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LEHRSTUHL FÜR ABFALLVERWERTUNGSTECHNIK UND ABFALLWIRTSCHAFT Montanuniversität Leoben http://avaw.unileoben.ac.at/

Franz-Josef-Straße 18 A-8700 Leoben

Der Lehrstuhl ist Teil des Departments für Umwelt- und Energieverfahrenstechnik

STUDIE

Technologische Entwicklungen

in der sensorgestützten Sortierung und Robotik

und ihre Auswirkungen

auf die Abfallbehandlungsverfahren

in der Steiermark

(IMKREIST – SeSoST)

erstellt im Rahmen des Projektes

IMKREIST

IMPLEMENTIERUNG DER EUROPÄISCHEN KREISLAUFWIRTSCHAFTSZIELE

DURCH KOOPERATIVE STRATEGIEN IN DER STEIERMARK

Erstellt von:

DI Karl Friedrich

Theresa Fritz

Seiten: 80

Leoben, 30.08.2020

Imkreist 1

Vorwort

Diese Studie entstand im Rahmen des Projektes IMKREIST „Implementierung der

Europäischen Kreislaufwirtschaftsziele durch kooperative Strategien in der Steiermark“ in

Kooperation zwischen der Wirtschaftskammer Steiermark und dem Amt der Steiermärkischen

Landesregierung.

Die Autoren bedanken sich für die ausgezeichnete Unterstützung, insbesondere für

Bereitstellung von Daten und Informationen sowie für die konstruktive Diskussion der

Ergebnisse.

Imkreist 2

Inhaltsverzeichnis

Seite

1 EINLEITUNG ........................................................................................................ 5

1.1 Hintergrund und Projektumfeld ....................................................................... 5

1.2 Ziele der Studie ............................................................................................... 5

1.3 Methode und Umfang ..................................................................................... 5

1.3.1 Evaluierung des Ist-Stands in der Steiermark .................................................... 6

1.3.2 Interviews zur Trendentwicklung mit Industrievertretern ..................................... 6

1.3.3 Auswirkungen der Trendentwicklungen auf die Steiermark ableiten ................... 6

2 GRUNDLAGEN .................................................................................................... 7

2.1 Gesetzliche Regelungen ................................................................................. 7

2.1.1 Circular Economy Package ................................................................................ 7

2.1.2 Kunststoffstrategie ............................................................................................. 7

2.1.3 Single Use Plastics Directive ............................................................................. 8

2.2 Sensorgestützte Sortierung und Robotik ........................................................ 9

2.3 Relevante Abfallströme in der Steiermark ..................................................... 17

3 STAKEHOLDER IN DER STEIERMARK ........................................................... 21

3.1 Technologielieferanten .................................................................................. 22

3.1.1 Sensorikhersteller ............................................................................................ 22

3.1.2 Maschinenbauer .............................................................................................. 24

3.2 Anlagenbetreiber........................................................................................... 29

3.3 Wissenschaftliche Einrichtungen .................................................................. 32

3.3.1 AVAW, Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft,

Montanuniversität Leoben ................................................................................ 32

3.3.2 FH Joanneum Gesellschaft mbH ..................................................................... 35

3.3.3 Joanneum RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH ..................................... 35

3.3.4 Know-Center GmbH ......................................................................................... 36

3.3.5 Technische Universität Graz ............................................................................ 36

3.4 Nachhaltigkeitsplattformen ............................................................................ 37

4 RELEVANTE TRENDS UND ENTWICKLUNGEN ............................................. 38

4.1 Digitale Abfallwirtschaft ................................................................................. 38

4.1.1 Sensortechnik in der Abfallwirtschaft ............................................................... 39

4.1.2 Robotik in der Abfallwirtschaft .......................................................................... 46

4.1.3 Smart Waste .................................................................................................... 47

Imkreist 3

4.2 Globale Hersteller ......................................................................................... 49

4.2.1 Hersteller von Sortiermaschinen in der Abfallwirtschaft .................................... 49

4.2.2 Hersteller von Sortierrobotern in der Abfallwirtschaft ........................................ 55

5 ERHEBUNG MÖGLICHER ZUKUNFTSENTWICKLUNGEN ............................. 58

5.1 Basisliteratur ................................................................................................. 58

5.2 Industrie-4.0-Technologien ........................................................................... 58

5.3 Sensoriklösungen ......................................................................................... 60

5.4 Ungenutzte Wertstoffpotentiale ..................................................................... 61

6 AUSBLICK .......................................................................................................... 64

6.1 Sortierung: Effizienz steigern ........................................................................ 64

6.2 Erkennung: Lösungen für bestimmte Materialien .......................................... 65

6.3 Stoffströme: Ungenutzte Potentiale .............................................................. 66

6.4 Sammlung: Bessere Trennerfolge erzielen ................................................... 66

7 BEANTWORTUNG VON FRAGEN AUS DEM WORKSHOP TERMIN VOM

14.07.2020 IN DER WIRTSCHAFTSKAMMER IN GRAZ .................................. 67

8 VERZEICHNISSE .................................................................................................. I

8.1 Literatur ............................................................................................................ I

8.2 Abkürzungsverzeichnis ................................................................................ VII

8.3 Tabellen ...................................................................................................... VIII

8.4 Abbildungen .................................................................................................. IX

Imkreist 4

Kurzfassung

Im Rahmen des Forschungsprojekts „Imkreist - Implementierung der Europäischen Kreislauf-

ziele durch kooperative Strategien in der Steiermark“ werden mehrere Teilstudien erstellt um

Entwicklungen für die steiermärkische Abfallwirtschaft darzustellen. Die gegenständliche

Studie beschäftigt sich hierbei mit den technologischen Entwicklungen in der sensorgestützten

Sortierung und Robotik in der Abfallwirtschaft, sowie deren Auswirkungen auf die

Abfallbehandlungsanlagen in der Steiermark.

Im Zuge einer Literaturrecherche werden die technologischen Grundlagen für die

sensorgestützte Sortierung und die Robotersortierung dargestellt. Die in der Abfallwirtschaft

eingesetzten Sensortechnologien und deren Einsatzgebiete werden beschrieben,

insbesondere welche Aktoren sich zur Ausschleusung der unterschiedlichen Abfallströme

aufgrund ihrer Stückigkeit am besten eignen. Des Weiteren wurden alle Stakeholder sowie

relevanten Abfallströme für die sensorgestützte Sortierung und Robotik in der Steiermark

erhoben.

Auf Basis der Informationen aus der Literaturrecherche wurden steirische Unternehmen –

Technologielieferanten, Maschinenbauer und Abfallwirtschaftsunternehmen - kontaktiert und

mittels Interviews befragt. Dadurch wurde erhoben, welche Potentiale in der sensor-gestützten

Sortierung und Robotik in der Steiermark bestehen und wie diese am besten zu nutzen wären.

Die Auswertung zeigt, dass der verstärkte Einsatz dieser Technologien in der Steiermark zu

erwarten ist und Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung in den steirischen

Abfallbehandlungsanlagen bestehen. Die Steigerung von Ausbringen und Qualität von

Wertstoffen in Sortieranlagen wird wesentlich auf dem verstärkten Einsatz sensorgestützter

Sortiertechnologie aufbauen. Weitere technologische Entwicklungen sind in der Sensorik und

in der Sortiertechnologie zu erwarten und steirische Technologieunternehmen werden dabei

eine wesentliche Rolle spielen.

Kapitel 1 - Einleitung 5

1 Einleitung

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes werden im Rahmen des Projektes IMKREIST am

Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft an der Montanuniversität Leoben

mehrere Studien zur Implementierung der europäischen Kreislaufwirtschaftsziele

durchgeführt. Besondere Schwerpunkte werden hierbei auf den regionalen Kontext gelegt und

auch auf zukunftsträchtigen Themen, welche gegenwärtig oder zukünftig die

Rahmenbedingungen der Abfallwirtschaft prägen.

1.1 Hintergrund und Projektumfeld

Die moderne Abfall- und Infrastrukturwirtschaft besteht aus unterschiedlichen Interessens-

gruppen, welche durch Kollaborationen die gesamte Kette der Abfalltechnik abdecken. In der

Steiermark sind verschiedenste Unternehmen kommunaler und privatwirtschaftlicher Natur

angesiedelt, welche ein gemeinsames System bilden, das unter den gesetzlichen Rahmen-

bedingungen so effizient wie möglich agiert. Durch das Kreislaufwirtschaftspaket, sowie die

Kunststoffstrategie der Europäischen Union (EU) wird dieses System vor neue

Herausforderungen gestellt. Obwohl konkrete Auswirkungen auf Produktion, Handel und die

Abfallwirtschaft bislang noch teils unklar sind, bietet die neue Gesetzgebung die Möglichkeit

zur Optimierung dieses komplexen Systems. Das hohe abfallwirtschaftliche Niveau der

Steiermark ist den vielen hochkarätigen Stakeholdern geschuldet, welche gemeinsam neue

Strategien entwickeln, damit diese Herausforderungen mit Verbesserungen und regionalen

Lösungsansätzen gemeistert werden.

1.2 Ziele der Studie

Im Rahmen dieser Studie sollen Entwicklungen in der sensorgestützten Sortierung und

Robotik recherchiert werden sowie ihre Auswirkungen auf die Abfallwirtschaft in der

Steiermark. Die Implementierung und Weiterentwicklung von sensorgestützter Sortierung und

Robotik birgt großes Potential, um die Abfallwirtschaft nachhaltig zu verändern. Zudem soll

eine Recherche zu den derzeit am Markt befindlichen Technologien erstellt werden, um in

weiterer Folge die Zukunftsträchtigkeit dieser zu eruieren. Weiters soll unter Einbeziehung der

steirischen Stakeholder in dieser Branche evaluiert werden, wo noch ungenutzte Potentiale in

diesen Technologien liegen, um mögliche Lösungen zur Erreichung der neuen europäischen

Ressourceneffizienzziele im Rahmen des Kreislaufwirtschaftspaketes zu erarbeiten.

1.3 Methode und Umfang

Zur Erreichung der Ziele dieser Studie wurde sich mehrerer im Folgenden beschriebener

Methoden bedient, um ein möglichst umfassendes Bild der Abfallwirtschaft in der Steiermark

und ihrer zukünftigen Entwicklungen wiederzugeben. Der Umfang dieser Studie reicht von der

Beschreibung der gesetzlichen und technologischen Rahmenbedingungen bis hin zu einer

umfassenden Analyse zukünftiger Technologien und Trendentwicklungen.

Kapitel 1 - Einleitung 6

1.3.1 Evaluierung des Ist-Stands in der Steiermark

Nach umfangreichen Recherchearbeiten zu den wichtigsten Stakeholdern in der Steiermark

werden diese in die vier Kategorien der Technologielieferanten, der Anlagenbetreiber, der

wissenschaftlichen Einrichtungen und den Nachhaltigkeitsplattformen eingeteilt. Es werden

neben den Beschreibungen der Interessensgruppen auch einige derzeitige Projekte im

Bereich sensorgestützte Sortierung und Robotik vorgestellt, welche auch in Kooperationen

unter den Stakeholdern durchgeführt werden.

1.3.2 Interviews zur Trendentwicklung mit Industrievertretern

Zur Einordnung neuer Technologien nach ihrer Relevanz für die Abfallwirtschaft, werden mit

den steirischen Industrievertretern der sensorgestützten Sortierung Interviews auf Gesprächs-

basis zur zukünftigen Trendentwicklung ohne Leitfaden über Videokonferenzen durchgeführt.

Durch die Interviews mit den Industrievertretern - Anlagenbetreiber, Sensorikhersteller und

Maschinenbauer - der sensorgestützten Sortierung in der Steiermark kann sowohl ein Einblick

auf die nationalen als auch die globalen abfallwirtschaftlichen Entwicklungen erhoben werden,

wodurch man ein Bild der derzeitigen Lage in der Abfallverwertungstechnik im Hinblick auf den

Einsatz von sensor-gestützter Sortierung und Robotik erhält.

1.3.3 Auswirkungen der Trendentwicklungen auf die Steiermark ableiten

Die Literaturrecherche zu den zukünftigen Entwicklungen in der Abfallwirtschaft dient als Basis

für die Interviews mit den Industriepartnern. Nach anschließender Auswertung werden Trend-

entwicklungen abgeleitet, welche wiederum die Basis für die Strategieempfehlungen für die

Steiermark bilden. Die erforschten Trendentwicklungen sind für den steirischen Weg in eine

zukunftsträchtige Kreislaufwirtschaft richtungsweisend.

Kapitel 2 - Grundlagen 7

2 Grundlagen

In diesem Kapitel wird auf das nötige allgemeine Grundwissen zur Sensortechnik und Robotik

sowie auf die relevanten Abfallströme in der Steiermark eingegangen. Die gesetzlichen

Rahmenbedingungen, in der sich die europäische Abfallwirtschaft bewegt, werden ebenfalls

kurz beschrieben und erläutert.

2.1 Gesetzliche Regelungen

Die Entwicklungen der Abfalltechnik und -wirtschaft beruhen auf dem Lösen von technischen

Problemen im gegebenen gesetzlichen Rahmen. Im Folgenden werden die wichtigsten

Regelungen vorgestellt, welche die Abfallwirtschaft leiten und unter anderem durch das

Ändern von Parametern Trends hervorrufen und deren Entwicklungen wesentlich beeinflusst.

2.1.1 Circular Economy Package

Im Dezember 2015 wurde der Circular Economy Action Plan der EU vorgestellt, welcher in

eine ressourceneffiziente Zukunft führen soll. In Europa wurde in der Zeit von 2008 bis 2016

ein kontinuierliches Wachstum von recycelten Materialien im Verhältnis zu den gesamten

Rohstoffen verbucht, allerdings betragen Sekundärrohstoffe nur 12 % der gesamten

Nachfrage nach Rohstoffen in der EU. Dies bietet eine breite Grundlage für Innovationen und

Neuerungen in der Abfallwirtschaft. Im Juli 2018 trat eine neue Rechtsgrundlage in Kraft,

welche unter anderem Recyclingraten von 70 % für Verpackungen bis 2030 und 65 % für

kommunale Abfälle bis 2035 fordert. Außerdem soll das Deponieren von Siedlungsabfällen auf

10 % reduziert werden. Weiters sind die Angleichung von Definitionen und Berechnungs-

methoden für die Recyclingraten und neue Vorgaben für die getrennte Sammlung der in der

Abfallrahmenrichtlinie definierten Abfallarten enthalten. All diese neuen Regelungen dienen

dazu, den Markt für Sekundärrohstoffe zu stärken und ein einheitliches System zu schaffen,

um deren Qualität sicherzustellen und vergleichbar zu machen. Grundlage hierfür ist immer

eine möglichst effiziente Abfalltrennung und -sortierung. (Europäische Kommission 2019)

2.1.2 Kunststoffstrategie

Die 2018 angenommene erste Strategie für Kunststoffe gilt als weiterer Innovationstreiber der

Abfallwirtschaft. Diese besagt, dass ab 2030 alle Kunststoffverpackungen auf dem EU-Markt

recyclingfähig sein müssen und der Verbrauch von Einwegkunststoffen reduziert werden soll.

Die EU gibt an, dass jährlich etwa 150.000 bis 500.000 t Kunststoffabfall im Meer landen und

um dies zu verhindern soll der Weg in eine Kreislaufwirtschaft der Kunststoffe durch die

Kunststoffstrategie vorgezeichnet werden. Ein wichtiger Faktor ist die Kosteneffizienz beim

Recycling von Kunststoffabfällen, welche durch Änderungen in der Produktion und nicht zuletzt

im Design von Verpackungen und Produkten erzielt werden soll. Eine enge Zusammenarbeit

von Verpackungsherstellern mit der Recyclingwirtschaft wird vorausgesetzt und auch eine

Kommunikation der Abfallwirtschaft mit der chemischen Industrie, um ein breiteres Feld an

Einsatzmöglichkeiten für recycelte Verpackungsabfälle zu finden. Die EU erwartet eine


vierfache Erhöhung der Nachfrage für rezyclierte Kunststoffe bis zur vollständigen

Implementierung der Strategie für Kunststoffe und damit auch eine reduzierte Abhängigkeit

von importierten fossilen Rohstoffen. Mit dem dadurch eingesparten Kohlenstoff-dioxid (CO2)

sollen die Pariser Klimaziele eingehalten werden.

Für die Abfallwirtschaft bedeutet dies Möglichkeiten für Innovationen, Wachstum und neue

Geschäftsmodelle, welche auf der Kreislaufwirtschaft basieren. Die erwartete Marktwert-

steigerung von recyclierten Kunststoffen basiert auf Evaluierungen der Autoindustrie und der

Bauindustrie. Auch ökonomische Anreize seitens der EU sind derzeit im Gespräch. Weiters

wird erwartet, dass durch eine Volumenerhöhung und bessere getrennte Sammlung Recycling

lukrativer wird.

Um diese Ziele zu erreichen werden Investitionen in die Infrastruktur und Innovationen

gebraucht, welche die EU auf 8,4 bis 16,6 Mrd. Euro schätzt. Die Strategie der Kunststoffe als

ehrgeizige Vision kann zu einem Nährboden für Arbeitsplätze werden, wenn die Hauptakteure

konkrete Maßnahmen ergreifen in Richtung einer Kreislaufwirtschaft („Towards a Circular

Economy“). (Europäische Kommission 2018)

2.1.3 Single Use Plastics Directive

Die Richtline über die Verringerung der Auswirkungen bestimmter Kunststoffprodukte auf die

Umwelt wurde nur acht Monate nach Vorstellung als Teil der Kunststoffstrategie bestimmt und

trat am 2. Juli 2019 in Kraft. Als Basis für diese Richtlinie dient eine Zählung, welche die

Verschmutzung der europäischen Strände auf 15 Produkte zurückführen konnte. Der

Hauptbestandteil des Meeresmülls laut Müllzählungen sind mit ca. 80 bis 85 % die Kunststoffe

und diese bestehen zu 50 % aus Einwegplastik und zu 27 % aus Fischereiausrüstung. Das

Einwegplastikproblem lässt sich weiters durch gemessene Zahlendaten sehr gut darstellen.

Zwischen den Jahren 1950 und 2015 wurden mehr als eine Tonne Plastik pro Kopf der

Weltbevölkerung produziert, wovon nicht einmal zehn Prozent recycelt wurden. Die Hälfte des

jemals weltweit produzierten Kunststoffes wurde seit dem Jahr 2000 hergestellt. Die Markt-

beschränkungen durch diese Richtlinie betreffen hauptsächlich Einwegkunststoffartikel. Im

Gegensatz zu biobasierten und biologisch abbaubaren Kunststoffen fallen Mikroplastik und

Getränkebehälter aus Glas und Metall nicht unter diese Richtlinie. Ziel ist eine Trendumkehr,

da bei den meisten Artikeln, welche keine geeigneten nachhaltigeren Alternativen aufweisen

eine Verbrauchszunahme zu erwarten ist. Die Mitgliedsstaaten sollen möglichst ehrgeizige

Maßnahmen zur Einhaltung der Abfallhierarchie setzen. Wichtig ist auch die Berücksichtigung

der Produktlebensdauer sowie einer von der Abfallwirtschaft schon länger geforderten

harmonisierte Norm im Produktdesign. Neben der verstärkten Herstellerverantwortung sollen

auch Verbraucherentscheidungen in eine nachhaltigere Richtung gelenkt werden, um bis 2026

gegenüber 2022 eine messbare quantitative Verminderung des Verbrauchs von

Einwegkunststoffen in der EU zu erzielen. Der Fokus der Richtlinie liegt auf Beschränkungen

des Inverkehrbringens, Produktanforderungen, Kennzeichnungsvorschriften, eine erweiterte

Herstellerverantwortung, getrennte Sammlung und Sensibilisierungsmaßnahmen der


Konsumenten. Weitere Spezifikationen betreffen die Maßnahmenkoordinierung, Leitlinien zu

Einwegkunststoffartikeln, Informationssysteme und Berichterstattung und zuletzt Sanktionen

sowie eine Bewertung und Überprüfung. Den Inhalten der Richtlinie muss grundsätzlich bis

zum 3. Juli 2021 nachgekommen werden, obwohl einzelne Artikel erst später in Kraft treten.

Marktbeschränkungen von Produkten treten bis Ende 2024 in Kraft und Erhöhung des

Rezyklatanteils in Getränkeflaschen bis 2030. (Europäisches Parlament und Rat 2019; Global

2000 2019)

2.2 Sensorgestützte Sortierung und Robotik

Die Entwicklung einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft wäre ohne die sensorgestützte Sortier-

technik undenkbar, besonders wenn die ehrgeizigen EU-Ziele erreicht werden sollen. Es

existieren beispielsweise bereits für nahezu alle industriellen Abfallsortieraufgaben im Bereich

der Polymerwerkstoffe Lösungen, welche bislang auch von den Akteuren der Recyclingkette

angenommen werden. (Beel 2017)

Sensorgestützte Sortierung

Der Aufschwung der sensorgestützten Sortierung ist bedingt durch die rasante Entwicklung in

der berührungslosen Sortiertechnik, durch die in den letzten Jahren immer neue

Einsatzgebiete erschlossen wurden. Die auch weiterhin dynamisch verlaufende Entwicklung

führt zu noch leistungsfähigeren Geräten und damit auch in der Abfallwirtschaft laufend zu

neuen Einsatzgebieten. (Pomberger und Küppers 2017)

Durch die immer komplexer werdenden Anforderungen an die Qualität der Endprodukte, die

höhere Sortiertiefe und eine höhere Rückgewinnung von Rohstoffen werden Sensoren mit

unterschiedlichen Messprinzipien häufiger kombiniert, um den vorherrschenden Trends in

diese Richtung gerecht zu werden. (Uepping 2013)

Die sensorgestützte Sortiertechnik kann Materialien vollautomatisch nach diversen

Materialeigenschaften sortieren, um den Materialstrom in unterschiedliche Produktgruppen zu

unterteilen. (Beel 2017)

Entscheidend für die Einsatzmöglichkeiten ist die Komplexität der technischen Ausführung,

sowie die Anzahl der Sensoren. Speziell auf dem Gebiet der trockenen Sortierung hat diese

Technik zu Neugestaltungen von Aufbereitungsverfahren und neuen Einsatzmöglichkeiten

geführt. Vergleiche mit der noch weit verbreiteten Handsortierung ergaben, dass das

menschliche Sehvermögen häufig unzulänglich die Eigenschaften von Abfallkomponenten

identifizieren konnte und maschinelle Systeme hierbei leistungsfähiger waren. (Pretz und

Julius 2008)

Die Lernfähigkeit moderner sensorgestützter Systeme, welche durch softwaregesteuerte

Datenverarbeitung erfolgt, wird als spezieller Vorteil angesehen, besonders bei wechselnder

Zusammensetzung des Aufgabeguts oder wechselnden Qualitätsanforderungen. Die


Entkopplung des Sortierkriteriums von dem eigentlichen Trennvorgang, verringert die Gefahr

von Fehlausträgen durch gegenseitige Behinderung, sowie eine Verschleppung verschiedener

Bestandteile. Sensorgestützte Sortierung kann Sortieraufgaben erfüllen, die auch schon mit

traditionellen Trenntechniken möglich sind, allerdings können sie dies trocken statt nass und

in einigen Fällen sowohl in gröberen als auch feineren Korngrößen. Die Aggregate sind dabei

sehr kompakt und können auch in mobilen Anlagen eingesetzt werden. Zudem können auch

Materialien getrennt werden, welcher Trennung ansonsten nicht möglich wäre, wie z.B.

