungen innerhalb der Branche gerecht zu werden. „Wir verfügen über eine Versuchsanlage für Schredderrückstände von Altfahrzeugen (RESH), die bei uns bereits sechs Generationen durchlaufen hat“, so Close. „Heute ist unsere Einrichtung wie ein Labor aufgebaut.“Im Testzentrum des Unternehmens kommen Stationen wie TOMRAs FINDER zur Wiedergewinnung von nicht eisenhaltigen Metallen aus RESH, X-TRACT zur Sortierung von Magnesium auf Röntgenbasis, um in Produkten wie Zorba und Twitch Magnesium von Aluminium zu trennen und ofenfertiges recyceltes Aluminium zu erhalten sowie COMBISENSE für die Farbsortierung schwerer nicht eisenhaltiger Metalle zur Anwendung. „Inzwischen sind wir in der Lage, unsere Tests mit vier Big Bags an Material durchzuführen“, ergänzt Close.
Früher war die Automatisierung mit sensorgestützter Sortierung etwas völlig Neuartiges. „Im Jahr 2007 mussten wir unsere Kunden noch davon überzeugen, optische Sortierer zu erwerben, um den manuellen Sortieraufwand zu reduzieren“, erinnert sich Wolf. Ganze Wagenladungen an Materialien wurden zur Prozessvalidierung zu den Testeinrichtungen gebracht, um Investitionen zu begründen.
Heutzutage verfügen Technologieanbieter wie auch Anlagenbauer über zahlreiche Anlagen, die Kunden mit ähnlichen Abfallströmen besuchen können. Als nächsten Schritt können Kunden Proben ihrer Materialien an eine Testeinrichtung schicken, um den Prozess validieren zu lassen. Maschinen mit hochauflösenden Sensoren vereinen eine Vielzahl an Technologien: Nahinfrarot, Kamera, Röntgen, elektromagnetische Felder, Laser und Deep Learning. Auf dieser Grundlage lassen sich selbst komplexeste Sortieraufgaben mit höherer Genauigkeit validieren.
„Früher konnten Sortieranlagen mit einem höheren Anteil an Verunreinigungen im Endprodukt leben; dies hat sich mit der aktuellen Situation auf dem Endmarkt jedoch grundlegend geändert“, erklärt Wolf. Ty Rhoad, Regional Director Americas bei TOMRA Recycling, fügt hinzu: „Aus diesem Grund ist es von entscheidender Bedeutung, in die richtigen Sortiertechnologien zu investieren, um die Reinheitsvorgaben in der erforderlichen Anzahl von Schritten zu erfüllen.“
Die weltweit wachsende Nachfrage nach Flakesortierung bewog TOMRA Recycling dazu, ein neues Testzentrum in Parma (Italien) zu eröffnen. Diese Einrichtung ist auf die Sortierung von Kunststoff-Flakes und die Entwicklung neuer Anwendungen und Lösungen für die Sortierung von Flakes aus Polyolefin (PO) und Polyethylenterephthalat (PET) spezialisiert.
„Mit unserem neuen Testzentrum in Parma führen wir die Entwicklung von Lösungen zur Kunststoffverwertung für Recyclingbetriebe fort. Das Testzentrum umfasst AUTOSORT FLAKE und INNOSORT FLAKE, die für die Verwertung von Kunststoff-Flakes (PET, PO, PVC) bis zu einer Größe von 2 mm konzipiert sind“, führt Rhoad aus. „AUTOSORT FLAKE entfaltet bei Anwendungen mit einem geringen Maß an Verunreinigungen und hohen Qualitätsstandards sein volles Potenzial. INNOSORT FLAKE ist für die Sortierung stärker kontaminierter Ströme ausgelegt und mit einem PO-spezifischen Sensor für die Sortierung von Polyolefin erhältlich.“
Auf den richtigen Mix kommt es an
„Der Betreiber eines kleinen Schredderbetriebs äußerte den Wunsch nach einem FINDER, um eine größere Menge an Nichteisenfraktionen aus dem RESH-Strom zu gewinnen“, so Close. Die WENDT CORPORATION führte in ihrem Testzentrum Tests mit Materialproben durch und musste feststellen, dass der Sortierer allein zur Erreichung der Ziele des Unternehmens nicht genügen würde. „FINDER war ein Teil der Lösung, allerdings benötigte das Unternehmen noch weitere Komponenten“, fügt er hinzu.
Trotz der großen Bedeutung der neuesten Technologien sollten Recycler nicht davon ausgehen, dass ein Anlagenupgrade mit einer neuen Technologie die endgültige und einzige Lösung sein wird. Vielmehr müssen Unternehmen einen ganzheitlichen Ansatz verfolgen, um einen Kreislauf zu entwerfen, der der das richtige Verhältnis zwischen Ausrüstung und Technologie aufweist. Die Zusammenarbeit mit einem bewährten Technologieanbieter bei der Durchführung von Tests kann außerdem zur Maximierung der Investitionsrentabilität beitragen.