Minerale gleicher Dichte und gleicher magnetischer Eigenschaften im Grobbereich. Außerdem

können Mehrfach-Sortierkriterien in einer Prozessstufe eingesetzt werden, um eine bessere

Trennschärfe zu erzielen. Durch erhebliche Einsparungen an Wasser, Energie und

Reagenzien im Vergleich zu anderen Trennmethoden, kann die berührungslose Sortierung

bislang unökonomische Lagerstätten wirtschaftlich machen. Dabei hilft auch eine mögliche

Voranreicherung durch Sensortechnik, was wiederum Ressourcen spart und da schon on-site

einsetzbar, auch Platz und Transportkosten. (Pretz und Julius 2008; Wotruba 2008)

Gute Trennergebnisse werden allerdings nur durch eine geeignete Vorkonditionierung des

Aufgabematerials erzielt. Eine Vorklassierung zu einem möglichst engen Korngrößenbereich,

sowie Abtrennung von Fein- und Grobgut, welches nicht sortierfähig ist, ist abhängig von der

Leistungsfähigkeit des Sortiersystems wichtig für die Erzielung einer gewissen Trennschärfe.

Das zu verarbeitende Materialgemisch muss so vorbehandelt werden, dass eine möglichst

hohe Konzentration des abzutrennenden Materials vorhanden ist und gleichzeitig störende

Bestandteile wie leicht flugfähige Teilchen vorher abgetrennt werden. Besonders wichtig bei

der Vorbereitung des Aufgabeguts ist das Vereinzeln der Teilchen, sodass zumindest eine

Monoschicht entsteht. Dies bedeutet, dass sich die einzelnen Komponenten möglichst nicht

berühren und aufeinanderliegen. Einige Sensortypen benötigen saubere Oberflächen, welche

im Allgemeinen durch einen Waschvorgang erzeugt werden. Dies führt wiederum zu einem

gewissen Wasserverbrauch, in der eigentlich trockenen Technik, welcher allerdings geringer

als bei nassen Trennmethoden ausfällt. Besondere Herausforderungen bieten neben sehr

leichten, flugfähigen Materialien auch Verbundwerkstoffe und Agglomerate. (Pretz und Julius

2008; Wotruba 2008)

Grundsätzlich ist es möglich alle berührungslosen physikalischen Messverfahren als

Trennmethode zu nutzen. Faktoren wie Auflösung, Messgeschwindigkeit und Umwelteinflüsse

bestimmen die Einsatzmöglichkeiten und so gibt es auch bei den bereits verwendeten

Sensortypen noch Optimierungspotential. (Wotruba 2008)

In Tabelle 2-1 wird eine Übersicht der gängigen Sensortypen in der Abfallwirtschaft vorgestellt,

auf die einzelnen Technologien wird im Kapitel 4.1.1 Sensortechnik in der Abfallwirtschaft

näher eingegangen.


Die berührungslose Erkennung von Objekteigenschaften und -merkmalen durch Sensoren

besteht aus einer Objektzubringung, einem Vereinzelungssystem und intelligenter Sensorik

bestehend aus einem Emitter, einem Detektor, sowie einer Auswertungs- und einer Austrags-

einheit. (König 2019)

Tabelle 2-1: Übersicht Sensorportfolio (Uepping 2013)

Prinzipiell können zwei Systeme der Materialzuführung unterschieden werden, die Rinnen-

und Bandmaschinen. Beim Recycling kommen beide Bauarten zum Einsatz und sie

unterscheiden sich entsprechend ihrer Materialzuführung. Die Rinnenmaschinen wie in

Abbildung 2-1 dargestellt, finden ihren Einsatz insbesondere im Feinkornbereich und bei gut

fließfähigen Schüttgütern. Eine Schwingförderrinne (1) dient einer gleichmäßigen Verteilung

Sensortechnologie Materialeigenschaft Beispielhafter Stoffstrom

Nahinfrarot Spektroskopie (NIR)

Molekulare Zusammensetzung

Verpackungsabfall

Hausmüll

Altpapier

Gewerbeabfall

Vorsortierung Wertstoffe

Altfahrzeugverwertung

Baustellenmischabfall

Visuelle Spektroskopie (VIS)

Farbe

Altpapier

Vorsortierte Wertstoffe

Spanplatten


Elektromagnetischer Sensor Elektrische Leitfähigkeit

Schrottaufbereitung

Elektronikabfall


Gewerbeabfall

Farbzeilenkamera Farbe (Reflexion

und Transmission)

Form

Schrottaufbereitung

Elektronikabfall


Altglas

Röntgentransmission (XRT)

Atomare Dichte

Schrottaufbereitung

Altfahrzeugverwertung

Elektronikabfall

Hausmüll

Gewerbeabfall

Röntgenfloureszenz-spektroskopie (XRF), Laser

Elementare Zusammensetzung

Farbe

Fluoreszenz

Scattering

Kupfer aus Eisenschrotten

Glassortierung

Kompostaufbereitung


über die gesamte Breite des Fördergurtes und einer hinreichenden Vereinzelung. Danach wird

die Aufgabe auf eine geneigte Rinne mit Zweck der weiteren Vereinzelung gebracht, sowie

beschleunigt. Im freien Fall wird das Aufgabegut unterhalb der Rinne von einer

Erkennungseinrichtung (2) inspiziert. Mit Hilfe eines Computers (3) wird ein Echtzeit-Abbild

des Materialstromes bezüglich verschiedener Eigenschaften wie Farbinformation, Position

und Größe klassifiziert. Dadurch werden positionsgenau Druckluftventile einer Düsenleiste (4)

aktiviert, welche die erkannten Komponenten austragen. Diese Bauart kommt oft in

Kombination mit einer Farbzeilenkamera mit zugehöriger Beleuchtungseinheit vor und kann

Farben in einem sehr weiten Spektrum unterscheiden. (Pretz und Julius 2008)

Dabei ist das Rutschensystem, mit zwei oder drei Sortierwegen, für die Rohstoffindustrie,

sowie die Recyclingindustrie bei der Sortierung von Altglas, Kunststoffen, Elektroaltgeräten,

Verbrennungsschlacken und Bauschutt ausgelegt. (Binder+Co 2019)

Abbildung 2-1: Prinzipskizze Rinnensortierer (Pretz und Julius 2008)

Bandmaschinen, wie in Abbildung 2-2 beispielhaft dargestellt, wurden für grobstückiges und

unregelmäßiges Aufgabegut entwickelt und können z.B. in Kombination mit einem Nahinfrarot-

(NIR-)Wellenlängenbereich Detektor eingesetzt werden. Das Aufgabegut wird wiederum über

eine Schwingförderrinne (1) aufgegeben und durch kontinuierlich steigende Förder-

geschwindigkeiten vorvereinzelt. Über dem Gurtförderer befinden sich ein NIR-Sensor (2),

welcher die gesamte Gurtbreite überwacht und das charakteristische Spektrum der Objekte

mit denen in einer Datenbank eines Computers (3) vergleicht. Die Klassifizierung erfolgt auch

hingehend der Größe und Position und die eigentliche Sortierung erfolgt mittels einer

Luftdüsenleiste (4), welche das untersuchte Objekt mit einer oder mehreren Düsen anvisiert

und abscheidet. (Pretz und Julius 2008)

Die Bandsortiersysteme, mit zwei Sortierwegen, finden in der Recyclingindustrie bei der

Sortierung von Papier, Kunststoff, Ersatzbrennstoffen (EBS) sowie Haus- und Gewerbe-

abfällen ihren Einsatz. (Binder+Co 2019)


Abbildung 2-2: Prinzipskizze Bandsortierer (Pretz und Julius 2008)

Verschiedene Unternehmen, wie z.B. Binder+Co, bieten auch Multiway-Sortiersysteme,

welche bis zu sechs Sortierwege bieten und in Kombination mit NIR-Sensoren eingesetzt

werden können. Einsatzgebiete sind Verpackungsabfälle aus Haus- und Gewerbemüll.

(Binder+Co 2019)

Robotik

Die Robotic Industries Association (RIA) definiert Roboter folgendermaßen (Inc 2006):

"A robot is a reprogrammable, multifunctional manipulator designed to move material, parts,

tools or specialized devices through variable programmed motions for the performance of a

variety of tasks. Recently, however, the industry's current working definition of a robot has

come to be understood as any piece of equipment that has three or more degrees of movement

or freedom.”

Viele Industriebereiche benutzen bereits seit vielen Jahren die Robotik und damit

automatisierte Arbeitsprozesse, um hauptsächlich körperlich sehr anstrengende Arbeiten vom

Menschen zu übernehmen und Prozesse effizienter und leichter von statten gehen zu lassen.

Besonders im Industrie-Sektor werden kollaborative Roboter, also Roboter, die für den Einsatz

mit und neben dem Menschen erbaut wurden, immer wichtiger. (Sarc et al. 2019)

Mensch-Roboter-Kollaborationen bezeichnet das Arbeiten von Mensch und Maschine

zeitgleich am selben Objekt, die Kooperation bezeichnet das wechselseitige Arbeiten. Ohne

die Schutzkonzepte wie Netze oder Gitter, bedarf es einem speziellen Design der

Roboterarme, welche ohne scharfe Kanten und sehr harten Material auskommen. Bei diesem

Konzept werden die Hand-Augen-Koordination des Menschen, Kraftdosierung und

selbstständige Problemlösungsfähigkeit des Menschen mit den Vorteilen der Robotik wie

Ermüdungsfreiheit, Bahntreue und Präzision kombiniert. (TÜV AUSTRIA Gruppe, Fraunhofer

Austria Research GmbH 2016)


Die Tabelle 2-2 zeigt eine Einteilung der gängigen Robotertypen inklusive ihrer Funktionen

finden.

Tabelle 2-2: Einteilung der Robotertypen (Stark 2009)

Industrieroboter können grob eingeteilt die Aufgaben im Bereich Fertigung (Roboter trägt

Werkzeug), Montieren und Handhaben (Roboter trägt Greifsystem) sowie Kontrollieren und

Messen (Roboter trägt Messeinrichtung) übernehmen. Dabei bestehen sie aus Armteilen,

welche durch Gelenke verbunden sind und in Größe und Anzahl je nach Anwendungsart

variieren können. Man bezeichnet den gesamten Roboterarm als Manipulator, den vordersten

Teil als Effektor. Dort können verschiedenste Werkzeuge und Greifer angebracht sein. Die

meisten Systeme für die Abfallwirtschaft fallen unter die mechanischen Separatoren mittels

Greifer (pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch gesteuert) oder benutzen Sauggreifer bzw.

Vakuumsauger. Erstere Robotiksysteme sortieren beispielsweise Bauschuttabfälle und

letztere werden für das Sortieren von Verpackungen eingesetzt. Beispiele von verschiedenen

in der Abfallsortierung tätigen Unternehmen finden sich in Kapitel 3. Ein wichtiger Teil ist die

Steuerung, über die auch unter Umständen angeschlossene Sensoren eingesetzt werden

Roboterart Eigenschaften und Einsatzgebiet

Service Roboter

Service Roboter erbringen Dienstleistungen für den Menschen in unterschiedlichen Formen, weshalb sie sich autonom in verschiedensten Umgebungen bewegen können müssen.

Ein weiteres Merkmal dieser Roboter ist die leicht bedienbare Benutzeroberfläche. Da sich die Roboter im nahen Umfeld von Menschen bewegen, ist die Sicherheit des Menschen jederzeit zu gewährleisten. Einsatz z.B. als Staubsaugerroboter, Rasenmäherroboter, Poolreinigungsroboter, Assistenzroboter für gehbehinderte Personen etc.

Mobile Roboter

Mobile Roboter können sich in ihrer Umgebung selbstständig ohne menschliche Hilfe bewegen und weisen viele Gemeinsamkeiten mit Service Robotern auf. Einsatzgebiete siehe Serviceroboter bzw. als fahrerlose Transportroboter für Logistiksysteme, Spielzeugroboter, Erkundungsroboter etc.

Humanoide Roboter

Humanoide Roboter haben menschenähnliches Aussehen und erhalten eine Programmierung bzw. Aktorik, welche es ermöglicht mit Menschen direkt zu kommunizieren bzw. zu agieren. Einsatz als multifunktionale Arbeitsmaschine, Assistent für Menschen etc.

Medizinroboter

Medizinroboter werden verwendet, um gemeinsam mit Chirurgen unterschiedliche Operationen am menschlichen Körper durchzuführen. Die Roboter führen z.B. sehr präzise Schnitte und Nähte aus, was den Heilprozess positiv beeinflusst sowie die Post-OP Schmerzen für Patienten erträglicher macht (Intuitive Surgical).

Industrieroboter Industrieroboter haben einen breiten Einsatzbereich in der Fertigung und führen dort unterschiedliche Prozesse aus. Einsatz als Schweißroboter, Lackierroboter, Palettierroboter, Montierroboter etc.


können. Zum Robotiksystem gehören auch Sicherheitseinrichtungen falls benötigt, die

beispielsweise den Schutz von Personen und Schutz vor Selbstbeschädigung sicherstellen.

Die Kinematik (Räumliche Zuordnung zwischen Werkstück bzw. Werkzeug und Fertigungs-

einrichtung) bestimmt die Bauform des Roboters, welche den Arbeitsbereich, die Trag-

fähigkeit, Geschwindigkeit und Wiederholgenauigkeit beeinflusst. (Dokulil 2001)

Industrieroboter haben meist sechs Freiheitsgrade, die es ihnen erlauben Objekte unabhängig

ihrer Positionierung zu ergreifen. Die sich aus den Freiheitsgraden ergebenden

Bewegungsachsen werden durch den Begriff Kinematik beschrieben. Hierbei werden zwei

Typen unterschieden, die serielle Kinematik wobei der Roboterarm die Beweglichkeit durch

Gelenke bekommt allerdings mit der Basis an einer Stelle verbunden ist (Antriebe in den

Gelenken werden mitbewegt) und die parallele Kinematik wobei mehrere Arme an einem fixen

Antrieb verbunden sind und gleichzeitig bewegt werden können. Aufgabenabhängig können

mittels Einsatzes von Rotations-, Linear- und Translationsgelenken auch weniger

Freiheitsgrade erreicht werden, die trotzdem zum Ziel führen. Die Gelenke bestimmen den

Arbeitsbereich, welcher in Abbildung 2-3 dargestellt wird. (Gerke 2015; Dokulil 2001)

Abbildung 2-3: Positionierachsen von Robotersystemen

in der Industrie inkl. Arbeitsbereich (Gerke 2015)


Nach der Kinematik bietet sich folgende Einteilung der Industrieroboter in Abbildung 2-4 an.

Abbildung 2-4: Einteilung der Roboter nach Kinematik

(Eigene Darstellung nach Induux 2020)

Laut einer Statistik der IFR - International Federation of Robotics (2018), wurden 2017 im

Schnitt 106 neue Roboter pro 10.000 Mitarbeiter in Europa installiert. Im Rekordjahr 2017

wurde eine weltweite Erhöhung um 30 % verzeichnet im Vergleich zum vorigen Jahr. (IFR -

International Federation of Robotics 2018)

Ein Grund für den vermehrten Einsatz der Robotik ist sicherlich die rasante Entwicklung im

Bereich der künstlichen Intelligenz, also die Fähigkeit der Roboter zum sogenannten ‚Deep

Learning‘. Dieses nutzt eine spezielle Art der Informationsverarbeitung, welche über künstliche

neuronale Netze funktioniert. Über diese und große Datenmengen können Maschinen das

menschliche Gehirn in seinen Entscheidungsprozessen nachahmen und so eigenständig ohne

menschliche Hilfe ihre Fähigkeiten verbessern. Je mehr Daten zur Verfügung stehen und mit

den bereits vorhandenen Fortschritten verbunden werden, desto komplexer können die

Problemstellungen und auch die Lösungsansätze der Maschine werden. Der Einsatz der

Robotik hat dahingehend Grenzen, dass Material heterogen, verschmutzt sein und

verschiedene Eigenschaften wie Struktur, Größe und Form haben kann. Limitationen der

Technik sind ein nicht optimierter Materialfluss, Positionsänderungen zwischen der Detektion

und dem Greifen des Roboters, schlechte Vorsortierung, Sensorikausfälle, sowie Grenzen des

Roboterarms wie Größe, Reaktionsgeschwindigkeit und Anzahl der ausgewählten Teile pro

Stunde. (Sarc et. al. 2019)


Herausforderungen für den Einsatz robotischer Systeme sind zudem derzeit noch unklare

rechtliche Verpflichtungen im Schadensfall und zum Teil hindern bestehende Gesetze,

beispielsweise in der Abfallwirtschaft, den Fortschritt der Digitalisierung noch zusätzlich.

Mangelnde Akzeptanz, beispielsweise wegen Qualitätsproblemen sind wegen der sich rasch

entwickelnden Technologie nicht zu erwarten. (Green Tech Cluster 2018a)

Die Angst vor Verlust von Arbeitsplätzen, kann man dahingehend beruhigen, dass mit dem

Robotik Einsatz ein Abbau der Belastungen und Gefahren in der Fertigung einhergeht und in

den Bereichen Automatisierung und Datenverarbeitung stetig neue Berufszweige entstehen.

Es sind derzeit hauptsächlich Arbeitsplätze verloren gegangen, die von einem monotonen,

schweren oder gesundheitsgefährdenden Charakter geprägt sind. (Dokulil 2001)

2.3 Relevante Abfallströme in der Steiermark

Gesamt lag das Abfallaufkommen Österreichs, laut Bundesabfallwirtschaftsplan 2017 bei

64,19 Mio. t, wovon ein Anteil von 4,32 Mio. t Abfall in Haushalten und haushaltsähnlichen

Einrichtungen anfällt. (Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus 2019)

Auf die Steiermark entfallen dabei 558.837 t im Jahr 2017, dies entspricht 451 kg pro

Einwohner (EW). Damit lag die Steiermark beim durchschnittlichen Abfallaufkommen aus

Haushalten und ähnlichen Einrichtungen sowohl unter dem Österreichschnitt von 491 kg/EW

als auch unter dem EU-Schnitt von 483 kg/EW. Gesamt ist seit den Aufzeichnungen 1990 ein

steigender Trend zu beobachten. In Abbildung 2-5 sind die Massenanteile der einzelnen

Fraktionen dargestellt. Den größten Anteil bilden hierbei die Verpackungsabfälle gemeinsam

mit den kommunalen Altstoffen, die gemeinsam 41 % des Aufkommens ausmachen. Gefolgt

von Rest- und Sperrmüll, die ca. 35 % ausmachen und als dritte Fraktion die biogenen Abfälle,

die mit ca. 20 % auftreten. Durch die etablierte getrennte Sammlung von Siedlungsabfällen

und Verpackungen, konnte der Anteil des Restmülls am gesamten Aufkommen sowie der

Rest- und Sperrmüll zusammen gesenkt werden. (Amt der Steiermärkischen Landesregierung

2019)


Abbildung 2-5: Gesamtaufkommen und Anteile einzelner Abfallfraktionen im Jahr 2017 in der

Steiermark aus Haushalten und ähnlichen Einrichtungen, Angaben in kg/EW und % auf eine

Gesamtsumme von ~558.800 Tonnen in Anlehnung an den Landesabfallwirtschaftsplan der

Steiermark 2019. (Amt der Steiermärkischen Landesregierung 2019)

Gemäß Eurostat-Vorgaben wurde die Recyclingquote für steirischen Siedlungsabfall im Jahr

2016 auf 61 % berechnet, ca. 33 % wurden der thermischen Verwertung zugeführt. Mit nur ca.

0,7 % der Abfälle aus Haushalten und ähnlichen Einrichtungen, die auf die Deponien überführt

wurden, befindet sich die Steiermark an der Europäischen Spitze. (Amt der Steiermärkischen

Landesregierung 2019)

Die Sensorgestützte Sortierung bietet, neben dem Einsatz bei der Qualitätssicherung von

EBS, besonders bei schon getrennt gesammelten Abfallfraktionen, wie Glas, Papier, Metall,

Kunststoffe und Leichtfraktionen gute Ergebnisse. Deshalb wird im nachfolgenden Abschnitt

im Besonderen auf diese Fraktionen eingegangen. Weiters ist erwähnenswert, dass nur knapp

ein Drittel des Restmülls einer sicher in den Restmüll gehörenden Fraktion (Inertes,

Hygieneartikel, Sortierreste etc.) zugeordnet werden konnte. Haushaltsnah getrennt

gesammelte Fraktionen wie Papier und Kartonagen, Metall-, Glas- und Leichtverpackungen

sowie Bioabfall inkl. Lebensmittelresten machen 53 % des gesammelten Restmülls laut der in

der Steiermark durchgeführten Restmüllanalysen 2018/19 aus. (Amt der Steiermärkischen

Landesregierung 2019)


Altglas

Bereits seit dem Jahr 1988 wird in der Steiermark flächendeckend Altglas in Form von

Verpackungen gesammelt. Im Vergleich mit der österreichischen spezifischen Durchschnitts-

masse von 25 kg/EW liegt die Steiermark mit 29 kg/EW etwas darüber. Weißglas und Buntglas

aus Verpackungsglas (Hohlglas, Gläser, Flaschen) werden über Sammelinseln und in den

Altstoffsammelzentren (ASZ) gesammelt. Für dieses Sammel- und Verwertungssystem ist in

Österreich die Austria Glas Recycling GmbH zuständig. Die Glaswerke Vetropack Austria

GmbH in Pöchlarn und Kremsmünster sowie Stölzle-Oberglas GmbH in Köflach können etwa

80 % der gebrauchten Glasverpackungen als Primärrohstoffersatz für Quarzsand, Kalk,

Dolomit und Soda verwenden. Dadurch werden Naturlandschaften geschont, Treibhausgase

vermieden und auch der Energiebedarf im Produktionsprozess durch niedrigere Schmelz-

temperaturen gegenüber den Primärrohstoffen gesenkt. Diese Substitution ergibt laut dem

Klimabilanztool 2.0 eine Einsparung von 15.303 t Kohlenstoffdioxid-Äquivalente (CO2e) für das

Jahr 2017. (Amt der Steiermärkischen Landesregierung 2019)

Altpapier

Im Jahr 2017 konnten in Österreich 75 kg/EW von Altpapier, -pappe und -kartonagen

(Verpackungen und Nichtverpackungen) gesammelt werden. Die Steiermark lag hier etwas

höher mit durchschnittlich 80 kg/EW, was zudem einen erstmaligen Anstieg der Sammel-

mengen seit dem Höchststand 2008 von 84 kg/EW bedeutet. Die in den Behältern mit rotem

Deckel gesammelten kommunalen Altpapiermengen setzen sich aus Nichtverpackungen

(Zeitschriften, Drucksorten etc.) und Verpackungen (Kartonagen) zusammen. Die Sammlung

erfolgt haushaltsnah, in Sammelinseln oder in den ASZ, wobei eine Erhöhung der

gesammelten Menge von 7 bis 10 kg/EW zu verzeichnen war, wenn von Bring- auf Holsystem

umgestellt wurde. Die Zusammensetzung der Behälterinhalte hat sich in den letzten Jahren

auf Grund von verstärktem Versandhandel und gleichzeitigem Rückgang von Illustrierten und

Tageszeitungen durch Digitalmedien zu einem höheren Anteil an Kartonagen verändert.

Die steirischen Papierfabriken können nach der Sortierung des gesammelten Altpapiers ca.

75 % stofflich wiederverwerten. Dies führt zu einer Einsparung von ca. einem Drittel des

Energieaufwands gegenüber der Herstellung von neuem Papier aus Holz. Der

Wasserverbrauch beträgt hierbei nur 15 % und die Gewässerbelastung etwa 5 %, womit durch

Papierrecycling ein wichtiger Beitrag zum Umweltschutz gegenüber der Primärproduktion

geleistet werden kann. Das Klimabilanztool 2.0 aus dem Landesabfallwirtschaftsplan 2019 der

Steiermark ergibt eine Gesamtvermeidung von 16.420 t CO2e beim Austausch vom

Primärrohstoff Holz für das Jahr 2017. (Amt der Steiermärkischen Landesregierung 2019)


Metalle

Metallverpackungen finden ihren Einsatz für Haushalte und ähnliche Einrichtungen

hauptsächlich in Getränke-, Konservenverpackungen und in Folien. Seit 1993 werden diese in

der Steiermark in den Behältern mit blauem Deckel, in zentralen Sammelinseln sowie in den

ASZ getrennt gesammelt. Die Sammelmengen beliefen sich 2017 durchschnittlich auf 3 kg/EW

in Österreich und 4,3 kg/EW in der Steiermark. Nach Abtrennung von Störstoffen, Sortierung

und Behandlung einer Shredderanlage, werden die zu Paketen verpressten

Verpackungsschrotte nahezu 100 % stofflich verwertet. Dies geschieht bei einem Verwerter,

der ein Gemenge von Altmetall und anderen Schrottsorten sowie Roheisen herstellt, welches

in der metallverarbeitenden Industrie eingesetzt werden kann. Etwas mehr als die Hälfte der

kommunal getrennt gesammelten Altmetalle wurden im Ausland verwertet (7.900 t), ca. 5300 t

in einer steirischen Recyclinganlage und etwa 1.100 t in einem anderen Bundesland. Durch

die getrennte Sammlung konnte 2017 in der steirischen Klimabilanz eine Gesamtvermeidung

von 20.604 t CO2e verbucht werden. (Amt der Steiermärkischen Landesregierung 2019)

Leichtverpackungen

In der Steiermark werden in der Gelben Tonne oder im Gelben Sack alle Leichtverpackungen

gemeinsam gesammelt, wobei jeder Einwohner im Jahr 2017 durchschnittlich auf ein

Sammelergebnis von 23,2 kg kam. Dieser Wert ist nicht im Österreich-Vergleich darstellbar,

da in manchen Bundesländern nur Hohlkörper gesammelt werden. Die Sortierung der

Kunststoffverpackungsabfälle erfolgt überwiegend in der Firma Saubermacher in Graz, wobei

aus der Mischfraktion „Leichtverpackungen“ ca. 40 % recyclierfähige Materialien abgetrennt

werden können. Die heizwertreiche Fraktion wird nach diesem Schritt zu qualitätsgesicherten

EBS weiterbehandelt. Unter Berücksichtigung dieses Faktors, sowie der Substitution von

Primärrohstoffen konnte 2017 eine Gesamtvermeidung von 35.926 t CO2e errechnet werden.

(Amt der Steiermärkischen Landesregierung 2019)

Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 21

3 Stakeholder in der Steiermark

Die Steiermark als wichtiger Industriestandort der Abfallwirtschaft bietet großes Potential für

Entwicklungen, da hier sowohl Technologielieferanten, Sensorikhersteller, Maschinenbauer,

Anlagenbetreiber als auch wissenschaftliche Einrichtungen und Interessensvertretungen

angesiedelt sind. In diesem Kapitel werden einige Interessensgruppen der Abfalltechnik in der

Steiermark vorgestellt. Abbildung 3-1 zeigt die Verteilung dieser Stakeholder in der Steiermark.

1 Binder+Co AG Gleisdorf

2 EVK DI Kerschhaggl GmbH Raaba

3 REDWAVE, a division of BT-Wolfgang Binder GmbH Eggersdorf bei Graz

4 SLOC GmbH Graz

1 Ehgartner Entsorgungs GmbH Graz

2 Mayer Recycling GmbH St. Michael in der Obersteiermark

3 Müllex-Umwelt-Säuberungs-GmbH St. Margarethen an der Raab

4 Saubermacher Dienstleistungs GmbH Graz

5 Thermo Team Alternativbrennstoffverwertungs GmbH Retznei

1 AVAW, Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik & Abfallwirtschaft, Montanuniversität Leoben

Leoben

2 FH Joanneum, Standort Graz Graz

3 FH Joanneum, Standort Kapfenberg Kapfenberg

4 Joanneum Research Forschungsgesellschaft GmbH Graz

5 Know Center Graz

6 Technische Universität Graz Graz

1 Green Tech Cluster Styria GmbH Graz

Abbildung 3-1: Übersichtskarte über die Verteilung der Stakeholder in der Steiermark

(Eigene Darstellung)


3.1 Technologielieferanten

Die Steiermark ist als Technologiestandort nicht zu unterschätzen, 2017 wurden weltweit 550

Mio. t CO2 durch steirische Lösungen eingespart. Das ist 40-mal mehr als die Region emittiert

bzw. im Vergleich etwa so viel wie Kanada ausstößt. (Green Tech Cluster 2019a)

In diesem Kapitel werden Technologielieferanten, welche zu den heutigen Entwicklungen in

der sensorgestützten Sortierung und Robotik einen wesentlichen Beitrag leisten, sowie deren

wesentlichste Produkte in ihrem Portfolio beschrieben.

3.1.1 Sensorikhersteller

Im Folgenden werden zwei steirische Unternehmen vorgestellt, welche zu den vielzähligen

Fortschritten der Sortiertechnik im Bereich Abfallwirtschaft und Recycling beigetragen haben

(Auflistung in alphabetischer Reihenfolge):

EVK DI Kerschhaggl GmbH

SLOC GmbH

EVK DI Kerschhaggl GmbH

Neben Anwendungen in der pharmazeutischen Industrie, der Lebensmittelverarbeitung sowie

im Bergbau, bietet dieses in Raaba bei Graz ansässige Unternehmen auch Sensoren für die

Recyclingindustrie. Mit Hyperspectral Imaging Systemen und Conductivity Imaging

Technologien werden Sensoren für die Polyethylenterephthalat (PET) Abtrennung, EBS-

Sortierung, Schüttgutabtrennung in heterogenen Abfall- und Materialströmen und die

Kunststoffflakesortierung angeboten. Das Produktportfolio der EVK umfasst Farb-,

Hyperspektral- und induktive Sensorsysteme. Hyperspektral Imaging sind intelligente

Kamerasysteme der ‚Helios‘ Produktreihe, die auf die Anwendung angepasste Spektral-

bereiche verwenden (VIS, VIS/NIR, NIR und kurzwelliges Infrarot „Short Wavelength Infrared“

(SWIR)) und so Objekte entsprechend ihrer chemischen Zusammensetzung klassifizieren.

EVK bietet die Möglichkeit diese Technologie mit induktiven Sensoren oder Farbkamera-

systemen zu kombinieren zu Sortierungs-, Inspektions- oder Monitoringzwecken. In Tabelle

3-1 finden sich verschiedene Anwendungsfälle dieser Sensortechnologien. (EVK 2019)


Tabelle 3-1: Anwendungen von EVK Sensoren im Recycling (EVK 2019)

SLOC GmbH

Das Unternehmen aus Graz hat in der Abfallwirtschaft durch eine Kooperation mit der

Saubermacher Dienstleistungs AG im Bereich der Füllstandsensoren Fuß gefasst. Seitdem

zählen einige hochkarätige Stakeholder aus der internationalen Abfallwirtschaft zu den

Kunden. Neben den anfänglichen Füllstandsensoren sind im Rahmen einer smarten

Abfalltonne und Schuttmulde auch Informationen zu Standort, Bewegungsmustern,

Deckelpositionen sowie -öffnungen und Brandwarnungen möglich. Die Sensoren werden

herstellerunabhängig mit Computerleistung und Speichersystemen kombiniert. Das

Produktportfolio bietet außerdem Lösungen für Intralogistik in dem Gabelstapler digitalisiert

und smarte Ladungsträger ermöglicht werden. Hubhöhe, Einsatzprofil, Schock- und

Beladungszustand sind abrufbare Informationen. Weitere mögliche Sensordaten sind in

Tabelle 3-2 dargestellt und können nach einem Baukastensystem für den Anwendungsfall

spezifisch angepasst werden. (SLOC 2020a)

Sensorsystem Anwendung Technologie Ziele

NIR Hyperspectral Imaging Systems

Kunststoff (-flakes)

NIR

Optionale Kombination mit Colour Imaging Kamera

Chemische Zusammensetzung erkennen

Optionale Farb-, Form- und Größenerkennung

Trennung von transparentem PET von anderen Plastikkarten

Abscheidung von Polyvinylchlorid (PVC) aus EBS

Sensor Fusion EBS

NIR

Intelligente Software

Smart Kamera

Heizwertbestimmung

Feuchtigkeit

Chemical Imaging System

Kunststoff NIR Unterscheidung PET und PVC


Tabelle 3-2: verwendete Sensoren und deren Informationsoutput (SLOC 2020b)

3.1.2 Maschinenbauer

Zwei Maschinenhersteller, welche auch die internationale Abfallwirtschaft wesentlich

beeinflussen, sind mit Ihrem Unternehmensheadquarter in der Steiermark beheimatet

(Auflistung in alphabetischer Reihenfolge):

Binder+Co AG

REDWAVE, a division of BT Wolfgang Binder GmbH

Im Folgenden wird kurz auf ihr Produktportfolio für den Bereich sensorbasierte Sortiertechnik

eingegangen.

Sensor Informationen

Accelerometer/Gyroskop

Entleerung

Bereitstellung

Deckelposition und -öffnungen

Regen- und Hagelerkennung

Ultraschall Füllstand

Time of Flight 3D-Füllstand

Radar

Materialerkennung (Kunststoff, Glas, Papier, etc.)

Füllstand

Geruchssensor

Problemstofferkennung (Maschinenöle, Lösungsmittel, etc.)

Magnetsensor Für die Aktivierung verschiedener Modi (Transport)

Barometrischer Druck Hubhöhe (aktuell nur bei Gabelstapler)

Luftfeuchtigkeit Luftfeuchtigkeit

Temperatur Temperatur


Binder+Co AG

Der in Gleisdorf ansässige Maschinenbauer bietet verschiedene Aufbereitungsaggregate und

sensorgestützte Sortiermaschinen an. Unter diesen findet sich die Produktreihe CLARITY,

welche die Sortierung von Wertstoffen aus Abfall übernimmt und die MINEXX Reihe, welche

vorrangig in der Aufbereitung von Rohstoffen ihren Einsatz findet (Binder+Co 2020).

Die Sensor Fusion bietet durch eine Verknüpfung mit einer eigens entwickelten Software die

Möglichkeit nach Materialart und Farbe gleichzeitig zu sortieren. Somit können individuellere

Aufgabenstellungen als durch reine Kombination verschiedener Sensoren, gelöst werden. In

Abbildung 3-2 ist beispielhaft der Kunststoffsortierer CLARITY plastic für die Sortierung von

Leichtverpackungen nach Kunststoffart und Farbe dargestellt. (Binder+Co 2019)

Abbildung 3-2: CLARITY plastic (Binder+Co 2019)

In der folgenden Tabelle 3-3 befindet sich eine Aufzählung der relevanten Maschinentypen für

die Abfallsortierung mit ihren zugehörigen Stoffströmen, welche Binder+Co derzeit anbietet.

(Binder+Co 2020)


Tabelle 3-3: Produktportfolio Binder+Co für die Abfallsortierung mit Sensortechnik

(Binder+Co 2020)

Sortiermaschine Stoffstrom Technologie Ziele

CLARITY glass Glas

Transmission VIS, Ultraviolettstrahlung (UV),

Induktive Metallerkennung,

Sensor Fusion

Farbsortierung

Herstellung reiner Farbfraktionen

Fremdstoffabscheidung

Feinkornsortierung

Qualitätsanalyse

CLARITY paper Papier

Reflexion VIS

NIR

Induktive Metallerkennung

Sensor Fusion

Farbsortierung

Störstoffabscheidung

CLARITY plastic Kunststoff

Transmission/Reflexion VIS

Reflexion NIR


Sensor Fusion

Herstellung reiner Wertstofffraktionen

Farbsortierung


Materialsortierung

Qualitätsanalyse

CLARITY electro Elektroschrott und Metalle

Transmission/Reflexion VIS


Sensor Fusion

Materialsortierung

Störstoffabscheidung

CLARITY msw Haus- und Gewerbemüll

Reflexion VIS

NIR


Sensor Fusion

Materialsortierung

Störstoffabscheidung: Metall, Glas, PVC

CLARITY rdf EBS

Reflexion VIS

NIR


Sensor Fusion

Störstoffabscheidung: Metall, Glas, PVC

CLARITY metal Metall

Transmission/Reflexion VIS,

Induktive Metallerkennung,

Sensor Fusion

Metallabscheidung nach Farbe

CLARITY slag Schlacke

Reflexion & Transmission VIS


Sensor Fusion

Glas- und Metallabscheidung

Trennung nach Material und Transparenz

CLARITY

demolition Bauschutt

Reflexion &Transmission VIS

UV

NIR


Sensor Fusion

Sortierung nach Farbe

Sortierung nach Materialart zur Rückgewinnung von Wertstoffen und Störstoffentfrachtung


REDWAVE, a division of BT-Wolfgang Binder GmbH

Ein weiteres steirisches Unternehmen, welches sensorgestützte Sortiermaschinen anbietet,

ist REDWAVE, a division of BT Wolfgang Binder GmbH mit Sitz in Eggersdorf bei Graz. Neben

der Sortierung von Kunststoffen, Glas und Papier wird auch die Sortierung von Mineralien

angeboten. REDWAVE ist als Unternehmen nicht nur als Maschinenlieferant, sondern auch

als Anlagenplaner tätig. (REDWAVE 2019a)

Die Abbildung 3-3 zeigt beispielhaft einen REDWAVE 2i sensorgestützten Sortierer mit seinen

sieben Hauptkomponenten: Bewegliches Display (1), Beleuchtungseinheit (2), Ventilkasten

(3), Trennrolle (4), Kühlung (5), Schaltschrank (6) und schwenkbaren Wartungssteg (7). Diese

Maschine wird für die Sortierung von Hausmüll, EBS, Kunststoffen, Papier oder Glas

eingesetzt. (REDWAVE 2019b)

Abbildung 3-3: REDWAVE 2i (REDWAVE 2019b)

In nachfolgender Tabelle 3-4 findet sich eine Aufstellung der angebotenen REDWAVE

Maschinentypen für die Abfallsortierung mit ihren zugehörigen Stoffströmen. Die Sensor

Fusion wird bereits in mehreren Maschinentypen eingesetzt. (REDWAVE 2019c)


Tabelle 3-4: Produktportfolio REDWAVE für die Abfallsortierung mit Sensortechnik

(REDWAVE 2019c)

Sortier-

maschine Stoffstrom Technologie Ziele

REDWAVE 2i

Hausmüll

EBS

Kunststoffe

Papier

Glas

Sensor Fusion: kombiniert NIR, RGB-Kameras und All-Metalldetektoren

Material- und Farberkennung

Kunststoffabtrennung aus Altglas

REDWAVE NIR

und

REDWAVE

NIR-SSI

Papier/Holz

Kunststoffe

Glas

NIR-SSI: Feinmaterial

NIR

Materialerkennung

NIR-SSI: Hohe Auflösung zur Erkennung von Feinmaterial (Flakes, medizinischer Abfall, Elektroschrott, PVC-Abscheidung, EBS)

REDWAVE

NIR/C

und

REDWAVE

NIR-SSI/C

Papier/Holz

Kunststoffe

PET Flaschen

NIR-SSI/C: Feinmaterial

NIR mit Option einer zusätzlichen Kamera zur Material- und Farberkennung

Erkennung und Separierung unterschiedlicher Materialien und Farben in einem Sortierschritt

NIR-SSI/C: Hohe Auflösung von Feinmaterial (Flakes, medizinischer Abfall, Elektroschrott, PVC-Abscheidung, EBS)

REDWAVE C

Kunststoffe, Elektroschrott

Hochauflösende RGB Kamera

Farbsortierung

REDWAVE CX

und

REDWAVE CXF

Keramik, Steine, Porzellan und Metalle

Sämtliche Spezialgläser

Kunststoffflakes

Hochauflösende Kamera- und Bildverarbeitungstechnologie

Farbsortierung

Kompakte Sortieranlage mit weniger Sortierstufen

REDWAVE

XRF-G

und

REDWAVE

XRF-M

XRF-G: Glas

XRF-M: Elektroschrott, Altmetall (bromierter Kunststoff, Bildschirmglas, Wertstoffe)

EDXRF: Energie-dispersives Röntgen-Fluoreszenz-Spektrometer

Erkennung von Materialien anhand der chemischen Zusammensetzung

Abscheidung von Glaskeramik und bleihaltigem Glas in einem Sortierschritt

XRF-M: Sortierung unterschiedlicher Legierungen in einem Schritt möglich

REDWAVE +M Metall

E-Schrott

Glas

Optionale Induktions-erkennung

Metallabscheidung

Kombinationsmöglichkeit mit jeder REDWAVE Sortiermaschine


3.2 Anlagenbetreiber

Sowohl größere als auch kleinere Betriebe mit sensorgestützten Sortieranlagen finden in der

Steiermark ihren Standort und bilden einen wichtigen Beitrag für die Abfallentsorgung und

-aufbereitung. In diesem Kapitel werden folgende steirische Sortieranlagenbetreiber und deren

installierte Anlagen beschrieben (Auflistung in alphabetischer Reihenfolge):

Mayer Recycling GmbH

Müllex-Umweltsäuberungs-GmbH

Saubermacher Dienstleistungs AG

ThermoTeam Alternativbrennstoffverwertungs GmbH

Zuser Gruppe (Zuser Ressourcenmanagement GmbH, Ehgartner Entsorgungs GmbH)

Mayer Recycling GmbH

Das Unternehmen Mayer Recycling mit Standort in St. Michael entsorgt den Hausmüll,

Sperrmüll, Bauschutt und Grünschnitt sowie Gewerbeabfälle von Wald am Schoberpass bis

St. Peter-Freienstein in der Obersteiermark. Am Standort werden Altholz, Altpapier, Karton,

Aluminiumgeschirr, Ne-Mischungen und verschiedene Schrotte verwertet und aus dem

angelieferten Haus- und Gewerbeabfall sowie Sperrmüll EBS hergestellt. Die Gewinnung von

qualitativen EBS aus den pro Jahr 232.000 t aufbereiteten Abfällen, ist neben der

Entsorgungslogistik eine Hauptaufgabe des Unternehmens. Die 2016 in Betrieb genommene

REDWAVE XRF Sortiermaschine trennt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse Materialien wie

Kupfer und Aluminium aus Restmüll, welche bis dorthin in Legierungen als nicht sortierbar

eingestuft wurden. Die Reinheit und Genauigkeit der Sortierung von Nichteisenmetallen führt

zu hochwertigen Sekundärrohstoffen. Die Aufbereitung von Magnetschrott und von

Pulpurrejektzöpfen aus der Papierindustrie sind weitere wichtige Standbeine für das privat

geführte Unternehmen in der Obersteiermark. (Green Tech Cluster 2016)

2019 wurde eine moderne, digital gesteuerte Recyclinganlage eröffnet, welche nahezu alle

Metalle abscheidet und auch bis zu 10 % mehr Kunststoffe aus dem Restmüll abtrennt.