„Genauso wie wir die Experten für Sortiertechnik sind, müssen sich die Recycler bewusst sein, dass sie die Experten für ihre Materialien, für die Produkte und Verunreinigungen in ihrem Materialstrom und für das gewünschte Ergebnis sind“, so Lehmann. „Folglich geben sie uns an, ob sie 98 % oder 99,5 % Reinheit benötigen . Wir testen das Material unter Einsatz verschiedener Sortiertechnologien, um die optimale Sortierlösung für die gewünschte Anzahl von Prozessschritten zu ermitteln.“
Der Testprozess beginnt in der Regel mit Meetings zwischen der Vertriebsabteilung und dem Kunden. Je nach dem zu testenden Material kann der Anlagenbauer und/oder Technologieanbieter den Besuch einer Anlage mit einem ähnlichen Materialfluss, eine Materialprüfung oder eine Kombination aus beidem empfehlen. Wolf fügt an: „Häufig ist der Test eine Bestätigung dessen, was das Vertriebsteam empfiehlt. Allerdings verzeichnen wir zurzeit eine Zunahme der Menge an ungewöhnlichen Materialien und nicht standardmäßigen Anwendungen – in diesen Fällen führt kein Weg an Tests vorbei.“
Beim Testen von Materialien liegt die Verantwortung für eine ordnungsgemäße Materialvorbereitung bei den Recyclingunternehmen. „Unseren Kunden empfehlen wir, das betreffende Material vorzubehandeln bevor es an TOMRA geschickt wird, damit es uns in dem Zustand vorliegt, in dem es später mit unseren Maschinen im Werk sortiert werden soll“, so Rhoad.
Anlagenbauer wie die WENDT CORPORATION und VAN DYK bieten vorgeschaltete Aufbereitungsprozesse an, sodass ggf. ein geringerer Vorbereitungsaufwand für das Material erforderlich ist. „Neben den TOMRA-Maschinen umfasst das Testzentrum von VAN DYK eine elliptische Siebanlage und weitere mechanische 2-D- und 3-D-Materialabscheider “, merkt Wolf an. Für die Verarbeitung von Altfahrzeugen „verfügt unser Testzentrum zusätzlich zu TOMRA FINDER, X-TRACT und COMBISENSE über Magneten, Siebe und Wirbelstromgeräte“, ergänzt Close (WENDT CORPORATION).
Unabhängig davon, wo die Tests durchgeführt werden, empfehlen wir allen, dem Materialtest beizuwohnen. „Kunden profitieren davon, die Tests ihrer Materialien hautnah erleben zu dürfen und zu sehen, wie die unterschiedlichen Technologien für die Umsetzung ihrer individuellen Ziele eingesetzt werden“, erläutert Lehmann. Close fügt hinzu: „Wir wissen, wie die Tests funktionieren. Aber es ist besser, wenn der Kunde sehen, lernen und verstehen kann, wie das Testen erfolgt.“
Die TOMRA-Verfahrenstechniker untersuchen das Material und analysieren die Ziele des Kunden, um die notwendige Technologie bzw. die passende Kombination aus den verschiedenen Technologien zu bestimmen. Dabei berechnen sie die Produktionskapazität, ermitteln den Luftbedarf und werten den Grad der Materialverwertung und -reinheit aus. Die im Verlauf dieses Verfahrens generierten Berichte enthalten Ablaufdiagramme mit den empfohlenen Sortiertechnologien sowie Angaben zu den notwendigen Schritten zur Erreichung der jeweiligen Ziele.
„Je nach Materialkomplexität und Zielen kann dieser Prozess bis zur Durchführung von Tests einen Tag, eine Woche oder aber einen längeren Zeitraum in Anspruch nehmen“, so Lehmann. Durchschnittlich liegen zwischen den ersten Meetings und der Testdurchführung (einschließlich der Erstellung von Berichten) 8 bis 10 Wochen.
Trend zur Automatisierung
Auf dem Weg zur Automatisierung sind Tests der Schlüssel zum Erfolg. „Als Unternehmen, das Grenzen immer weiter hinausschiebt, verfügen wir jetzt über Sortierer, die Aluminium zu ofenfertigem Aluminium sortieren“, sagt Close. „In unserer Branche gibt es die Vision einer vollständig automatisierten Anlage, in der die Mitarbeiter im Kontrollraum Daten empfangen und entsprechend reagieren, während die Qualitätskontrolle von Robotern übernommen wird.“
Deep Learning und künstliche Intelligenz ebnen den Weg für diese Art der Sortierautomation in der Branche. „Mit TOMRAs GAIN nutzen wir Deep Learning, um komplexere Materialfraktionen zu sortieren. Zusätzlich können wir die optischen Sortierer – oder auch mehrere Systeme an verschiedenen Standorten – mit TOMRA Insight-Datenberichten verknüpfen“, erklärt Rhoad.
Dem beipflichtend fügt Wolf hinzu, dass die Branche seit jeher bestrebt sei, den Arbeitsaufwand durch eine verstärkte Automation zu verringern. Nichtsdestotrotz lässt er die Grenzen der heutigen Technologie auf dem Weg zu einer vollständig autonomen Anlage nicht außer Acht. „Eine vollständige Automation treibt die Investitionskosten in die Höhe, was sich wiederum negativ auf die Rentabilität des Gesamtprojekts auswirken kann“, bemerkt er. „Dies haben wir bereits gesehen, als Roboter auf den Plan traten. Anders, als wir ursprünglich dachten, sind sie nicht die Lösung für all unsere Herausforderungen – denn letztlich ist alles von der jeweiligen Anwendung abhängig.“