Wesentlich modernisiert wurde auch das Brandschutzkonzept, welches die Gefahr von

Bränden durch falsch entsorgte Lithium-Ionen-Batterien eindämmen soll. Von Oktober 2019

bis Jänner 2020 lief eine großangelegte Versuchsreihe unter dem Projekt ‚ReWaste 4.0‘ am

Standort in St. Michael wobei u.a. Shredder, Siebmaschinen und sensorbasierte Aggregate

beteiligt sind. Nähere Informationen zu diesem Projekt folgen im Kapitel 3.3.1. (Mayer

Recycling 2019; Green Tech Cluster 2019b; Steiermark ORF.at 2019)

Müllex-Umwelt-Säuberungs-GmbH

Als regionaler Entsorgungsbetrieb zählt zu den Kernbereichen der Müllex-Umwelt-Säuberung

GmbH die Sammlung und Behandlung bzw. Verwertung von nicht gefährlichen und

gefährlichen Abfällen. Müllex-Umwelt-Säuberung GmbH übernimmt dabei die kommunale


Sammlung, betreut Gewerbebetriebe und Gemeinden, betreibt zwei Anlagen zur

Ersatzbrennstoffproduktion und bereitet Altholz für die Industrie auf. (Müllex 2020)

1980 gegründet, werden heute rund 80.000 t Ersatzbrennstoffe in zwei Ersatzbrennstoff-

aufbereitungsanlagen erzeugt. Durch den Einsatz von modernen Aufbereitungsaggregaten

kann eine hohe Qualität der Ersatzbrennstoffe gewährleistet werden. (Müllex 2020)

In der Splittinganlage für Hausmüll, Gewerbemüll und Sperrmüll werden mittelkalorische

Ersatzbrennstoffe für Wirbelschicht- bzw. Kalzinatorkontingente aufbereitet. Die dabei

verwendete Aufbereitung umfasst neben der Vorzerkleinerung ein Trommelsieb, welche den

Stoffstrom in einen Siebdurchgang und einem Siebüberlauf trennt. Der Siebdurchgang wird

metallentfrachtet und kann als mittelkalorischer Brennstoff in Wirbelschichtfeuerungsanlagen

eingesetzt werden. Der Siebüberlauf wird zu einen Windsichter gefördert. Dieser bietet die

Möglichkeit über einen Luftstrom, Kunststofffolien, etc. abzutrennen. Über weitere

Metallentfrachtungen gelangt der Stoffstrom schließlich in die Nachzerkleinerung, in der der

Abfall auf eine definierte Korngröße nachzerkleinert wird. (Müllex 2020)

Als Inputmaterial für die Ersatzbrennstoffanlage für hochkalorische Ersatzbrennstoffe werden

Sortierreste aus der Leichtverpackungs(LVP)-Sortierung eingesetzt, welche in Ballen

angeliefert werden. Über einen automatischen Dosierbunker wird der Stoffstrom zu einem

sensorgestützten Sortieraggregat gefördert. Eine effiziente Chlorausschleusung garantiert

dabei eine hohe Ersatzbrennstoffqualität. Über Fe und NE-Metallabscheider wird der

Stoffstrom von diversen Metallen entfrachtet, ehe dieser mithilfe von

Nachzerkleinerungsaggregaten auf eine definierte Korngröße nachzerkleinert wird. Da sich

herausgestellt hat, dass kubische Kunststoffe problematisch in der thermischen Verwertung

sind, wurde Müllex-Umwelt-Säuberung-GmbH diesen Anforderungen gerecht und hat 2018

die Anlage erweitert. Ein Spannwellensieb trennt den nachzerkleinerten Stoffstrom in einen

Siebdurchgang und einen Siebüberlauf. Der Siebdurchgang gelangt ins Outputlager und kann

als hochwertiger Ersatzbrennstoff am Hauptbrenner eingesetzt werden. Der Siebüberlauf wird

über zwei in Serie geschaltete Fliehkraftscheider nachbehandelt, um flächige Anteile im

Siebüberlauf abzutrennen und der EBS-Premium Qualität zuzuführen. (Müllex 2020)

Altholz wird mithilfe eines mobilen Zerkleinerungsaggregates zerkleinert und über

Metallabscheideaggregate metallentfrachtet. Das aufbereitete Altholz findet in der

Spanplattenindustrie Verwendung. (Müllex 2020)


Im Juni 2018 wurde diese Kunststoffsortieranlage nach Erweiterung und Vergrößerung der am

Standort Graz Puchstrasse eröffnet. Bereits seit 2007 werden in der automatischen

Kunststoffsortieranlage der Steiermark Leichtverpackungen in einem mehrstufigen Verfahren

mit nachfolgender Handsortierung in 14 Fraktionen sortiert. Der Fehlwurfanteil liegt in der

gelben Tonne bzw. im gelben Sack laut dem Green Tech Cluster in der Steiermark bei rund

23 Prozent. Die Erweiterung der Anlage beinhaltet einen Sackaufreißer, sowie einen Folien-


abtrenner. Die bestehende sensorgestützte Sortieranlage von REDWAVE wurde modernisiert

und trennt nun am Ende des Aggregats die Tetra- und Alu-Fraktion ab. Zusätzlich wurde ein

Nahinfrarotsensor in die Sortierlinie eingebaut, welcher PET von anderen Kunststoffen trennt.

Die Anlage sortiert pro Jahr rund 32.000 t Verpackungsabfälle, vorwiegend aus Graz und Graz

Umgebung. (Green Tech Cluster 2018b)

Ein aktuelles Projekt von Saubermacher ist laut ihrer Website ‚WasteScan‘, wobei ein

multisensorales, multispektrales System zum Scannen von Restmüll untersucht wird, welches

die Qualität des Abfalls beim Entladen in das Müllsammelfahrzeug aufzeichnet und so gegen

Fehlwürfe helfen soll. ‚Shreddersort‘ ist ein Projekt, welches Nichteisenmetalle vollautomatisch

und sortenrein aus Automobilshreddern abtrennen will. Außerdem ist Saubermacher mit sechs

anderen Industriepartnern und zwei wissenschaftlichen Partnern am Projekt ‚ReWaste 4.0‘

beteiligt, welches im Kapitel 3.3.1 näher beschrieben wird. (Saubermacher 2019a)

ThermoTeam Alternativbrennstoffverwertungs GmbH

Das Unternehmen, welches durch Lafarge Perlmooser und der Saubermacher Dienstleistungs

AG gegründet wurde, bereitet seit 2003 Ersatzbrennstoffe in Retznei auf und hatte 2018 eine

Gesamtübernahme von 89.500 t Input. (ThermoTeam 2019) Stand 2019 befinden sich am

Standort die modernsten Aufbereitungstechnologien am Markt, wobei die Beteiligung am

Projekt ReWaste 4.0 (Kapitel 3.3.1) weitere Schritte in Richtung vollautomatischer Sortierung

von Wertstoffen aus Abfall verspricht. Durch die Modernisierung 2019 können neben

hochkalorischen nun auch mittelkalorische Ersatzbrennstoffe hergestellt werden, welche unter

anderem vom benachbarten Zementwerk der Lafarge Holcim Gruppe eingesetzt werden. Das

Werk fungiert als Pilotanlage für ReWaste 4.0, wobei schon heute Nahinfrarotsensortechnik

für die Optimierung der Einstellungen für die Ersatzbrennstoffqualität eingesetzt und die

Durchsatzleistung durch Sensorik gemessen wird. Es werden mittels NIR-Technologie sowohl

PVC ausgeschleust um den Chlorgehalt als auch PET um den Antimongehalt im EBS unter

die gesetzlich festgelegten Grenzwerte zu reduzieren. Störungen im Prozess werden nun

durch die Stromaufnahme der Maschinen frühzeitig erkannt und große Investitionen in den

Brandschutz sollen Brandausbreitungen in Zukunft vermeiden. (Green Tech Cluster 2019c)

Zuser Gruppe

Die Zuser Gruppe betreibt mit zwei Unternehmen in der Steiermark sensorgestützte

Sortieranlagen, die Zuser Ressourcenmanagement GmbH und die Ehgartner Entsorgung

GmbH. (Zuser 2020a)

Zuser Ressourcenmanagement GmbH

Das in Peggau beheimatete Unternehmen produziert heute über 100.000 t Ersatzbrennstoffe

jährlich. Die Zuser Ressourcenmanagement GmbH beliefert zahlreiche Industriebetriebe in

Österreich und den angrenzenden Nachbarstaaten. Aus übernommenen Abfällen werden

hochwertige Kunststoffe wie PET-Flaschen und Folien sortiert. Über mehrere Trennschritte


werden Eisen- und Nicht-Eisen-Metalle gewonnen. Weiters wird Altholz in verschiedene

Qualitäten separiert und kann somit neben der thermischen Verwertung auch dem stofflichen

Recycling in der Spanplattenproduktion zugeführt werden. (Zuser 2020b)

Ehgartner Entsorgung GmbH

Mit Inbetriebnahme einer vollautomatischen Papiersortieranlage in Graz für Haussammelware

Papier, Pappe, Kartonagen (PPK) im Dezember 2016 wurden neue Bereiche des Altpapier-

recyclings bestritten. Das Herzstück der Anlage ist ein sensorgestützter Sortierer mit Nah-

Infrarot Technik und Farbsensoren. Diese Technik ermöglicht eine Trennung der Haus-

sammelware nicht nur in Zeitungen und Illustrierte (sogenannte Deinking-Ware) sondern auch

papierfremde Bestandteile wie z.B. Müll, Kunststoffe, usw. können in einem Arbeitsschritt

ausgeschieden werden. So ist es möglich Material mit höchstem Reinheitsgrad zu erzeugen.

Dieses findet Einsatz in der Herstellung unterschiedlichster Papier- und Kartonprodukte.

(Zuser 2020c)

3.3 Wissenschaftliche Einrichtungen

Innovationen und Veränderungen der Abfalltechnik entstehen in enger Zusammenarbeit der

Industrie mit den lokalen wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen. Im Folgenden wird auf

Forschungszentren in der Steiermark sowie deren wesentlichsten Projekten in der sensor-

gestützten Sortierung eingegangen. Zu diesen wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen

zählen (Auflistung in alphabetischer Reihenfolge):

AVAW, Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft,

Montanuniversität Leoben

FH Joanneum GmbH

Joanneum RESEARCH GmbH

Know-Center

TU Graz

3.3.1 AVAW, Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft, Montanuniversität Leoben

Der Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft (AVAW) der Montanuniversität

Leoben unter der Leitung von Prof. Roland Pomberger beherbergt mit Stand 2020 folgende

Forschungsgruppen:

1. Die Arbeitsgruppe Future Waste beschäftigt sich mit neuen Verwertungswegen für

Abfälle, die derzeit der Deponierung oder Verbrennung zugeführt werden. Es werden

beispielsweise Lösungen für Kunststoffabfälle in Richtung Ecodesign gesucht, sowie

Problematiken bei Energiespeichersystemen wie Lithium-Ionen-Batterien und den

betreffenden Recyclingprozessen bearbeitet. Laufende Projekte beschäftigen sich unter

anderem auch mit dem Thema Brandschutz in Abfallbehandlungsanlagen.


2. Unter die Arbeitsgruppe Mineralische Abfälle, Deponien und Altlasten fallen

Themen wie die Wandlung der Abfallwirtschaft hin zu einer Ressourcenwirtschaft und die

Gefahr der Dissipation von Schadstoffen. Es geht daher um die stoffliche und thermische

Verwertung von Abfällen, um schädliche Auswirkungen auf die Umwelt zu verhindern. Eines

der laufenden Projekte beinhaltet beispielsweise die gezielte Kombination von festen und

flüssigen Rückständen aus der Abfallwirtschaft, um Synergieeffekte zu nutzen und dadurch

Wertstoffkreisläufe zu schließen.

3. Die dritte Arbeitsgruppe des Lehrstuhls agiert unter dem Namen Umweltanalytik und

kann mit Hilfe einer modernen Laborausstattung wissenschaftlich fundierte Lösungskonzepte

für analytische Fragestellungen erarbeiten. Als akkreditierte Prüfstelle können wichtige

Routineverfahren im Umweltanalytiklabor direkt vor Ort durchgeführt werden. In

Zusammenarbeit mit der Wirtschaft werden hier Projekte zu den Gebieten Altlasten und

Deponietechnik, Abfallwirtschaft und Entsorgungstechnik, Umweltmanagement und

Ökobilanzierung sowie Umwelt- und Prozessanalytik durchgeführt.

4. Die Arbeitsgruppe Innovative Abfallbehandlung bearbeitet Projekte zu vernetztem

Recycling und Verwertungsprozessen im Hinblick auf Industrie 4.0 Ansätze zur Erreichung

höherer Recylingquoten für nicht gefährliche gemischte Abfälle. Die Teilbereiche umfassen

Recycling und energetische Verwertung; Input- und outputseitige Qualitätssicherung; Wert-,

Stör- und Schadstoffe; Maschinen und Anlagen sowie Datenwerkzeuge. (AVAW 2019a)

Weiters wird in dieser Arbeitsgruppe das derzeit größte abfallwirtschaftliche Projekt

Österreichs zum Thema Recycling and Recovery of Waste 4.0 - ‚ReWaste 4.0‘ bearbeitet.

Projektpartner ist als zweite wissenschaftliche Einrichtung die FH Münster sowie acht

Industriepartner: die Saubermacher Dienstleistungs AG, Mayer Recycling GmbH, BT-

Wolfgang Binder GmbH - REDWAVE, IUT Ingenieurgemeinschaft Innovative Umwelttechnik

GmbH, Komptech GmbH, Lafarge Zementwerke GmbH, IFE Aufbereitungstechnik GmbH

sowie M-U-T Maschinen Umwelttechnik-Transportanlagen GmbH. (AVAW 2019b)

Ziel des Projektes ist Industrie 4.0 Ansätze in die Abfallwirtschaft zu bringen und mit Fokus auf

Vernetzungen der Recycling- und Verwertungsprozesse weitere Schritte in Richtung Circular

Economy zu gehen. Themenschwerpunkte sind dabei unter anderem die Weiterentwicklung

neuer Sortier-, Trenn und Zerkleinerungstechnologien; Online/Ontime Charakterisierung von

gemischten Abfällen; Gewinnung hochqualitativer Sekundärprodukte; Bestimmung der

Recyclingquote für Ersatzbrennstoffe in Mitverbrennungsanlagen: sowie die Erhöhung der

Energierückgewinnungsquote für gemischte Abfälle. (Sarc und Pomberger 2018)

Wie eine Befragung von Unternehmen der Abfallwirtschafts- und Entsorgungsbranche in der

DACH Region im Rahmen von ReWaste 4.0 zeigt, ist das Thema Digitalisierung bei

Unternehmen unterschiedlichster Größe von hohem Interesse, allerdings herrschen noch

Unsicherheiten bezüglich der Implementierung. (Sarc und Hermann 2018)


Sensorgestützter Versuchsstand am AVAW

Um dem hohen Forschungsbedarf sensorbasierter Sortiersysteme gerecht zu werden, hat sich

das AVAW eine Versuchsanlage eines sensorgestützten Rinnensortierers angeschafft. Der

Einsatz als Analysegerät und Versuchsanlage in einem Korngrößenspektrum zwischen 5 und

150 mm wird durch die kompakte Bauweise des Aggregats auch im universitären Rahmen

möglich. Das Aufgabegut kann vor Ort vorkonditioniert, also gewaschen, zerkleinert und

getrocknet werden um es für die verbauten Induktions-, Farb- und Nahinfrarotsensoren

vorzubereiten. (Pomberger und Küppers 2017)

Mit dieser Versuchsanlage sollen Weiterentwicklungen der sensorgestützten Sortierung

untersucht werden, wie beispielsweise Anwendungen der Hyperspectral Imaging (HSI)

Sensoren in der Abfallwirtschaft. Mit dieser Technologie könnten durch die hohe örtliche und

spektrale Auflösung neue Sortieraufgaben erschlossen werden. Im Bereich der Kunststoff-

aufbereitung ist die sensorgestützte Sortierung bereits etabliert, denkbar wäre mittels HSI-

Sensoren Sortieraufgaben weiterzuentwickeln bzw. zu verbessern. (Pomberger und Küppers

2017)

Forschungspotential bietet auch die optimale Zufuhr des Materialstroms in sensorgestützte

Aggregate. Voraussetzungen für die bestmögliche Sortierung durch die Sensoren sind die

Vereinzelung des Materials sowie eine möglichst minimale Relativbewegung des Förder-

bands. Hohe Durchsätze als wirtschaftliches Kriterium werden mit hohen Bandbelegungen

oder erhöhten Bandgeschwindigkeiten erzielt, welche die Effizienz der Sortierung demnach

beeinträchtigen. Hierbei einen Kompromiss durch z.B. neuartige Fördergurte zu erreichen

kann die sensorgestützte Sortierung auf ein höheres Niveau heben. Weitere Problem-

stellungen sind sehr leichtes Flächengewicht von Objekten und Verschmutzungen. Um bei

flugfähigen Materialien einen höheren Durchsatz zu ermöglichen wird der Materialstrom durch

einen Luftstrom an der Relativbewegung am Band gehindert. Für Lösungen zu den

Auswirkungen von Einflüssen wie Feuchtigkeit, Staub, Einschlüssen und Anhaftungen am

Material oder an den Sensoren auf die Sortiereffizienz muss noch weiterer Forschungs-

aufwand betrieben werden. Ebenso werden noch Weiterentwicklungen von bestehenden

Techniken bzw. neue Lösungsansätze gesucht, wie mit Verwirbelungen im Austrag durch die

Sortierung mittels Druckluft, besonders für flächige Objekte umgegangen werden kann.

(Pomberger und Küppers 2017)

Die Versuchsanlage wurde entwickelt um Anwendungsfälle wie Probencharakterisierungen

(inkl. Bestimmung der Zusammensetzung), das Erstellen von digitalen Korngrößen-

verteilungen und Ausschleusen von Störstoffen zu ermöglichen. Damit einhergehend können

Wertstoffe angereicht werden und eine Sortierung von Schüttgütern nach Stoffgruppen sowie

Validierung von Sortier- bzw. Trennergebnissen vorgenommen werden. (Pomberger und

Küppers 2017)


3.3.2 FH Joanneum Gesellschaft mbH

Die Fachhochschule (FH) Joanneum, als Einrichtung der angewandten Wissenschaften

fungiert in Graz, Bad Gleichenberg und Kapfenberg als Forschungsstandort, um unter

anderem den bedeutendsten Teilbereich der Wirtschaft in der Steiermark, den Bereich der

produzierenden Unternehmen zu stärken. In der Steiermark kommen 35 % der Wertschöpfung

aus dieser Sparte, das liegt über dem gesamtösterreichischen Schnitt von 29,3 %. Aus diesem

Grund ist einer der vielen Forschungsschwerpunkte des Engineering Departments unter

Leitung von Prof. Kurt Steiner die sogenannte Smart Factory, um den Industriestandort

Steiermark zukunftsfit zu machen. (FH Joanneum Engineering Department 2019)

Unter Prof. Martin Tschandl, den Institutsleiter des Industrial Management Lehrgangs

beschäftigt sich am Standort Kapfenberg das ‚Smart Production Lab‘ mit der Frage wie

Digitalisierung speziell in österreichischen Mittelstandsunternehmen Anwendung finden kann

und wie fortschrittliche Unternehmen über den Stand der Technik hinaus weitere Schritte in

Richtung Industrie 4.0 gehen können. (FH Joanneum Industrial Management 2019)

Die FH Joanneum betreut auch Projekte mit abfallwirtschaftlichen Unternehmen, derzeit mit

REDWAVE zur Identifizierung möglicher zukünftiger Geschäftsfelder und nach Identifizierung

der Wettbewerber zur strategischen Positionierung in der Abfallwirtschaft. (FH Joanneum

Management internationaler Geschäftsprozesse 2019)

3.3.3 Joanneum RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH

Die Forschungsgesellschaft mit Hauptsitz in Graz gehört zu 80,75 % dem Land Steiermark

und bezeichnet sich selbst als unternehmerisch orientierte Innovations- und Technologie-

anbieterin, die seit 50 Jahren Forschung betreibt. Aufgeteilt auf verschiedene Standorte,

hauptsächlich in der Steiermark aber auch in Kärnten, Burgenland und Wien wird

wissenschaftlichen Fragestellungen in den Bereichen Materials, Health, Digital, Policies,

Robotics, Life und Coremed nachgegangen. (Joanneum RESEARCH 2019a)

Der Forschungsbereich Digital beschäftigt sich unter anderem mit Industrieller Messtechnik,

Sensorik und Robotik. Unter dem Bereich Robotics finden sich unter anderem

Forschungstätigkeiten zur Industrierobotik, welche als Schnittstelle zwischen klassischer

industrieller Fertigung und kollaborativer bzw. smarter Produktion im Fokus steht. (Joanneum

RESEARCH 2019b)

Die Bereiche Digital, Robotics und Materials arbeiten gemeinsam an Collaborativen Robotern

im Projekt ‚CollRob‘. Ein Ziel dabei ist die Entwicklung neuer Sensortechnologien, um die

Sicherheit des Menschen zu gewährleisten durch Annäherungs-detektion und einer

dynamischen Umgebungserfassung. Mit innovativer Sensorik und Aktuatorik für Robotik

beschäftigt sich der Bereich Infrastruktur, als Unterbereich von Robotics. Der Fokus liegt

hierbei unter anderem auf der Sensorik zur Personendetektion und Situations-erfassung,

sowie Aktuatorik für industriell einsetzbare Robotersysteme. Im Dezember 2019 wurde ein


neues Forschungsgebäude mit Laborinfrastruktur in Klagenfurt eröffnet, welches dem Institut

für Robotik und Mechatronik dienen soll, industriegerechte modernste Roboter-systeme zu

entwickeln, die in Zukunft auch in der Abfallwirtschaft ihre Anwendung finden könnten.

(Joanneum RESEARCH 2019c)

3.3.4 Know-Center GmbH

Das Grazer Know-Center wurde im Jahr 2000 als K1-Zentrum im Rahmen des Programm

COMET - Competence Centers for Excellent Technologies - gegründet und entwickelt als

Österreichs führendes Forschungszentrum für Data-driven Business innovative Informations-

und Kommunikationstechnologien für die Wirtschaft. (Know Center 2020a)

Es betreibt seit dem Jahr 2001 in enger Kooperation mit verschiedenen Instituten der TU Graz,

im Besonderen mit dem Institute of Interactive Systems and Data Science, angewandte und

interdisziplinäre Informatikforschung. Die großen Themen sind dabei Data-Driven Business

(Datengetriebene Geschäftsmodell-innovation), Big Data (große Datenmengen, die mit

herkömmlichen Methoden der Daten-verarbeitung nicht ausgewertet werden können) und

Cognitive Computing (Nachahmung des menschlichen Denkprozesses durch Computer).

(Know Center 2020b)

Im Jahr 2017 hielt das Know Center für den Green Tech Cluster Workshops zum Thema

‚Green Big Data‘, wobei das Ziel war einen holistischen Einblick in die Möglichkeiten, die Big

Data und Künstliche Intelligenz für die Unternehmen der Green-Tech-Branche bieten, zu

geben. (Know Center 2017)

Diese wissenschaftliche Einrichtung bietet großes Potential für die Abfallwirtschaft, die erst

anfängt, sich wirklich mit Industrie 4.0 und Digitalisierung zu beschäftigen. Trotz teils

vorhandener produktions- und produktbezogener Daten werden diese noch nicht ausreichend

genutzt, obwohl dies beispielsweise im ÖWAV Positionspapier zu den Strategien der

österreichischen Recycling- und Abfallwirtschaft als eine der Voraussetzungen für die

Weiterentwicklung der Branche genannt wird. (ÖWAV 2018)

3.3.5 Technische Universität Graz

An der Technischen Universität (TU) Graz befinden sich im Bereich Information,

Communication & Computing Forschungsprojekte zu den Herausforderungen des

Informationszeitalters. Unter anderem wird im Projekt ‚Dessnet - Zuverlässige, sichere und

zeitnahe Sensornetzwerke‘ an Sensortechniken geforscht, die drahtlos Daten erfassen und

dabei möglichst zuverlässig und kosteneffizient operieren. Um nur noch ein weiteres Projekt

zu nennen, welches den Wirtschaftsstandort Steiermark in Richtung Digitalisierung und

Industrie 4.0 führen soll: Im Projekt ‚ELDRIS - Europäischer Führerschein für Roboter und

Intelligente Systeme‘ geht es darum jungen Menschen fundiertes Wissen in den Bereichen

Robotik und Künstliche Intelligenz zu vermitteln und dies mittels einem professionellen

Zertifizierungssystem in Kooperation mit Stakeholdern zu garantieren. (TU Graz 2019)


Die sensorgestützte Sortierung in der Recyclingwirtschaft gewinnt stetig an Zuspruch und die

TU Graz bietet mit ihren vielen Projekten zur Sensortechnik viel Know-How, das zur

Progression der Branche beitragen kann.

3.4 Nachhaltigkeitsplattformen

Auch außeruniversitäre Einrichtungen, wie die im Folgenden beschriebene, machen mit

Projekten im Bereich der Abfallwirtschaft auf sich aufmerksam und bilden eine wichtige

Plattform für die Vernetzung von Industrievertretern.

Unter dem Green Tech Cluster Styria haben sich 220 Unternehmen und Forschungs-

einrichtungen zusammengeschlossen, um gemeinsam in der Steiermark grüne Technologien

zu entwickeln. Der Fokus liegt hierbei auf Green Energy, Green Building und Green

Resources. Die Green Tech Cluster Styria GmbH ist ein Public Private Partnership welche im

Eigentum der Steirischen Wirtschaftsförderungsgesellschaft mbH des Landes Steiermark, der

Andritz AG, der Binder+Co AG, der e2 engineering GmbH und der KWB Kraft und Wärme aus

Biomasse GmbH steht. Das Strategieteam besteht aus rund 20 Vertretern aus Forschung,

Unternehmen und Verwaltung. Der Cluster sieht die Steiermark als idealen Nährboden für

Forschung und Entwicklung, da sie mit einer F&E-Quote von 5,16 % europaweit eine

Spitzenposition innehält. Auch viele Abfallwirtschaftsunternehmen nutzen die Ressourcen des

Clusters. (Green Tech Cluster 2019d)

Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 38

4 Relevante Trends und Entwicklungen

In diesem Kapitel wird der Einfluss der Digitalisierung und Industrie 4.0 auf die Abfall- und

Recyclingwirtschaft beschrieben und näher auf den Einsatz der Robotik und die in dieser

Branche verwendeten Sensoren eingegangen. Im letzten Teil werden die globalen

Mitbewerber der steirischen Unternehmen genannt und ihre Technologien vorgestellt.

4.1 Digitale Abfallwirtschaft

Es gibt verschiedenste Definitionen für den Begriff Digitalisierung. Zusammenfassend kann

man sagen, dass die Vernetzung der einzelnen Stakeholder (Unternehmen, Kunden,

Produkte, etc.) durch den Einsatz der neuesten Technologien (Computer, Internet, etc.) und

der Verarbeitung, Sammlung und Analyse von Informationen gelingen soll. Die sogenannte

4. Industrielle Revolution - besser bekannt als Industrie 4.0 - beinhaltet demnach den Einsatz

von IT und Automatisierung, um Echtzeitinformationen an alle Akteure der Wertschöpfung

weiterzugeben und diese zu vernetzen. (Erhart 2017)

Diese Entwicklungen machen auch vor der Abfallwirtschaft keinen Halt und bieten große

Chancen, wie 63 % der befragten Unternehmen einer Untersuchung der Montanuniversität

Leoben in Kooperation mit der HTL-Leoben bestätigen. Von den 400 befragten Unternehmen

der Green Tech Branche aus dem deutschsprachigen Raum, geben 75 % an sich mit

Digitalisierung auseinander-zusetzen und 84 % der Unternehmen, welche das noch nicht tun,

geben an, das in Zukunft vorzuhaben. Und sie haben allen Grund dazu, denn das

Marktvolumen soll von ca. 100 Milliarden Euro der globalen Kreislaufwirtschaft und

Abfallwirtschaft im Jahr 2013 bis zum Jahr 2025 auf 170 Milliarden Euro steigen. (Green Tech

Cluster 2018a)

Gleichzeitig müssen sich die Unternehmen der Green Tech Branche neuen

Herausforderungen konfrontiert sehen, welche von Roland Berger im Jahr 2016 für den

deutschen Markt in fünf Bereiche zusammengefasst wurden. Die Herausforderung 1 betrifft

die Sicherung des Kundenzugangs, da der klassische Handel an Bedeutung verliert und

Vertriebsplattformen als Ort für Kundenkontakt immer wichtiger werden. Um hier nicht den

Anschluss zu verlieren, wird empfohlen eigene Plattformen zu initiieren und Wertschöpfungs-

partner für Systemlösungen zu integrieren. (Berger 2016)

Als Beispiel sei hier die ‚Daheim‘ App der Saubermacher Dienstleistungs AG genannt, welche

für 230 Gemeinden individuell gestaltet verfügbar ist und neben Trenninformationen und

Erinnerungs-funktionen für den Abfuhrkalender auch als kostenlose Kommunikationsplattform

für Vereine, Schulen etc. fungiert, sowie im All-in-One Paket zusätzlich eine E-Auto-

Vermietung und Tausch-börsen anbietet. (Saubermacher 2019b)

Um weiterhin mitzuhalten wird die Notwendigkeit genannt die Flexibilität und Agilität zu

erhöhen, um den schnellen Innovationszyklen zu folgen. Eine agile Charakteristik ist unter

anderem schon in frühen Phasen neuer Entwicklungen Kunden einzubeziehen und Feedback


einzuholen. Die dritte Herausforderung ist der Ausbau der Digitalkompetenz. Die

Digitalisierung ist eine Querschnitts-aufgabe vieler Bereiche und macht keinen Halt vor

etablierten Prozessen und Strukturen. Um das volle Potential der vorhandenen Fähigkeiten

auszunutzen sind interdisziplinäre Teams und Cloud-Lösungen für schnellen

Informationsaustausch von Vorteil. Eine weitere Empfehlung ist die Anpassung der

Finanzierung entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Die digitale Ökonomie stützt sich

auf immaterielle Vermögenswerte wie Mitarbeiter Know-How, digitale Strategien oder Daten,

dessen Bewertung durch Banken und Kreditinstitute schwierig ist. Hier gilt es, individuelle

Lösungen zu gestalten und Finanzierungsoptionen wie Miete, Leasing und Pay-per-Use nicht

außer Acht zu lassen. Als letzte Herausforderung der Digitalisierung wird die Entwicklung des

digitalen Leitbilds genannt. Das bedeutet die Herausforderungen nicht einzeln zu betrachten,

sondern eine umfassende Digitalisierungsstrategie zu entwickeln. Die Einflüsse von Industrie

4.0 auf die Branche und das eigene Unternehmen sollen analysiert werden, dabei soll darauf

geachtet werden einen holistischen Ansatz zu verfolgen und sich nicht nur halbherzig auf die

IT-Abteilung zu fokussieren. Die Digitalisierungsstrategie soll einer ständigen Evaluation und

Anpassung unterworfen werden, um proaktiv zu bleiben. (Berger 2016)

Disruptive Innovationen in der Abfall- und Kreislaufwirtschaft finden derzeit und werden in

Zukunft in vier identifizierten Bereichen stattfinden. Die Sammlung und dahinterstehende

Logistik stehen durch ‚smart waste bins‘ und intelligente Routenoptimierung einer Revolution

gegenüber. Generell gesehen rückt der Kunde in den Fokus, mit immer mehr

Personalisierungen hinsichtlich der Abholzyklen zum Beispiel, welche Recycling Raten

erhöhen sollen. (Klemmer 2019)

4.1.1 Sensortechnik in der Abfallwirtschaft

Mit der erhöhten Nachfrage nach Recyclingmaterial und auch erhöhten Ansprüchen an die

Qualität und Reinheit dieser, wächst der Druck auf die Abfallwirtschaft Innovationen in

Richtung der Echtzeit Qualitätskontrollen durchzuführen. Das Ziel ist sicherlich in Zukunft die

digitalisierte Abfallbehandlung, wobei die einzelnen Behandlungsanlagen miteinander

kommunizieren und verschiedene Sensoren Echtzeitdaten liefern, um beispielsweise

Transportbänder mit der richtigen Geschwindigkeit laufen zu lassen und wiederum

Vorbehandlungsanlagen wie Zerkleinerer anzupassen. Die Robotik wird bei der Sortierung

eine große Rolle spielen in Kombination mit statistischen Modellen in Echtzeit, verbesserter

Objekterkennung und immerwährender Optimierung bei Tätigkeiten, die zu gefährlich oder

anstrengend für menschliche Mitarbeiter sind. (Green Tech Cluster 2018a)

Besonders beim Recycling von Kunststoffen für die energetische Nutzung als

Sekundärbrennstoffe spielt die Qualität eine tragende Rolle. Bis dato wurden Kontrollen

hauptsächlich manuell oder durch automatisierte Probennahme sichergestellt, wobei diese

durch die Verzögerung der Ergebnisse oft nicht mehr sinnvoll waren, da das Produkt schon

hergestellt wurde. Verschiedene Sensoren (bspw. NIR-Sensoren) können hier Abhilfe

schaffen und Parameter im Abfallstrom wie Verschmutzungs-grad, Feuchtegehalt etc.


bestimmen. Werden diese Parameter mit den Stoffgruppen spezifischen Eigenschaften in

einer Datenbank verglichen oder zusätzliche Parameter wie Heizwert, Chlor- oder Aschegehalt

etc. erhoben, kann der Abfall in Echtzeit beeinflusst werden. Dies bietet die Möglichkeit in den

Prozess einzugreifen und die Anlage auf marktspezifische Anforderungen zu optimieren. (Sarc

et al. 2019)

Neben der Qualitätssicherstellung der Ersatzbrennstoffe, wird immer mehr Fokus auf die

Rückgewinnung von Metallen gelegt, um wertvolle Legierungselemente zu erkennen und zu

quantifizieren und den Schritt weiter in Richtung einer echten Kreislaufwirtschaft zu gehen.

(Flamme et al. 2018)

Seit der rasanten Entwicklung von Computern ab den 1980er Jahren steht auch die

sensorgestützte Sortierung einem immer breiter werdenden Anwendungsfeld gegenüber. Die

Besonderheit bei der sensorgestützten Sortierung ist, dass das Trennkriterium entkoppelt von

der zu trennenden Kraft ist. Dadurch besteht die Möglichkeit wie in Kapitel 2.2 näher

beschrieben, nassmechanische Prozessschritte, wie z.B. eine Schwimm-Sink-Trennung,

Aggregate zur Metallscheidung oder Handsortierung zu vermeiden. Alle sensorgestützten

Trennsysteme haben einen ähnlichen Aufbau, der aus einem Fördermittel zur

Materialzuführung und Vereinzelung, Sensorik zur Detektion von Objekten und einer

Auswerte- bzw. Austragseinheit besteht. (Wotruba 2008)

Prinzipiell können alle berührungslos mittels Sensorik messbaren Trennmerkmale, wie z.B.

Form, Farbe, Glanz, die molekulare Zusammensetzung, die Dichte oder die elektrische

Leitfähigkeit verwendet werden. Heute werden verschiedene Detektionsverfahren meist

kombiniert, um eine simultane Erkennung mehrerer Materialeigenschaften sicherzustellen,

man nennt dies Multisensorik oder Sensorfusion. (Beel 2017) (Pretz und Julius 2008)

Im Folgenden werden die sechs hauptsächlich eingesetzten Sensortypen vorgestellt und kurz

in ihrer Funktionsweise sowie ihren Einsatzgebieten dargestellt. Abschließend befindet sich in

der

Tabelle 4-1 eine Übersicht zu den Sensortechnologien und deren Anwendungsgebiete im

Recycling. (Uepping 2013)

Grundsätzlich werden Sensoren danach unterschieden, ob sie oberflächliche Eigenschaften

erkennen oder in das Material „hineinschauen“ können. Die bisher wichtigsten Typen gehören

zur ersteren Gruppe und umfassen die optischen (Farb-)Zeilenkameras, welche Farbe,

Helligkeit, Transparenz, Reflexion und Form messen. Auch fluoreszierende Materialen können

nach UV-Anregung detektiert werden. (Wotruba 2008)

Mittels 3D Sensoren, welche über Laser Triangulation funktionieren können Form und Struktur

des Materials in Betracht gezogen werden. (Beel 2017)


Die Wellenlängen der Sensoren erklären unterschiedliche Anwendungsgebiete. Der

Terrahertz-Bereich im elektromagnetischen Spektrum, wie in Abbildung 4-1 dargestellt ist ein

Teil, der noch nicht voll ausgenutzt wird. (Luxflux 2020)

Abbildung 4-1: Einbettung des Terrahertz-Bereiches in das elektromagnetische Spektrum

(Lydit 2020)

Die Nahinfrarot Spektroskopie zur Detektion von Materialeigenschaften funktioniert über

eine Lichtquelle, die über dem Förderband angebracht ist und das Material mit infrarotem Licht

bestrahlt. Die bestrahlten Moleküle werden durch bestimmte Wellenlängen, die der

Resonanzfrequenz entsprechen zu Schwingungen angeregt und reflektieren die übrigen

Wellenlängen diffus. Das jeweilige Spektrum wird mit einer Datenbank verglichen und jedem

einzelnen wird eine Material-klasse zugeordnet wie in Abbildung 4-2 dargestellt, dabei spricht

man von Klassifikation. Die für die Kunststofferkennung wichtigen Absorptionslinien liegen

zwischen 1.200 und 2.000 nm. (Küppers und Möllnitz 2018)

Abbildung 4-2: Klassifikation von HDPE-Partikeln durch einen NIR-Sensor

(Küppers und Möllnitz 2018)

Die Spektroskopie funktioniert analog der NIR-Spektroskopie im visuellen (VIS)

Frequenzbereich, zur Farbsortierung. Digitalen Bildern werden pro Pixel verschiedenen

Zahlenwerte zugeordnet, bei Grauwertbildern genau einer und bei Farbbildern drei

Zahlenwerte pro Pixel (rot, grün, blau). Im Gegensatz zu diesen RGB Kameras, werden bei

der hyperspektralen Bildgebung einem Pixel mehrere hundert Zahlenwerte zugeordnet. Die


spektrale Zerlegung des Signals passiert vor dem Detektor und ergibt für jedes Pixel ein

komplettes Spektrum. Die Durchlasswellenbereiche einer RGB-Farbkamera sind allerdings für

die drei Farben Rot, Grün und Blau deutlich breiter. Bei Kombination beider Prinzipien kann

der gesamte Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1000 nm abgedeckt werden, indem die HSI-

Kamera Teile des VIS- und den NIR-Bereich repräsentieren kann und die RGB-Kamera von

400 nm bis 700 nm den VIS Bereich zumindest in 3 Bändern abdeckt. (Aderhold et. al. 2019)

Abbildung 4-3 zeigt eine Farbkamera mit einem Filter für Wellenlängen über 650 nm und die

HSI-Kamera mit einem Durchlassbereich eines Bandpasses von 600 bis 100 nm ausgestattet,

um mehrdeutige Informationen zu vermeiden (Aderhold et. al. 2019)

Abbildung 4-3: Durchlasskurven einer RGB-Farbkamera sowie einer 9-Band-HSI-Kamera für

den Bereich von 630 nm - 920nm (Aderhold et. al. 2019)

Typische HSI-Kameras können im Bereich zwischen 250 nm bis maximal 2500 nm arbeiten,

ein Beispiel für die Bildgebung in der Abfallwirtschaft ist in Abbildung 4-4 dargestellt. (Aderhold

et. al. 2019)


Abbildung 4-4: HSI-Erkennung am laufenden Band in der Entsorgung und im Recycling

(Luxflux 2020)

Abgetrennt werden mit dieser Methode Hartkunststoffe, Papier, Folien, Holz, Biomasse oder

Ersatzbrennstoffe. Um die Qualitätsanforderungen für ein höherwertiges Recycling zu

erreichen werden häufiger mehrstufige Sortierungen als Positiv- und Negativsortierungs-

kombinationen eingesetzt. Bei der Positivsortierung wird der Wertstoff im ausgetragenen

Produkt angereichert und bei der Negativsortierung störende Bestandteile abgeschieden. Mit

dem Wechsel zwischen diesen beiden Arten kann man auf die im Abfallbereich häufig stark

schwankenden Eingangszusammen-setzungen reagieren. Die NIR bzw. VIS Spektroskopie

wird zunehmend auch im Bereich der Gewerbeabfälle, Elektro- und Elektronikschrotte,

Sperrmüll, Bioabfällen sowie mineralischen Abfällen eingesetzt. Ein maßgeblicher

Entwicklungstreiber ist die Sekundärrohstoffindustrie, welche die Innovationen mit

komplexeren Sortieranforderungen und immer höheren Qualitätsansprüchen fordert. (Uepping

2013; Pretz und Julius 2008)

Die zweite große Gruppe ist die der Elektromagnetischen Sensoren. Diese Sensoren sitzen

quer zur Bandlaufrichtung unter dem Fördergurt und erzeugen jeweils durch eine Spule ein

hochfrequentes elektromagnetisches Feld, welches durch das Einbringen von elektrisch

leitfähigen Materialien verändert wird. Durch die Spule werden in dem Material Wirbelströme

induziert, welche dem Sendefeld Energie entziehen, dies wird durch den elektromagnetischen

Sensor erfasst und führt zur Metallerkennung. Dadurch kommen die elektromagnetischen

Sensoren häufig in Shredder-anlagen und in der Elektronikschrottaufbereitung zum Einsatz.

Nach dem Einsatz von klassischen Metallseparatoren wie Magnetscheider und

Wirbelstromscheidern können noch bis zu zehn Prozent Metalle im Materialstrom enthalten

sein und diese können mit zusätzlichen Sensoren rückgewonnen werden. Auch für die

Sortierung von Bauabfällen oder Verbrennungsaschen, ist der Einsatz sinnvoll, vor allem durch

den kombinierten Einsatz mit digitaler Bildverarbeitung. Neben der Metallgewinnung ist auch

eine Reinigung von metallischen Fraktionen möglich, beispielsweise in der PET-Flaschen

Sortierung. (Uepping 2013)


Die dritte große Gruppe der für das Recycling relevanten Sensortypen funktionieren mit

Röntgen-strahlung, hier wird zwischen Röntgentransmission und Röntgenfluoreszenz

unterschieden.

Die Röntgentransmission (XRT) teilt das Material nach Dichteunterschieden auf, indem der

Absorptionsgrad der Röntgenstrahlung gemessen wird. Dieser hängt von der Dicke und der

Dichte des Materials ab. Die Einflüsse der Materialgröße und -dicke werden kompensiert, um

mit Hilfe einer Software die materialspezifische Absorption der einzelnen Teile zu ermitteln.

Die Röntgenquelle ist zu diesem Zweck unter dem Materialstrom angebracht und der

Scannerbereich zur Ermittlung der Reststrahlung oberhalb. Basierend auf den Informationen

des Scanners und den Sortiervorgaben ergeben sich zwei Produkte. (Beel 2017)

Die Röntgenfluoreszenzanalyse (XRF) teilt den Stoffstrom aufgrund seiner atomaren

Zusammensetzung auf. Sowohl die Scannereinheit als auch die Röntgenquelle sitzen

oberhalb des Materialstroms, welcher ein niederenergetisches Röntgenfeld durchläuft. Die

chemischen Elemente werden angeregt elementspezifische Energie, durch Schalensprünge

der Elektronen, zu emittieren. Die Auswertesoftware gibt Energiespektren aus, welche für die

Trennung verschiedener Produkt-gruppen verwendet werden können. (Beel 2017)

Der Einsatz von Lasertechnologie eignet sich für die Reinigung von Kompost/Struktur-

material durch Ausschleusung von Glas und Kunststoffen. Auf Grund des ‚Scattering‘ Effekts,

welcher je nach Härtegrad und Wassergehalt auftritt, ist die Lasertechnologie besonders in

diesem Bereich einsetzbar. Je nach Wellenlängenbereich des Lasers können verschiedene

Eigenschaften wie Farbe, Struktur oder beispielsweise Fluoreszenz zusammen oder separat

detektiert werden. (Uepping 2013)

Weniger verbreitet und erforscht, als in der Sortierung ist die Detektionstechnik in der

Sammlung von Abfällen. Gründe hierfür sind im Besonderen die hohe Dezentralität des

Abfallanfalls, neben den Einflüssen der Witterung, Erschütterungen und Schmutz. Ein Beispiel

für einen Abfallstrom, welcher eine hohe Reinheit für die Verwertung verlangt ist der Bioabfall

für Kompostieranlagen. Das deutsche Unternehmen Maier & Fabris hat hierfür eine

metallische Wert- bzw. Störstoffdetektion auf Basis der Wirbelstrom-Induktion entwickelt,

welche direkt am Sammelfahrzeug erfolgt. Eine Weiterentwicklung ist ein automatisches

Feedbacksystem für die BürgerInnen, um sie direkt über das Analyseergebnis zu informieren

und im schlechtesten Fall die Entleerung am Sammelfahrzeug zu blockieren. Neben

bildgebenden Verfahren wird derzeit an einer Detektionsmethode für Geruch geforscht, mittels

‚elektronischen Nasen‘ zum Beispiel. Diese Technologie, obwohl große Fortschritte zu

erkennen sind, wird derzeit noch nicht kommerziell genutzt. Es bieten sich allerdings völlig

neue Möglichkeiten der Datengeneration, für den Masseneinsatz in Abfalltonnen zum Beispiel.

(König 2019)


Tabelle 4-1: Überblickstabelle der Sensortechnologien mit Funktionsprinzip und

Anwendungsbeispielen (Flamme et al. 2018)

Sortiertechnologie Funktionsprinzip Anwendungsbeispiele

Elektromagnetische

Induktion (EMS)

Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes

Durchläuft ein Metall den elektromagnetischen Bereich, wird das Feld stoffspezifisch verändert

Detektion dieser Veränderung und Zuordnung zu einer Metallart

Metallentfrachtung von Stoffgemischen

Rückgewinnung von Restmetallen z.B. Kupferlitzen

Laserinduzierte

Plasmaspektroskopie

(LIBS)

Durch Erhitzung einer Probenoberfläche mittels Pulslaser werden Probenanteile in ein sogenanntes Plasma umgewandelt

Unterscheidung und Sortierung nach Metalllegierungen

Sortierung von Aluminiumschrotten

Nahinfrarot (NIR)

Molekülanregung durch Nahinfrarotstrahlung

Absorption bestimmter Wellenlängenbereiche durch die Moleküle, Reflektion der übrigen Wellenlängenbereiche

Spektrum der reflektierten Strahlung kann einem Stoff zugeordnet werden

Herstellung reiner Wertstofffraktionen

Farbsortierung


Materialsortierung

Qualitätsanalyse

Röntgenfluoreszenz

(XRF)

Röntgenstrahlung regt Atome einer Probe an, es resultiert eine stoffspezifische Fluoreszenz

Spektrum der abgestrahlten Fluoreszenz gibt Auskunft über die elementare Stoffzusammensetzung

Abscheidung von bleihaltigem Glas aus Glasgemischen

Sortierung von Zink aus Schwermetallfraktionen

Röntgentransmission

(XRT)

Röntgenstrahlung durchleuchtet die Probe

Absorption eines Teils der Strahlung, abhängig von Probendichte und -dicke

Vergleich der nicht absorbierten Strahlen mit vorgegebenem Initialwert für die Dichte

Sortierung nach Dichteklasseunterschieden

Sortierung verschiedener Metalle

Anwendung in der Kompostaufbereitung

Visuelle Sensoren (VIS)

Bildgebender Sensor

Trennung der Probe nach Farbe, Helligkeit, Reflexion und Transparenz

Trennung von Glas, Keramik, Steinen, Porzellan und Metallen

Sortierung nach Farbe


4.1.2 Robotik in der Abfallwirtschaft

In Deutschland geben erst 30 % der abfallwirtschaftlich tätigen Unternehmen an, bereit für die

digitale Transformation zu sein. Dadurch ergibt sich noch viel Potential zum Einsatz, um dem

globalen Trend in Richtung grünen Technologien zu gehorchen. (Berger 2016)

Digitalisierung und automatisierte Prozesse sollen durch Austausch menschlicher Arbeit

gegen maschinelle helfen, Prozesse schneller und genauer ablaufen zu lassen. Außerdem ist

die Robotik allgemein im Einsatz, um den menschlichen Kraftaufwand zu reduzieren. Für die

Abfallwirtschaft werden nur Roboter für den industriellen Einsatz betrachtet. Diese

unterscheiden sich stark in ihren Eigenschaften, wie Schnelligkeit, Greifsystem sowie Größe

ihres Arbeitsbereichs bzw. Reichweite des Greifers. (Sarc et al. 2019)

Im Bereich der Abfallsortierung wären kollaborative Roboter (sogenannte „Cobots“) denkbar,

allerdings ist der Einsatz im Vergleich mit anderen Industriezweigen, wie z.B. der Autoindustrie

in der Abfallwirtschaft noch nicht angekommen. Um die Arbeitsbereiche zu trennen, können

mechanisch separierende Strukturen wie Zäune eingesetzt werden, oder Lichtschranken bzw.

Laser-Netze. Die neuesten Konzepte beruhen auf der Kooperation und Kollaboration von

Mensch und Maschine ohne solche Einschränkungen, sodass die Robotik Mitarbeiter direkt

unterstützen kann. (TÜV AUSTRIA Gruppe, Fraunhofer Austria Research GmbH 2016)

Mit der Einführung der Industrie 4.0 und der sich schnell entwickelnden Digitalisierung

entstehen mehr und mehr Anwendungen der Robotik-Technologie. Durch die Lernfähigkeit

von robotischen Systemen kann effizienter sortiert werden über beispielsweise die

fallabhängige Geschwindigkeit des Transportbandes. Dies ist besonders in der Abfallwirtschaft

ein großes Thema, da die Heterogenität des Abfalls in Art sowie Größe und Form bislang eine

Herausforderung für automatisierte Systeme dargestellt hat. Außerdem gibt es bei

Abfallströmen das Problem der Oberflächenverschmutzung, welche die Erkennung durch

Sensoren schwieriger machen. Die Aufgabenstellung für Sortierroboter enthält die

Notwendigkeit verschieden geformte und große Objekte zu ergreifen, die an zufällig verteilten

Orten und Mengen im Abfallstrom vorkommen. Erschwert wird das fehlerfreie Arbeiten zudem

durch die Positionsänderung von Objekten auf Grund von Vibrationen des Transportbandes,

Fliehkräften bzw. Luftzügen. Dies resultiert in ein daneben greifen des robotischen Arms, da

die erkannte Position sich verändert hat und das Objekt wird nicht aussortiert. Die hinterlegte

Software für das Erkennen von Objekten und die dazugehörigen Algorithmen sind daher sehr

wichtig und ausreichend vor Cyber Crime zu schützen. Auch hierfür müssen finanzielle Mittel

aufgewendet werden. Wird die Software mit der passenden Hardware verbunden, und eine

künstliche Intelligenz hinterlegt, kann ein robotisches System mehrere Aufgaben gleichzeitig

ausführen und dadurch verschiedene Sortieraufgaben erfüllen. Natürlich können auch neue

auszusortierende Abfallströme erlernt werden, was diese Technologie grundsätzlich zu einer

Zukunftsträchtigen macht, durch die Möglichkeit verschiedenste Fraktionen abzutrennen. In

Abbildung 4-5 ist die Detektion verschiedener Materialien durch den AMP Sortierroboter

Cortex dargestellt. Roboter werden verwendet, um die manuelle Sortierung zu ersetzen oder


für Bereiche, die bis dato nicht sortierbar waren zu sortieren. Weiters erlauben diese

Technologien eine automatische Qualitätsaufzeichnung und -erhöhung der Sortierung (bspw.

Kunststoffe), falls notwendig. Die manuelle Sortierung ist auf Grund von Gewicht, Größe und

Beschaffung des Arbeitsumfelds in einem Maße begrenzt, wo es die Robotik nicht ist. (Sarc et

al. 2019)

Ein Beispiel für den großflächigen Einsatz eines Robotiksystems in der Abfallwirtschaft kommt

von dem Unternehmen ZenRobotics, welches bereit sehr erfolgreich Baumischabfälle,

Bauschutt, sowie Gewerbeabfall sortiert. Der Weg geht weiter in Richtung Leichtverpackungen

und bald sollen auch Altholz-, E-Schrott- sowie Metallsortierung das Produktportfolio erweitern.

(Green Tech Cluster 2018a)

Die Entwickler sehen die Robotik nicht als alleinige Zukunftslösung für die Abfallbehandlung

und -sortierung, sondern speziell im Bereich Verpackungen und Restabfall in Kombination mit

anderen Technologien wie optischen Sensoren mit pneumatischer Trennung. Automatisierte

Systeme sind auch oft als Qualitätsgarantie am Austrag einer Anlage zu sehen. (Sarc et al.

2019)

4.1.3 Smart Waste

Dass die Abfalltrennung einen wesentlichen Einfluss auf den Umweltschutz hat, dabei sind

sich die EU-Kreislaufwirtschaftsziele und 90 % der deutschen Bevölkerung einig. Aus Sicht

der Verbraucher haben die Produzenten bzw. Hersteller von Waren den größten Einfluss auf

einen gut funktionierenden Recycling-Kreislauf. Angenommen, diese Erkenntnisse sind auf

Österreich übertragbar, könnte dies als Erklärung dienen, warum sich die Anteile der

Wertstoffe in der Restmülltonne in der Steiermark in den letzten 20 Jahren kaum verändert

haben. Um die Recyclingquoten der EU zu erfüllen, muss neben dem Ausbau der

Sortiertechnik von Anlagen auch beim Bürger angesetzt werden. Dazu gibt es verschiedene

Ansätze, welche im Folgenden aufgezeigt werden. (Verbraucherzentrale Bundesverband

2015; Mittermayr und Klünser 2019)

Abbildung 4-5: Klassifizierung des Materialstroms eines Sortierroboters

(AMP Robotics 2019)


Die smarte Abfalltonne beispielsweise, mit Füllstandsmesssensoren von SLOC führt durch

eine dynamische Tourenplanung zu weniger Verkehr, Staus, Lärm und CO2 Emissionen.

Austria Glas Recycling rechnet mit einem Einsparungspotential von bis zu 30 % der Kosten

und des Aufwandes der Sammlung durch die High Tech Sensoren in öffentlichen Glas-

containern, nach dem Pilotprojekt mit Saubermacher im Dezember 2018 in der Gemeinde

Horn in Niederösterreich. (Green Tech Cluster 2019e)

Dieses Beispiel soll zeigen, dass die Detektionsmöglichkeiten mittels Sensoren neben der

Füllstandsmessung Standort, Bewegungsmuster, Anzahl der Deckelöffnungen, sowie einen

Temperaturanstieg einer Tonne bestimmen können und so neben der Komforterhöhung für

die BürgerInnen eine bedarfsgerechte Sammeltourplanung ermöglichen. (König 2019;

Mittermayr und Klünser 2019)

Wertstoffscanner

Im Jahr 2018 wurde von der Saubermacher DienstleistungsAG mit dem ‚Wertstoffscanner‘ ein

multisensorales, multispektrales Bildaufnahmesystem vorgestellt, welches am

Sammelfahrzeug den entleerten Inhalt einer Restmülltonne erkennt. Die Abfalldarstellung

erfolgt wie in Abbildung 4-6 in Echtfarben, 3D und verschiedenen spektralen Kanälen zur

Klassifizierung des Materials. Durch einen Abfallsacköffner wird zudem die Sichtbarkeit der

Abfälle für das verwendete neuronale Netz, das Convolutional Neural Network erhöht.

Testläufe haben gezeigt, dass bereits die Ankündigung des Einsatzes dieses Verfahrens zu

einer deutlichen Verringerung von Fehlwürfen führte. Zu Beginn wurden in 65 % der

Mülltonnen Fehlwürfe erkannt, nach Ankündigung des Projektes fiel die Quote sofort auf 38 %

und konnte durch Direkt-Feedback noch weiter reduziert werden. Das ergänzende

Wertstoffscanner-Portal, kann die Detektionsergebnisse darstellen und auswerten und so zum

Beispiel als Feedbackportal für BürgerInnen genutzt werden. Die Kommunikation der Bürger

mit dem Entsorger und vice versa erfolgt über SMS oder Saubermachers eigene App ‚Daheim‘.

Der Anteil an Fehlwürfen im Restmüll der Gemeinden konnte an manchen Tagen bis zu 80 %

reduziert werden, durchschnittlich wurden die Fehlwürfe halbiert. Die in Österreich

entwickelten Technologien sollen 2020 in einer weiteren größeren Region eingesetzt werden.

(FG Entsorgungs- und Ressourcenmanagement und WKO Steiermark 2019; KOMMUNAL

2019; ORF Steiermark 2018)

Abbildung 4-6: Klassifizierung der Abfälle durch den Wertstoffscanner

(Saubermacher Dienstleistungs AG - Ecoport 2018)


Smart Villages

Der Wertstoffscanner und die smarte Abfalltonne sind Teile des Projektes „Smart Village“, in

welchem von der Energie Steiermark und der Saubermacher DienstleistungsAG rund 150

Haushalte in den Gemeinden Riegersburg und Feldkirchen einbezogen wurden. Neben den

Maßnahmen zur korrekten Mülltrennung wurden auch Straßenlaternen mit Sensoren

ausgestattet und Fahrzeuge des Straßendienstes im Winter mit GPS-Streckenerfassung

sowie Eissensoren. Das Projekt wurde Mitte 2018 vorgestellt, und im Juli 2019 konnten bereits

gute Ergebnisse präsentiert werden, welche auf einen Ausbau der smarten Technologien im

kommunalen Abfallbereich schließen lassen. (KOMMUNAL 2019; ORF Steiermark 2018)

Der Ausbau von smarten Technologien geht einher mit der Weiterentwicklung von künstlicher

Intelligenz. Die Steiermark hat dahingehend einiges zu bieten, mit dem bereits in Kapitel 3.3

beschriebenen Know Center, einigen Startups in Graz, sowie der TU Graz. Künstliche

Intelligenz (KI) ist laut der Definition des Österreichischen Rats für Robotik ein System mit

intelligentem Verhalten. Dies bezieht sich auf die Analysierung ihrer Umgebung und dem, bis

zu einem gewissen Grad, autonomen Handeln. Es wird zwischen starker KI (Nachahmung

menschlicher Intelligenz) und schwacher KI (Entscheidungstreffung für bestimmte

Teilbereiche, wie der Automation von Prozessen) unterschieden, wobei bisher nur schwache

KI technisch möglich ist. Ziel ist der selbstverständliche Einsatz von KI in der Abfallwirtschaft,

wie er schon in anderen Alltagsbereichen passiert. (Spirit of Styria 2020)

4.2 Globale Hersteller

Im folgenden Kapitel werden Unternehmen, welche weltweit in der Herstellung von

sensorgestützten Sortiermaschinen und Robotersortierern tätig sind, vorgestellt und ihre

Sensortechnologien für abfallwirtschaftliche Sortieraufgaben beschrieben.

4.2.1 Hersteller von Sortiermaschinen in der Abfallwirtschaft

Mittlerweile ist es einigen etablierten Unternehmen vorbehalten den Weltmarkt für

Sensortechnologien in der Kreislaufwirtschaft zu dominieren. Einige bieten ‚Komplettpakete‘

als Anlagenplaner an, wobei die einzelnen Komponenten nicht zwangsläufig vom selben

Unternehmen stammen müssen. Am Markt gibt es noch weitere Hersteller, als die in Folge

beschriebenen, allerdings bieten diese nicht-genannten nur vereinzelt Aggregate (z.B. LIBS)

für die Abfallwirtschaft an. In Tabelle 4-2 werden die Sensortechnologien der verschiedenen

Unternehmen mit Stand Jahr 2018 dargestellt, im Anschluss wird näher auf die einzelnen

Produkte eingegangen (sofern diese nicht schon im Kapitel 3.1 vorgestellt wurden) (Flamme

et al. 2018)


Tabelle 4-2 Ausgewählte Anbieter von Sensortechnologien für die Kreislaufwirtschaft

(Flamme et al. 2018)

TOMRA Systems GmbH

Das Unternehmen mit Sitz in Deutschland bietet sensorgestützte Sortierlösungen für

unterschiedliche Branchen in 80 Ländern weltweit. Mit 60 % Marktanteil und 5.500 installierten

Anlagen ist TOMRA (ehemals TITECH) laut eigenen Angaben Weltmarktführer im Bereich

Recycling. Ca. 8 % des Umsatzes von TOMRA werden in die Entwicklung von sensor-

gestützten Technologien reinvestiert. Die Produktreihe AUTOSORT, welche fast alle

Abfallströme abdeckt verwendet NIR, VIS oder EM-Sensoren bzw. eine Kombination dieser

und ist in der Abbildung 4-7 beispielhaft abgebildet. (TOMRA 2019)

Abbildung 4-7: AUTOSORT (TOMRA 2019)

Hersteller (nach rechts)

Technologie (nach unten) Binder+Co Pellenc REDWAVE Sesotec Steinert TOMRA

Elektromagnetische Induktion (EM)

x x x x x x

Laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS)

x

Nahinfrarot (NIR)

x x x x x x

Röntgenfluoreszenz (XRF)

x x

Röntgentransmission (XRT)

x x x

Visuelle Sensoren (VIS)

x x x x x x


In der nachfolgenden Tabelle 4-3 werden sensorgestützte Sortiermaschinen, welche von

TOMRA im Recyclingbereich eingesetzt werden, vorgestellt. (TOMRA 2019).

Tabelle 4-3: Verwendete Technologien von TOMRA im Bereich Recycling

(TOMRA 2019)

Sortier-

maschine Technologie Ziel Vorteile

TOMRA

FLUIDCOL

Led-

Technologie

Konstante Lichtquelle und -qualität durch flüssigkeitgekühlte LED-Technologie

Gleichmäßige und reproduzierbare Sortierergebnisse unabhängig von Umgebungstemperatur

Farberkennung und Materialrückgewinnung

Sehr hohe Reinheitsgrade, auch bei kleinen Korngrößen (besonders bei Kombination mit Dual Sensorsystem)

Ertragsstabilität

DUOLINE NIR Sensoren Hohe optische Auflösung durch

zweifachen Scan

Abstand zwischen Scanner und Förderband kann signifikant erhöht werden, ohne an Auflösung zu verlieren

Auch Kombination von NIR und VIS möglich

SUPPIXX Bildverarbeitungs-technologie

Erhöhung der Auflösung

Kein ‚Rauschen‘ durch Störeinflüsse

Geringe Ertragsverluste beim Produkt

Laser Object

Detection

LOD

Laser

Anwendungen für schwarze Kunststoffe, Glas und Abfallstoffe, welche nicht von NIR Sensoren erfasst werden können

Aussortierung von Unreinheiten aus Papier

Installation in bereits bestehende Anlagen möglich

Unabhängiger Materialhintergrund

FLYING

BEAM NIR Scannersystem mit Punktabtastung

Anwendung in allen AUTOSORT Produkten

Zielgenauer Fokus auf den Bereich des Förderbandes, welcher gerade gescannt wird

SHARP EYE

NIR Scannersystem mit Punktabtastung mit größerer Linse für höhere Lichtintensität

Anspruchsvolle Anwendungen wie Trennung von PET-Flaschen und -schalen oder Deinking

Erweiterung von Flying Beam für AUTOSORT

GAIN Deep Learning Automatisches Erkennen einer

spezifischen Form oder Textur

Add-on für TOMRA AUTOSORT

Nicht-PE-Objekte und auch Silikonkartuschen können aus PE-Abfallströmen entfernt werden

Hoher Reinheitsgrad ohne Durchsatzgeschwindigkeit zu beeinträchtigen


Pellenc ST

Pellenc Selective Technologies ist ein Teil der Pellenc Unternehmensgruppe, welche mit 180

Mio. € Umsatz stark am Weltmarkt vertreten ist. Das Unternehmen Pellenc ST betreut Kunden

in 40 Ländern mit 1600 Anlagen und erwirtschaftet so einen Jahresumsatz von rund 40 Mio.

€. Die optischen Sortierer für Haus- und Gewerbeabfall werden am Firmensitz im Süden

Frankreichs gefertigt und unter dem Produktnamen MISTRAL+ wie in Abbildung 4-8:

beispielhaft dargestellt verkauft. Diese Anlagen nutzen NIR-, VIS- und Induktionssensoren.

(Pellenc 2019a)

Abbildung 4-8: Pellenc ST Multi-Wertstoff-Sortieranlage MISTRAL+ (Pellenc 2019b)

Steinert GmbH

Die Tochtergesellschaft Steinert Unisort bündelt die Ressourcen für die Sortiertechnologien

für die Abfallwirtschaft der Steinert Gruppe, welche gesamt einen Jahresumsatz von 100 Mio.

€ erwirtschaftet. Die Steinert Gruppe hat ihren Sitz seit der Gründung 1889 in Deutschland,

allerdings gibt es Tochtergesellschaften in den USA, Australien und Lateinamerika. Die

Produktreihe für Recycling mit NIR nennt sich ‚Unisort‘ und ist in Abbildung 4-9 dargestellt. Es

gibt die Möglichkeit für ein Kombinationssystem aus bis zu vier Sensoren in einem Aggregat.

Das STEINERT KSS enthält eine 3D-, Farb- und Induktionserkennung. Der vierte Sensor ist

entweder ein Nahinfrarot-, Röntgen-transmissions- oder ein Röntgenfluoreszenzsensor. Das

STEINERT KSS FL ist ein Farbsortierer mit einer RGB-Zeilenkamera und einer 3D-Erkennung.

Typische Einsatzgebiete hierfür wären die Trennung von Schwermetallkonzentraten in Kupfer,

Messing und Graumetalle.


Abbildung 4-9: STEINERT Unisort PR (Steinert 2019)

In Tabelle 4-4 finden sich die Produkte von STEINER, welche mit NIR-Technologie sortieren.

Tabelle 4-4: Produkte der Reihe Unisort (NIR Technologie) (Steinert 2019)

Unisort-

Sortiermaschine Sortierkriterium

PR Chemische Zusammensetzung von Kunststoffen

Flake

Chemische Zusammensetzung (Schüttgüter 5-20

mm)

Black Schwarze und dunkle Objekte

BlackEye Art der schwarzen und dunklen Objekte

Film Leichte 2D Objekte (Folien)

Analyser

Überwachung von Qualität und

Materialzusammensetzung

NIS Chemische Zusammensetzung in rauen Umgebungen

Sesotec GmbH

Entwicklungen und Produktion der Sortiersysteme des 1976 gegründeten Unternehmens

finden nach wie vor in Schönberg, Deutschland statt, obwohl mittlerweile mit sieben

Tochtergesellschaften global agiert wird. Sesotec erwirtschaftet einen Jahresumsatz von 80

Mio. € und installierte bisher 83.000 Produkte. Es werden modulare Sortiersysteme für

Kunststoffe, Elektroschrott, Glas, Hausmüll und Metall angeboten, welche je nach

Einsatzzweck verschiedene Sensoren, Detektoren und Separatoren in einem Gerät

kombinieren. Es können in den Anlagen fürs Recycling bis zu drei Sensoren kombiniert

werden: eine hochauflösende Zeilenkamera, Nahinfrarot-Sensoren und induktive

Metalldetektoren. Die Aggregate werden mit Förderband oder mit Rutsche für die


Abfallwirtschaft angeboten. Abbildung 4-10 zeigt beispielhaft einen VARISORT Sortierer.

(Sesotec 2019)

Abbildung 4-10 VARISORT mit Funktionsbeschreibung (Sesotec 2019)

Die Tabelle 4-5 zeigt die Produkte von Sesotec, welche im Bereich Recycling für

unterschiedliche Abfallströme eingesetzt werden können.

Tabelle 4-5: Produkte von Sesotec im Bereich Recycling (Sesotec 2019)

Sortiermaschine Einsatzgebiet

VARISORT Multi-Sensorsortiersystem für Hausmüll-, Kunststoff-,

Holz-, Metall- und Elektronikschrott-Aufbereitung

VARISORT COMPACT Multi-Sensorsortiersystem für die Kunststoff-, Metall-

und Elektronikschrott-Aufbereitung

FLAKE PURIFIER+ Kunststoff-Aufbereitung

K9 BASIC/FLASH Glasrecycling (Qualitätsverbesserung im Fein-, Hohl-

und Flachglas-Recycling)

SPEKTRUM Glasrecycling (Erkennung von trockenem und

feuchtem Material, Farberkennung/-sortierung)

VARISORT Multi-Sensorsortiersystem für Hausmüll-, Kunststoff-,

Holz-, Metall- und Elektronikschrott-Aufbereitung

VARISORT COMPACT Multi-Sensorsortiersystem für die Kunststoff-, Metall-

und Elektronikschrott-Aufbereitung


4.2.2 Hersteller von Sortierrobotern in der Abfallwirtschaft

Apple kam 2016 mit ihrem ersten Demontage Roboter ‚Liam‘ heraus, welcher mit zwei

Produktions-linien jeweils 1,2 Millionen iPhone sechs pro Jahr demontieren konnte und das in

jeweils elf Sekunden. Die Weiterentwicklung ‚Daisy‘ welche im Jahr 2018 ‚Liam‘ ablöste, kann

200 iPhones pro Stunde zerlegen, sowie neun Modelle unterscheiden. (Apple 2018; EU

Recycling 2018)

Obwohl es viel mediale Aufmerksamkeit gab, muss man bedenken, dass Apple sehr genau

weiß, wo die Wertstoffe in ihren Geräten vorhanden sind und wie diese zu demontieren sind.

Ganz anders ist dies im Alltagsgeschäft der Abfallwirtschaft, die mit Heterogenität und

variablen Verschmutzungs-graden zu kämpfen hat. Der erste Abfallsortierroboter kam 2011

von ZenRobotics auf den Markt und nutzt optische Systeme. (EU Recycling 2018) Seitdem

gab es auch schon Versuche die Habtik zu nutzen, denn der Tastsinn gibt dem Mitarbeiter viel

zusätzliche Informationen. Ein Roboter namens ‚RoCycle‘ wurde deswegen vom Artificial

Intelligence (AI) Lab am Massachusetts Institute of Technology (MIT) mit kapazitiven Sensoren

ausgestattet. Er erfasst Größe und Steifigkeit durch Betasten. Eine wirkliche Konkurrenz zu

optischen Systemen ist dies aus Zeitgründen noch nicht, allerdings wäre eine Kombination

von den Sensorsystemen denkbar. (Heaven 2019)

Die Zukunft der Robotik in der Abfallwirtschaft ist noch nicht vordefiniert und bietet Platz für

innovative Ideen. Es folgt ein kurzer Überblick über die führenden Robotik Hersteller in der

Abfall-wirtschaft und ihre derzeitigen Produkte.

OP Teknik in Kooperation mit Doppstadt

Das deutsche Unternehmen Doppstadt kooperierte mit OP Teknik, um den

Entsorgungsroboter SELMA zu kreieren. Doppstadt kann das Entsorgungsmaterial passend

für den Trennprozess vorbereiten und die schwedische OP-Gruppe ist auf Automatisierung,

Fördertechnik sowie Abfallwirtschaft und Recycling spezialisiert. Doppstadt übernimmt seit

2018 den Vertrieb der Roboter-Picking-Systeme für die DACH Region, sowie weltweit für

Schlüsselkunden. (Doppstadt 2018)

Die Abfallsortieranlage von OP Teknik ist auf die vollautomatische Trennung von Bau- und

Industrieabfall nach Metallen, Kunststoff, Holz, Bauabfall, Steine und Papier spezialisiert. Bei

sechs eingesetzten Robotern, wie vom Hersteller empfohlen, sind bis zu 14.400 picks pro

Stunde möglich, welche durch Sensoren und Kameras in Echtzeit nach Materialart, Farbe,

Größe und Form ausgewählt werden. Ein einzelner Arm schafft 2400 picks pro Stunde. Zum

Vergleich: Es wird von verschiedenen Herstellern als Referenz angegeben, dass ein Mensch

20 bis 40 picks pro Minute, dementsprechend 1.200 bis 2.400 picks pro Stunde schafft. (OP

Teknik 2019; Sarc et al. 2019)


ZenRobotics

Das 2007 gegründete Unternehmen mit Sitz in Helsinki, Finnland, war das erste Unternehmen,

dass sich auf die Sortierung mit Robotik fokussiert hat, indem es 2009 seinen Heavy Picker

auf den Markt gebracht hat. Das Robotersystem mit bis zu drei Armen enthält verschiedene

Detektionseinheiten wie NIR-, VIS- und 3D-Sensoren, Metalldetektoren und eine RGB

Kamera. Der Heavy Picker ist für schwere und unhandliche Objekte mit bis zu 30 kg designt

und kann so ohne großartige Vorsortierung oder Zerkleinerung mit einem Arm gleichzeitig bis

zu vier verschiedene Fraktionen abtrennen. Die verschiedenen Stoffströme, zu welchen er

eingesetzt werden kann, sind: Gewerbe- und Industrieabfall; Bau- und Abbruchabfall; Holz;

Inertmaterialien; Kunststoffe, Metalle (Schrott) sowie verschieden farbige „Plastiksackerl“ aus

Hausmüll. Der Heavy Picker schafft bis zu 2.000 picks pro Stunde auf einem vom Roboter

kontrollierten Förderband. Die KI-Software die ZenRobotics mit ihren Produkten kombiniert ist

Zenbrain. (Sarc et al. 2019; ZenRobotics 2019)

Der ZenRobotics Fast Picker hat eine Maximalgeschwindigkeit von 4.000 picks pro Stunde

und besteht aus einem Arm mit einem Greifer, welcher über Ansaugen funktioniert und einer

Sensoreinheit für die Software. Dieser Roboter wurde für leichte Materialien wie

Verpackungsabfall, trockene gemischte rezyklierbare Stoffe und Hausmüll mit einem

Maximalgewicht von 1 kg designt. (Sarc et al. 2019; ZenRobotics 2019)

AMP Robotics

Das Unternehmen AMP Robotics aus Colorado erreicht mit ihrem Sortiersystem Cortex bis zu

3600 picks pro Stunde. Das 2017 vorgestellte System Cortex verwendet VIS-Sensoren und

Machine Learning, um vorwiegend Verpackungsabfall zu sortieren. Sortieranlagen, welche

dieses System benutzen finden sich vorwiegend in den USA. Abbildung 4-11 zeigt hierbei das

grundsätzliche Funktionsprinzip: Über das Vision System werden Daten aufgenommen,

welche über AI-based Learning verarbeitet werden, sodass sie anschließend vom Roboterarm

sortiert werden können. (AMP Robotics 2019; Sarc et al. 2019)

Abbildung 4-11: AMP Robotics Cortex (AMP Robotics 2019)


Sadako in Kooperation mit BHS

Seit der Gründung 2012 hat sich das spanische Unternehmen Sadako auf Künstliche

Intelligenz und Robotik fokussiert. Gemeinsam mit BHS - Bulk Handling Systems wurde 2017

mit Max-AI ihr Abfallsortiersystem in Kalifornien erstmals eingesetzt. Max-AI nutzt Deep

Learning und ein optisches System, um als Qualitätskontrolle zu wirken. Es können bis zu

sechs verschiedene Fraktionen gleichzeitig erkannt und mit dem Greifarm über Ansaug-

mechanismen aussortiert werden. Laut Hersteller kann das System bis zu 3.900 picks pro

Stunde erreichen. (BHS 2019; Sarc et al. 2019)

Bollegraaf Recycling Solutions

Das aus den Niederlanden stammende Unternehmen bietet seit 55 Jahren Anlagen zur

Abfallsortierung und hat in Europa, Nordamerika, Mexiko und Kanada über 3.500

Recyclingsysteme installiert. Im Jahr 2013 wurde der mit künstlicher Intelligenz versehene

Abfallsortierroboter RoBB-AQC vorgestellt, welcher im letzten Sortierschritt Wertstoffe

abtrennt. Das System ist mit NIR Sensoren, einer RGB-Kamera sowie Laser-Einheiten zur

Höhendetektion ausgestattet und trennt die erkannten Materialien vollautomatisch mit einem

Saugkopf ab. Es können bis zu vier Materialien gleichzeitig pro Einheit mit einer sehr hohen

Rate von 12.000 picks pro Stunde aussortiert werden, wenn eine Installation mit vier

Vakuumgreifern vorhanden ist. Allerdings beschränken sich die Materialien hauptsächlich auf

Papier/Kartonagen und verschiedene Kunststoffe aus gemischten Abfällen. (Sarc et al. 2019;

Bollegraaf 2019)

Der Bollegraaf Cogni wurde 2018 vorgestellt und nutzt dieselben Technologien wie RoBB-

AQC und ist auch auf einer portablen Überbandkonstruktion angebracht, allerdings ist der

Saugkopf auf einem Delta - Roboterarm. (Sarc et al. 2019; Bollegraaf 2019)

Machinex

Der Sortierroboter des kanadischen Unternehmens Machinex namens SamurAI wird seit 2018

angeboten und operiert mit künstlicher Intelligenz von AMP. Er kann mit einem seinen maximal

vier Saugköpfen auf vier Roboterarmen bis zu 6 kg heben und dabei bis zu 4.000 picks pro

Stunde schaffen. SamurAI sortiert positiv und negativ Kunststoffe zur Qualitätskontrolle oder

trennt aus gemischten Abfällen. Das System wird in neun Anlagen in den USA und Kanada

verwendet und hauptsächlich zur Kunststoffsortierung benutzt. Vom Hersteller wird eine

Software namens ‚MACH Vision‘ angeboten, womit man im Vorhinein Datenbanken zur

Materialidentifikation anlegen kann, Software-updates erhalten und auch die ‚MACH Cloud‘

benutzen kann, mit der man Optimierungen von anderen Anlagen erhalten kann. (Machinex

2019; Sarc et al. 2019)

Kapitel 5 - Erhebung möglicher Zukunftsentwicklungen 58

5 Erhebung möglicher Zukunftsentwicklungen

Wenn in der Technik von Zukunft gesprochen wird, kann man Themen wie Digitalisierung und

Industrie 4.0 nicht außen vorlassen. Die Robotik und sensorgestützte Sortierung wird als

wichtiger Teil der Entwicklungen in der Branche auf dem Weg in eine vernetzte und moderne

Abfalltechnik angesehen. Um zu erörtern wie weit fortgeschritten die Etablierung dieser ist

werden Interviews mit den steirischen Industrievertretern - Anlagenbetreiber, Sensorik-

hersteller und Maschinen-bauer - in der sensorgestützten Sortierung auf Gesprächs-basis

durchgeführt.

5.1 Basisliteratur

Die Basis für die Interviews auf Gesprächsbasis bilden im Wesentlichen die bisher in gegen-

wärtiger Studie aufgearbeiteten Grundlagen sowie folgende Veröffentlichungen, Studien und

Entwicklungspläne:

1. Bundesabfallwirtschaftsplan 2017

(Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus 2017)

2. Die Bestandsaufnahme der Abfallwirtschaft in Österreich, Statusbericht 2019

(Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus 2017)

3. Landes-Abfallwirtschaftsplan Steiermark 2019

(Amt der Steiermärkischen Landesregierung 2019)

4. Green Tech RADAR, Digitale Abfallwirtschaft - Mehrwert entlang der gesamten

Wertschöpfungskette (Green Tech Cluster 2018a)

5. Green Tech RADAR, Sensorik - Schlüsseltechnologie in der Energie- und

Umwelttechnik (Green Tech Cluster 2020)

Die ersten drei gelisteten Grundlagen dienen der Entnahme der geplanten Entwicklungen in

der Abfallwirtschaft sowie Mengenaufkommen der unterschiedlichen Abfallströme. Letztere

gelisteten Grundlagen dienen der Entnahme von Industrie-4.0-Technologien, welche zur

Weiterentwicklung der Abfallwirtschaft ganzheitlich (kein alleiniger Bezug auf die sensor-

gestützte Sortierung und Robotersortierung) beitragen und Sensoriken in der Umwelttechnik,

welche sich aktuell und zukünftig in der Branche etabliert haben bzw. etablieren könnten.

5.2 Industrie-4.0-Technologien

Zu Beginn des Interviews wird für die Evaluierung der Industrie-4.0-Technologien, welche

für die sensorgestützte Sortierung relevant sind, der Green Tech Radar „Digitale

Abfallwirtschaft - Mehrwert entlang der gesamten Wertschöpfungskette“ (Green Tech Cluster

2018a) heran-gezogen. Anhand der dort evaluierten relevanten Technologien für die

Digitalisierung der Abfallwirtschaft soll festgestellt werden, welche davon für die zukünftige

Entwicklung der sensorgestützten Sortierung und Robotik relevant sind (Abbildung 5-1). Es

sei an dieser Stelle erwähnt, dass in diesem Green Tech Radar die wesentlichsten


Technologien als Möglichkeiten erhoben wurden. Selbstverständlich gibt es noch weitere

Technologien, die in Abbildung 5-1 nicht gelistet sind. (Green Tech Cluster 2018a)

Im Anschluss wird auf die erhobenen Technologien weiter eingegangen, warum sie relevant

sind und welchen Einfluss diese auf die Entwicklungen der sensorgestützten Sortierung und

Robotik in der Steiermark haben.

Abbildung 5-1: Relevante Technologien für die Digitalisierung der Abfallwirtschaft

(Green Tech Cluster 2018a)


5.3 Sensoriklösungen

Im fortgeschrittenen Interview wird anschließend evaluiert, welche Sensoriklösungen

aktuell für die sensorgestützte Sortierung und Robotik relevant sind, wobei hier zusätzlich zu

den bisher in der gegenwärtigen Studie herausgearbeiteten noch nach weiteren möglichen

relevanten aus dem Green Tech Radar „Sensorik - Schlüsseltechnologie in der Energie- und

Umwelttechnik“ (Green Tech Cluster 2020), ersichtlich in Abbildung 5-2, gefragt wird. Es sei

an dieser Stelle erwähnt, dass auch in diesem Green Tech Radar die wesentlichsten

Sensorlösungen als Möglichkeiten erhoben wurden. Selbstverständlich gibt es noch weitere,

die in Abbildung 5-2 nicht gelistet sind. (Green Tech Cluster 2020)

Anschließend soll eingeschätzt werden, welche Sensoriken einen wesentlichen Beitrag in der

sensorgestützten Sortierung und Robotik leisten können und wie dieser aussehen kann.

Abbildung 5-2: Zukünftige Anwendungsgebiete und Entwicklungen für unterschiedliche

Sensoriklösungen (Green Tech Cluster 2020)


5.4 Ungenutzte Wertstoffpotentiale

Das letzte Thema des Interviews bilden ungenutzte Wertstoffpotentiale in der Steiermark.

Die befragten Industrievertreter sollen eine Einschätzung abgeben, wo aus ihrer Sicht noch in

den aktuellen Abfallströmen der Steiermark ungenutzte Potentiale liegen und wie diese

genutzt werden könnten. Im Wesentlichen wird dieses anhand einer Auflistung der Abfall-

behandlungsanlagen in der Steiermark sowie den Abfalldaten aus dem Bundesabfall-

wirtschaftsplan 2017 (Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus 2017), dem

zugehörigen Statusbericht 2019 (Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus 2019)

und dem Landes-Abfallwirtschaftsplan Steiermark 2019 (Amt der Steiermärkischen Landes-

regierung 2019) angelehnt.

Um die Abfallbehandlungsanlagen in der Steiermark, welche einen Einfluss auf die

sensorgestützte Sortierung und Robotik haben und zukünftig noch haben könnten, wurde ein

telefonisches Gespräch und anschließendem Emailverkehr mit Hr. Ing. Michael Pinkel vom

Unternehmen IUT Ingenieurgemeinschaft Innovative Umwelttechnik GmbH durchgeführt. Das

Unternehmen beschäftigt sich schon viele Jahre mit der Planung von Abfallbehandlungs-

anlagen. (Pinkel 2020)

Nachdem die Informationen erhoben wurden, welche steirischen Anlagen betroffen sind bzw.

zukünftig betroffen sein könnten, wurden diese in Abbildung 5-3 dargestellt, um eine Übersicht

über die Verteilung in der Steiermark zu bekommen. Weiters wurden diese in Tabelle 5-1

aufgelistet, damit bereits mit den wichtigsten Anlagendaten für die sensorgestützte Sortierung

und Robotik Potentiale möglicher Stoffströme abgeschätzt werden können.

Laut Pinkel (2020) könnten aus den Abfallbehandlungsanlagen, welche bisher noch keine

sensorgestützte Sortierung installiert haben, 5 bis 8 % der gesamten jährlichen Durchsatz-

menge [t/a] als stofflich verwertbare Kunststoffe angenommen werden, welche durchaus

technologisches Potential hätten zu Wertstoffen sortiert zu werden. Dies würde für folgende

betroffene Anlagen (Abbildung 5-3, Tabelle 5-1) betreffen:

AEVG Abfall-Entsorgungs- und Verwertungs GmbH

AWV Liezen

AWV Schladming

Mürzverband

Trügler Recycling und Transport GesmbH

Weiters erfolgt beim AWV Hartberg aktuell eine händische LVP-Sortierung. (Pinkel 2020)


1 Mayer Recycling GmbH St. Michael in der Obersteiermark

2 Müllex-Umwelt-Säuberungs-GmbH St. Margarethen an der Raab

3 Thermo Team Alternativbrennstoffverwertungs GmbH Retznei

4 ZUSER Ressourcenmanagement GmbH Peggau

1 AEVG Abfall-Entsorgungs- und Verwertungs GmbH Graz

2 AWV Hartberg Sankt Johann in der Haide

3 AWV Liezen Liezen

4 AWV Schladming Aich

5 FCC Halbenrain Abfall Service GmbH Halbenrain

6 Mürzverband Kapfenberg

7 Trügler Recycling & Transport GesmbH Fisching

1 Saubermacher Dienstleistungs AG Graz

1 Ehgartner Entsorgungs GmbH Graz

Abbildung 5-3: Erhobene relevante Abfallbehandlungsanlagen in der Steiermark für die

zukünftige Entwicklung der sensorgestützten Sortierung und Robotik (Pinkel 2020)


Tabelle 5-1: Abfallbehandlungsanlagen in der Steiermark

mit deren sich aktuell im Einsatz befindlichen sensorgestützten Technologien und Sortierrobotern (Pinkel 2020)

Unternehmen Ort EBS MBA Abfall Abfallmenge, Jahresdurchsatz [t/a]

Sensorik Ausschleusung Roboter Verwendung und Reihenfolge

Anmerkung

AEVG Abfall-Entsorgungs- und Verwertungs GmbH

Graz n.e.* 80.000 t/a - - - - Splittinganlage

AWV Hartberg LVP, Restmüll 14.000 t/a - - - Handsortierung 12.000 t/a Restmüll, 2.000 t/a LVP

AWV Liezen Restmüll 60.000 t/a - - - - -

AWV Mürzverband n.e.* n.e.* - - - - Anlage ohne eigene Aufbereitung

AWV Schladming n.e.* n.e.* - - - - Handsortierung

Ehgartner Entsorgungs GmbH

Graz PPK n.e.* 1 VIS in einer Linie

Störstoffe - NIR -> Handsortierung Händische Nachsortierung

FCC Halbenrain Abfall Service GmbH

Halbenrain n.e.* n.e.* - - - - -

Mayer Recycling GmbH St. Michael in der Obersteiermark

Restmüll, Sperrmüll, Gewerblicher Abfall

140.000 t/a

1 NIR in einer Linie

Vom Überlauf als Wertstoff aussortiert

- - Hartkunststoffe, kein LVP

1 XRF in einer Linie

Nichteisenmetallsortierung - - 2000 t/a

Müllex-Umweltsäuberungs-GmbH

St. Margarethen an der Raab

Hausmüll, Gewerbemüll, Sperrmüll, LVP-Sortierreste

110.000 t/a 1 NIR in einer Linie

PVC - - Über NIR 15.000 -20.000 t/a sortiert


Graz (Puchstraße)

LVP 30.000 t/a, 7 t/h

4 NIR in drei Linien

LVP Mehrere (genaue Anzahl n.e.)

1 Linie: NIR -> NIR -> Handsortierung -> Roboter 2 Linien: NIR -> Handsortierung

LVP-Sortieranlage, Kreislaufführung möglich, Roboter zur Nachsortierung eingesetzt

Trügler Recycling & Transport GesmbH

Fisching n.e.* n.e.* - - - - Handsortieranlage

Thermo Team Alternativ- brennstoffverwertungs GmbH

Retznei EBS 110.000 t/a


PVC, PET - - -


Trennung von PVC und PET ausgeschleußt

- - Um PVC- und PET-Fraktion zu erzeugen

ZUSER Ressourcenmanagement GmbH

Peggau

Sperrmüll, gewerblicher Abfall

140.000 t/a 8 t/h


PVC - - -

*n.e. Daten wurden nicht erhoben

https://www.firmenabc.at/zuser-ressourcenmanagement-gmbh_OszU



64

6 Ausblick

Anhand der im vorherigen Kapitel festgelegten Zukunftsthemen werden die steirischen

Industrievertreter der sensorgestützten Sortierung und Robotik interviewt. Konkret wurden

hierfür die Anlagenbetreiber und Maschinenbauer aus Kapitel 3 herangezogen:

1. Binder+Co AG

2. EVK DI Kerschhaggl GmbH

3. Mayer Recycling GmbH

4. Müllex-Umweltsäuberungs-GmbH

5. REDWAVE, a division of BT Wolfgang Binder GmbH

6. Saubermacher Dienstleistungs AG

7. SLOC GmbH

8. ThermoTeam Alternativbrennstoffverwertungs GmbH

9. Zuser Gruppe (Zuser Ressourcenmanagement GmbH, Ehgartner Entsorgungs GmbH)

Die Ergebnisse werden geclustert und im Folgenden detailliert beschrieben.

6.1 Sortierung: Effizienz steigern

Aktuell sind sensorgestützte Sortieranlagen technologisch noch nicht effizient genug und es

bedarf in jedem Fall nach der Aufbereitung von LVP einer Nachsortierung, entweder per Hand

oder mittels Sortierroboter. Selbst hier gehen noch Wertstoffe in Sortierresten verloren, welche

mittels eines Scavanger-Moduls oder direkter Kreislaufführung weitere Male in die Sortier-

anlagen zurückgeführt werden müssen. Dies ist verschiedensten Hemmnissen geschuldet:

1. Vorkonditionierung des Materials

Es bedarf einer flächigen und vereinzelten Verteilung des Abfallstroms auf dem Förderband.

Aktuelle Voraufbereitungen durch Zerkleinerung und anschließende Vibrorinnen sind meist

vorhanden, erreichen aber das gewünschte Ziel nicht im gewünschten Ausmaß.

2. Durchsatzabhängigkeit des sensorgestützten Sortierergebnisses

Die ideale Sortieranlage liefert bei maximalem Durchsatz maximale Erträge und gewünschte

Outputproduktqualitäten. Der Durchsatz muss aber je nach stofflicher Zusammensetzung des

Inputmaterials, der Korngröße und der Vorkonditionierung gewählt werden, um effizient zu

arbeiten. Es stellt aktuell große Herausforderungen dar, diese Zusammenhänge zu finden und

anlagentechnisch automatisiert umzusetzen.

65

3. Wirtschaftlichkeit der Kreislaufführung, eines Scavenger-Moduls oder eines

intelligenten Bunkersystems

Für kleine Sortieranlagen ist sowohl die Installation eines Scavenger-Moduls, einer Kreislauf-

führung oder eines intelligenten Bunkersystems aufgrund zu hoher Investitionskosten

undenkbar. Ohne einer dieser drei Optionen ist es in einer LVP-Sortieranlage nicht möglich

eine wirtschaftliche Aufbereitung zu gewährleisten.

Hierbei sei noch erwähnt, dass die LVP-Sortieranlage der Saubermacher Dienstleistungs AG

in Graz gegenwärtig die Kreislaufführung nutzt.

4. Automatisierte Qualitätskontrolle

Über eine automatisierte Qualitätskontrolle oder mittels eines automatisierter Probenahme-

systems, welches in regelmäßigen Intervallen Proben für die Handsortierung zur

Qualitätskontrolle ausgibt, könnten größere Durchsatzmengen der Outputfraktionen einer

Qualitätskontrolle unterzogen werden. Dadurch könnten noch hochwertigere Produkte erzeugt

werden, weil der Aufbereitungsprozess anhand der erzeugten Qualitäten schneller angepasst

und optimiert werden kann.

Die Robotersortierung wird als die Zukunft in der Nachsortierung und der Qualitätssicherung

der Outputprodukte als letztes Glied in der Aufbereitungskette gesehen. Mit einem nach-

geschalteten Sortierroboter könnte die Qualität der Outputprodukte hinsichtlich Reinheiten

gesteigert werden. Als Ersatz für die sensorgestützten Sortiermaschinen vor der Nach-

reinigung sind Sortierroboter aktuell nicht denkbar, da sie nur geringe Durchsatzmengen

sortieren können und die Vereinzelung des Materials noch besser als bei der sensorgestützten

Sortierung zu erfolgen hat, was einen höheren Voraufbereitungsaufwand bedeutet.

6.2 Erkennung: Lösungen für bestimmte Materialien

Mit manchen Materialien gibt es Probleme in der Erkennung, von welchen bisher Lösungen in

der sensorgestützten Sortierung fehlen. Folgende Materialien können aufgrund ihres Aufbaus

oder ihrer Eigenschaften nicht sensorgestützt in die korrekte Fraktion sortiert werden.

1. Schwarze Kunststoffe

Die Farbe schwarz wird bei Kunststoffen mit Ruß (Kohlenstoff) gefärbt. In den meisten

sensorgestützten Sortieranlagen sind NIR-Sensoren verbaut. Der Wellenbereich der NIR-

Technologie reicht jedoch nicht aus, um schwarze Kunststoffe korrekt erkennen zu können.

Schwarze Kunststoffe können daher aktuell in der Steiermark nur als EBS aufbereitet und im

Anschluss thermisch verwertet werden, eine stoffliche Verwertung ist nicht möglich.

66

Es gibt bereits sensorgestützte Sortiermaschinen, welche andere Sensorik als NIR verbaut

haben und schwarze Kunststoffe erkennen können. Diese Lösungen sind jedoch aufgrund zu

hoher Investitionskosten verglichen mit den Anlagenkapazitäten der Steiermark undenkbar.

2. Verbundmaterialien

Sowohl die NIR- als auch die VIS-Technologie sind Oberflächentechnologien. Die Sensoren

geben eine Rückmeldung, wie die Materialoberfläche beim Durchlauf durch die sensor-

gestützte Sortiermaschine erkannt wird. Verbundmaterialien bestehen in der Regel aus

mehreren Kunststoffarten. Die Sortiermaschine erkennt jedoch nur die Materialschicht an der

Oberfläche und wird den Verbundstoff so austragen wie sie die oberste Schicht erkennt.

3. PVC mit unterschiedlichen Zusatzstoffen

Je nachdem, welche Weichmacher oder Additive und auch welche Mengen davon dem

Kunststoff PVC beigemischt sind, verändern sowohl die Farbe als auch das Spektrum von

PVC. Dies macht es schwierig, aus einem Abfallstrom das gesamte PVC auszuschleußen,

wenn man beispielsweise EBS aufbereiten will. Im Regelfall lässt sich für den Austrag mittels

NIR-Technologie ein Durchschnittsspektrum bilden, welches ausreicht um die gesetzlich vor-

geschriebenen EBS-Grenzwerte halten zu können. Ein vollständiger Austrag des gesamten

PVC als Störstoff wird jedoch als unwahrscheinlich eingeschätzt.

6.3 Stoffströme: Ungenutzte Potentiale

Für die im Kapitel 5.4 beschrieben ungenutzten Wertstoffpotentiale gibt es aktuell keine

Lösungen, um diese verwerten zu können. Die Wirtschaftlichkeit in der Sortierung von LVP ist

aktuell nicht allein von der Jahresdurchsatzmenge und den Aufbereitungskosten, sondern im

Wesentlichen von den Transportkosten der Materialanlieferung abhängig. Die Entfernung

dieser Wertstoffpotentialanlagen von der LVP-Sortieranlage in Graz lassen in jedem Fall

darauf schließen, dass eine Sortierung dieser Fraktionen vom Transport über die Sortierung

an sich nicht wirtschaftlich sein kann.

6.4 Sammlung: Bessere Trennerfolge erzielen

Durch den Wertstoffscanner und die Bildtechnologie konnten wesentliche Fortschritte in der

getrennten Sammlung von Abfällen und eine Reduktion der anfallenden Restmüllmengen in

den Pilotregionen hergestellt werden. Die Bildtechnologie wird daher als wesentlicher Treiber

für die Erhöhung der Sammelquoten eingeschätzt. Ungehindert der hohen technologischen

Möglichkeiten, welche die sensorgestützte Sortierung in der Trennung von Abfällen ermöglicht,

wird es niemals möglich sein, dass eine sensorgestützte Sortierung bessere Ergebnisse

erzielen kann als eine richtige getrennte Abfallsammlung.

67

7 Beantwortung von Fragen aus dem Workshop Termin vom 14.07.2020 in der Wirtschaftskammer in Graz

Am 14. Juli 2020 fand nach der Endpräsentation der Teilstudien des Projekts „ImKreiSt –

Implementierung der europäischen Kreislaufwirtschaftsziele durch kooperative Strategien in

der Steiermark“ bei der WKO Steiermark ein Workshop statt, bei welchen die TeilnehmerInnen

aus der Abfallwirtschaftsbranche ihr Feedback zu den Teilstudien einbringen konnten.

Die Teilstudie „SeSoST – Technologische Entwicklungen in der sensorgestützten Sortierung

und Robotik und ihre Auswirkungen auf die Abfallbehandlungsverfahren in der Steiermark“

beschäftigte sich hierbei mit den technologischen Entwicklungen in der sensorgestützten

Sortierung und Robotik in der Abfallwirtschaft, sowie deren Auswirkungen auf die

Abfallbehandlungsanlagen in der Steiermark. Die Ergebnisse der Potentiale und deren

möglichen Entwicklungen in den kommenden Jahren wurden geclustert und im Folgenden

diskutiert.

Sortierung: Effizienz steigern

Aktuell sind sensorgestützte Sortieranlagen technologisch noch nicht effizient genug und es

bedarf in jedem Fall nach der Aufbereitung von Leichtverpackungen (LVP) einer

Nachsortierung, entweder per Hand oder mittels Sortierroboter. Selbst hier gehen noch

Wertstoffe in Sortierresten verloren, welche mittels eines Scavanger-Moduls oder direkter

Kreislaufführung weitere Male in die Sortieranlagen zurückgeführt werden müssen. Dies ist

verschiedensten Hemmnissen geschuldet, wie:

Vorkonditionierung des Materials,

Durchsatzabhängigkeit des sensorgestützten Sortierergebnisses,

Wirtschaftlichkeit der Kreislaufführung, eines Scavenger-Moduls oder eines intelligenten Bunkersystems,

Automatisierte Qualitätskontrolle

Erkennung: Lösungen für bestimmte Materialien

Mit manchen Materialien gibt es Probleme in der Erkennung, von welchen bisher Lösungen in

der sensorgestützten Sortierung fehlen. Folgende Materialien können aufgrund ihres Aufbaus

oder ihrer Eigenschaften nicht sensorgestützt in die korrekte Fraktion sortiert werden:

Schwarze Kunststoffe

Verbundmaterialien

PVC mit unterschiedlichen Zusatzstoffen

68

Sammlung: Bessere Trennerfolge erzielen

Durch den Wertstoffscanner und die Bildtechnologie konnten wesentliche Fortschritte in der

getrennten Sammlung von Abfällen und eine Reduktion der anfallenden Restmüllmengen in

den Pilotregionen hergestellt werden. Die Bildtechnologie wird daher als wesentlicher Treiber

für die Erhöhung der Sammelquoten eingeschätzt. Ungehindert der hohen technologischen

Möglichkeiten, welche die sensorgestützte Sortierung in der Trennung von Abfällen ermöglicht,

wird es niemals möglich sein, dass eine sensorgestützte Sortierung bessere Ergebnisse

erzielen kann als eine richtige getrennte Abfallsammlung.

Diese Ergebnisse wurden im Workshop diskutiert und es konnten folgende Fragestellungen

oder Themen abgeleitet werden, welche für die Stakeholder der Abfallwirtschaft als besonders

relevant gesehen werden:

Sortierung, Effizienz steigern: Durchsatzabhängigkeit des Sortierergebnisses

Im Wesentlichen fehlt es hier weitgehend an Daten für realen Abfall, Erfahrungswerten und es

ist bisher auch unklar, ob es überhaupt möglich ist einen Regelungsalgorithmus erstellen zu

können, welcher trotz variierender Zusammensetzung des Abfallinputs einer Anlage den

Durchsatz automatisiert an den Inputstrom anpassen kann. Die Thematik ist vor allem für die

Anlagenbetreiber besonders von Bedeutung, da sowohl die Produktqualität gehalten werden

muss als auch das Interesse besteht möglichst hohe Jahresdurchsätze fahren zu können.

Sortierung, Effizienz steigern: Vorkonditionierung

Die Einflüsse der Vorkonditionierung und Voraufbereitung sollten weitergehend näher

erforscht werden, um mehr Erfahrungswerte des Einflusses von Verschmutzungen zu

bekommen. Für Anlagenbetreiber stellt sich meist die Frage, wann es Verbesserungen in der

Sortierung gibt, wenn bestimmte Verschmutzungen durch Voraufbereitungsaggregate wie

beispielsweise Wäscher, Vibrorinnen (Trichteraufgaben) oder Delabeler verringert oder

eliminiert werden. Es wäre interessant herauszufinden, wie bestimmte verschmutzte Objekte

vor und nach den Voraufbereitungsaggregaten erkannt und/oder ausgetragen werden bzw.

inwiefern sich dann in der Sortierung die Ergebnisse verbessern oder verschlechtern.

69

Sortierung, Effizienz steigern: Einsatz von Robotik für die Vor- oder Nachsortierung in

Abfallbehandlungsanlagen

Hier stellt sich grundsätzlich die Frage, ab wann Roboter sich für die Vor- und Nachsortierung

in Abfallbehandlungsanlagen eignen und welche Betriebsweisen für den Roboter notwendig

sind. Es fehlt hier noch an Erfahrungswerten, welche Reinheitsgrade für bestimmte

Stoffströme erzielt werden könnten, welche Bandgeschwindigkeiten möglich sind und ab man

mit Bunkersystemen arbeiten sollte. Die angesprochene Vorsortierung ist vor allem für die

Altglasbranche interessant.

Erkennung - Lösungen für bestimmte Materialien:

Für die in der Studie genannten fehlenden Lösungen für die Erkennung von Materialien wie

schwarze Kunststoffe, Verbundmaterialien und PVC mit unterschiedlichen Zusatzstoffen gibt

es aktuell keine (wirtschaftlich einsetzbaren) Lösungen für österreichische (!) Sortieranlagen.

Es werden von den Stakeholdern Lösungen dafür gewünscht, sei es technologisch über die

Anlagen oder politisch über ein Verbot bzw. Einschränkungen für den Einsatz von genannten

Materialien.

Stoffströme - ungenutzte Potentiale

Dass die noch ungenutzten Wertstoffpotentiale ausgeschöpft werden müssen, steht außer

Frage. Hier handelt es sich jedoch nicht um technologische Fragestellungen, sondern eher um

logistische, wirtschaftliche und politische Fragenstellungen.

Sammlung, Bessere Trennerfolge erzielen

Die Sammlung wird als wesentlicher Treiber gesehen, um die Kreislaufwirtschaftsziele zu

erreichen. Besonders die Bildtechnologie wird hierfür als wichtigste zukünftige Technologie

gesehen. Es gibt hierfür bereits erste Start-Ups, welche sich mit dieser Technologie

beschäftigen.

Verzeichnisse I

8 Verzeichnisse

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Saubermacher (2019a) Forschung & Entwicklung.

https://saubermacher.at/unternehmen/forschung-und-entwicklung/. Zugegriffen: 10.12.2019

Saubermacher (2019b) Daheim App. https://saubermacher.at/leistung/daheim-app/.


Saubermacher Dienstleistungs AG - Ecoport (2018) Der Wertstoffscanner von

Saubermacher

Sesotec (2019) Sortiersysteme. https://www.sesotec.com/emea/de/produkte/sortiersysteme.


SLOC (2020a): Smart devices für Industrie 4.0 und IoT Anwendungen. Online verfügbar

unter https://www.sloc.one/de/#top, zuletzt aktualisiert am 21.04.2020, Zugegriffen:

21.04.2020

SLOC (2020b): Vortrag beim Green Tech Cluster Webinar Sensorik – Schlüsseltechnologie

in der Energie- und Umwelttechnik. 21.03.2020, Online verfügbar unter

https://www.greentech.at/nachlese-webinar-sensorik-schluesseltechnologie-in-der-energie-

und-umwelttechnik/, zuletzt aktualisiert am 22.04.2020, Zugegriffen: 22.04.2020.

Spirit of Styria (2020) Die Zukunft neuronaler Netze. Spirit of Styria:20–28

Stark G (2009) Robotik mit MATLAB. Fachbuchverl. Leipzig im Carl-Hanser-Verl., München

Verzeichnisse VI

Steiermark ORF.at (2019) St. Michael bekommt modernste Müllanlage.

https://steiermark.orf.at/stories/3021865/. Zugegriffen: 10.12.2019

Steinert (2019) Unisort.

https://steinertglobal.com/de/unternehmen/tochtergesellschaften/steinert-unisort/.

Zugegriffen: 16. Dezember 2019

ThermoTeam (2019) Abfallverwertung.

http://www.thermoteam.at/cms/front_content.php?idart=3&idcat=4&lang=1. Zugegriffen:

11.12.2019

TOMRA (2019) Recycling. https://www.tomra.com/de-de/sorting/recycling. Zugegriffen:

16.12.2019

TU Graz (2019) Forschungsprojekte. https://www.tugraz.at/forschung/fields-of-

expertise/information-communication-computing/forschungsprojekte/. Zugegriffen: 11.

Dezember 2019

TÜV AUSTRIA Gruppe, Fraunhofer Austria Research GmbH (2016) Sicherheit in der

Mensch-Roboter Kollaboration, White Paper

Uepping R (2013) Sensorgestützte Sortiertechnik: 371-383

Verbraucherzentrale Bundesverband (2015) Ergebnisse der bevölkerungsrepräsentativen

Umfrage zum Thema "Wertstofftonne"

Wotruba H (2008) Stand der Technik der sensorgestützten Sortierung. Berg- und

Hüttenmännische Monatshefte, Volume 153: 221-224

ZenRobotics (2019) Robotic Waste Recycling Solutions. https://zenrobotics.com/.


Zuser (2020a) Unternehmensbeschreibung der Zuser Gruppe, https://www.zuser.at/,

Zugegriffen am 24.04.2020.

Zuser (2020b) Unternehmensbeschreibung der Zuser Ressourcenmanagement GmbH,

https://www.zuser.at/ueber-zuser_35.htm, Zugegriffen am 24.04.2020

Zuser (2020c) Unternehmensbeschreibung der Ehgartner Entsorgung GmbH,

https://www.ehgartner-entsorgung.at/leistungen_78.htm, Zugegriffen am 24.04.2020

https://link.springer.com/journal/501

https://link.springer.com/journal/501

Verzeichnisse VII

8.2 Abkürzungsverzeichnis

AI Artificial Intelligence

AVAW Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft

AWV Abfallwirtschaftsverband

CO2 Kohlenstoffdioxid

CO2e Kohlenstoffdioxid-Äquivalente

COMET Competence Centers for Excellent Technologies

ASZ Altstoffsammelzentrum

EBS Ersatzbrennstoff

EM Elektromagnetische Induktion

EU Europäische Union

EW Einwohner

FH Fachhochschule

HSI Hyperspectral Imaging

KI Künstliche Intelligenz

LVP Leichtverpackungen

MIT Massachusetts Institute of Technology

NIR Nahinfrarot Spektroskopie

PET Polyethylenterephthalat

PPK Papier, Pappe, Kartonagen

SWIR Short Wavelength Infrared“

TU Technische Universität

VIS Visuelle Spektroskopie

XRF Röntgenfloureszenzspektroskopie

XRT Röntgentransmission

Verzeichnisse VIII

8.3 Tabellen

Tabelle 2-1: Übersicht Sensorportfolio (Uepping 2013) ........................................................11

Tabelle 2-2: Einteilung der Robotertypen (Stark 2009) .........................................................14

Tabelle 3-1: Anwendungen von EVK Sensoren im Recycling (EVK 2019) ............................23

Tabelle 3-2: verwendete Sensoren und deren Informationsoutput (SLOC 2020b) ................24

Tabelle 3-3: Produktportfolio Binder+Co für die Abfallsortierung mit Sensortechnik

(Binder+Co 2020) ..........................................................................................................26

Tabelle 3-4: Produktportfolio REDWAVE für die Abfallsortierung mit Sensortechnik

(REDWAVE 2019c) .......................................................................................................28

Tabelle 4-1: Überblickstabelle der Sensortechnologien mit Funktionsprinzip und

Anwendungsbeispielen (Flamme et al. 2018) ................................................................45

Tabelle 4-2 Ausgewählte Anbieter von Sensortechnologien für die Kreislaufwirtschaft

(Flamme et al. 2018) .....................................................................................................50

Tabelle 4-3: Verwendete Technologien von TOMRA im Bereich Recycling (TOMRA 2019) .51

Tabelle 4-4: Produkte der Reihe Unisort (NIR Technologie) (Steinert 2019) .........................53

Tabelle 4-5: Produkte von Sesotec im Bereich Recycling (Sesotec 2019) ............................54

Tabelle 5-1: Abfallbehandlungsanlagen in der Steiermark mit deren sich aktuell im Einsatz

befindlichen sensorgestützten Technologien und Sortierrobotern (Pinkel 2020) ............63

Verzeichnisse IX

8.4 Abbildungen

Abbildung 2-1: Prinzipskizze Rinnensortierer (Pretz und Julius 2008) ..................................12

Abbildung 2-2: Prinzipskizze Bandsortierer (Pretz und Julius 2008) .....................................13

Abbildung 2-3: Positionierachsen von Robotersystemen in der Industrie inkl. Arbeitsbereich

(Gerke 2015) .................................................................................................................15

Abbildung 2-4: Einteilung der Roboter nach Kinematik (Eigene Darstellung nach Induux

2020) .............................................................................................................................16

Abbildung 2-5: Gesamtaufkommen und Anteile einzelner Abfallfraktionen im Jahr 2017 in der

Steiermark aus Haushalten und ähnlichen Einrichtungen, Angaben in kg/EW und % auf

eine Gesamtsumme von ~558.800 Tonnen in Anlehnung an den

Landesabfallwirtschaftsplan der Steiermark 2019. (Amt der Steiermärkischen

Landesregierung 2019) .................................................................................................18

Abbildung 3-1: Übersichtskarte über die Verteilung der Stakeholder in der Steiermark

(Eigene Darstellung) ......................................................................................................21

Abbildung 3-2: CLARITY plastic (Binder+Co 2019) ..............................................................25

Abbildung 3-3: REDWAVE 2i (REDWAVE 2019b) ................................................................27

Abbildung 4-1: Einbettung des Terrahertz-Bereiches in das elektromagnetische Spektrum

(Luxflux 2020) ...............................................................................................................41

Abbildung 4-2: Klassifikation von HDPE-Partikeln durch einen NIR-Sensor (Küppers und

Möllnitz 2018) ................................................................................................................41

Abbildung 4-3: Durchlasskurven einer RGB-Farbkamera sowie einer 9-Band-HSI-Kamera für

den Bereich von 630 nm - 920nm (Aderhold et. al. 2019) ..............................................42

Abbildung 4-4: HSI-Erkennung am laufenden Band in der Entsorgung und im Recycling

(Luxflux 2020) ...............................................................................................................43

Abbildung 4-5: Klassifizierung des Materialstroms eines Sortierroboters (AMP Robotics

2019) .............................................................................................................................47

Abbildung 4-6: Klassifizierung der Abfälle durch den Wertstoffscanner (Saubermacher

Dienstleistungs AG - Ecoport 2018) ..............................................................................48

Abbildung 4-7: AUTOSORT (TOMRA 2019) .........................................................................50

Abbildung 4-8: Pellenc ST Multi-Wertstoff-Sortieranlage MISTRAL+ (Pellenc 2019b) ..........52

Abbildung 4-9: STEINERT Unisort PR (Steinert 2019) .........................................................53

Abbildung 4-10 VARISORT mit Funktionsbeschreibung (Sesotec 2019) ..............................54

Abbildung 4-11: AMP Robotics Cortex (AMP Robotics 2019) ...............................................56

Verzeichnisse X

Abbildung 5-1: Relevante Technologien für die Digitalisierung der Abfallwirtschaft (Green

Tech Cluster 2018a) ......................................................................................................59

Abbildung 5-2: Zukünftige Anwendungsgebiete und Entwicklungen für unterschiedliche

Sensoriklösungen (Green Tech Cluster 2020) ...............................................................60

Abbildung 5-3: Erhobene relevante Abfallbehandlungsanlagen in der Steiermark für die

zukünftige Entwicklung der sensorgestützten Sortierung und Robotik (Pinkel 2020) .....62

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ImKreiSt Studie2 v1...ein kontinuierliches Wachstum von recycelten Materialien im Verhältnis zu den gesamten Rohstoffen verbucht, allerdings betragen Sekundärrohstoffe nur 12 % …