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Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft // Montanuniversität Leoben
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Arbeitsgruppe "Prozess-orientierte Abfalltechnik"

Die Forschungsgruppe „Prozess-orientierte Abfalltechnik“ beschäftigt sich mit vernetzten Recycling- und Verwertungsprozessen zur Erreichung höherer Recyclingquoten für nicht gefährliche gemischte Abfälle. Ermöglicht wird dies durch eine intensive Verbindung der wissenschaftlichen und praxisnahen Arbeiten an folgenden relevanten Teilbereichen:

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Kreislaufwirtschaft durch Recycling und energetische Verwertung

Europa möchte eine moderne und nachhaltige Recyclingwirtschaft werden und dazu gibt es aktuell sehr viel Dynamik. Eine der wesentlichsten Entwicklungen ist das europäische Kreislaufwirtschaftspaket, das konkrete Recyclingquoten für Siedlungsabfälle, Verpackungsabfälle etc. bis 2035 und darüber hinaus vorsieht. In der Arbeitsgruppe werden diese Aspekte selbstverständlich berücksichtigt und gemeinsam mit unseren Projektpartnern werden praktische Untersuchungen zur Erhöhung der Charakterisierungs-, Sortier und Recyclingquoten aus gemischten Abfällen durchgeführt. Dabei ist nicht nur die Menge ein wesentliches Kriterium, sondern vielmehr die Qualität der gewonnenen Fraktionen für das nachgeschaltene Recycling.

Recyclingfähigkeit

Ein wesentlicher Baustein zur Erfüllung der Ziele des Kreislaufwirtschaftspaketes stellt die Erhöhung der Recyclingfähigkeit dar. Denn nur recyclingfähige Produkte können im späteren Abfallstrom tatsächlich charakterisiert, ausgeschleust und einem Recycling zugeführt werden. Durch die Ausschleusung bestimmter Materialfraktionen werden sich die verbleibenden Abfallströme, welche einer thermischen Behandlung zugeführt werden, verändern. Diese zukünftigen Abfallströme (future waste streams, FWS) werden hinsichtlich ihrer Zusammensetzung untersucht, wobei auch potentiell neue Verwertungswege gesucht werden. Somit beschäftigt sich die Forschungsgruppe mit theoretischen Überlegungen und einer experimentellen Herangehensweise durch praktische Versuche, um die reale Recyclingfähigkeit zu steigern.

Ersatzbrennstoffe und Co-Processing

Gemischte Siedlungs- und Gewerbeabfälle werden häufig zu Ersatzbrennstoffen (EBS) verarbeitet und in der Zementindustrie eingesetzt. Bei diesem Vorgang, der als Co-Processing bezeichnet wird, werden simultan zur energetischen Verwertung die mineralischen Rückstände (EBS-Aschen) in den Klinker eingebunden und aus technischer Sicht stofflich verwertet. Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich daher intensiv mit der Zusammensetzung von EBS für die thermische Verwertung, EBS-Aschen und deren stofflichen Verwertung in der Zementindustrie. Weiters wird federführend an einem internationalen ISO EN Standard zur stofflichen Verwertung von EBS beim Co-Processing (R-Index) gearbeitet. Der aktuelle Status ist unter https://www.iso.org/standard/79886.html abrufbar.

Wert-, Stör- und Schadstoffe

Die Anteile an Wert-, Stör- und Schadstoffen in Abfallströmen sind für die Abfallbehandlung in vielerlei Hinsicht bedeutend. Deren Erkennung und Ausschleusung stellt einen wichtigen Hebel zur Optimierung des Behandlungsprozesses sowie zur Maximierung des ökonomischen und ökologischen Nutzens dar. Die Aussortierung von Wertstoffen und deren Zuführung zum Recycling generiert ökologische und ökonomische Werte, während durch eine Störstoffentfrachtung Stillstandszeiten und Anlagenschäden vermieden werden können. Die Entfernung von Schadstoffen und Schadstoffträgern ermöglicht zusätzlich die Herstellung z.B. eines Ersatzbrennstoffs oder eines Recyclates mit hoher Qualität. Dieser EBS kann im Anschluss zur Substitution von Primärbrennstoffen während Recyclat zur Subtitution von Primärrohstoffen eingesetzt werden. Eines der Ziele ist es, den optimalen Bereich zu finden, in dem die größtmögliche Menge an Wertstoffen für Recycling aussortiert werden kann, ohne die Qualität der hergestellten Ersatzbrennstoffe zu verringern. Des Weiteren sollen auch für ausgeschleuste Stör- und Schadstofffraktionen passende Behandlungswege gefunden werden.

Online und Ontime Qualitätssicherung

Die Qualitätssicherung gewinnt in der Abfallwirtschaft zunehmend an Bedeutung. Zum Beispiel müssen beim Einsatz von aus Haushalts- und Gewerbeabfällen hergestellten Ersatzbrennstoffen in Mitverbrennungsanlagen (u.a. Zementindustrie) rechtlich vorgeschriebene und zwischen EBS-Produzenten und Verwertern vertraglich festgehaltene Qualitätskriterien (u.a. Heizwert, Chlorgehalt, Schwermetallgehalte etc.) eingehalten werden. Da diese Qualitätssicherung derzeit hauptsächlich „offline“ erfolgt und nur mit längerer Verzögerung verfügbar ist (d.h. über Probenahme und Laboranalytik), werden hier die Forschungsaktivitäten in Richtung Einzelkorncharakterisierung, Echtzeitanalyse bzw. Online/Ontime Qualitätssicherung gelenkt. In der Arbeitsgruppe werden u.a. Datenbanken aufgebaut, sensorbasierten Technologien eingesetzt und Datenanalysenmethoden angewendet.

Methodenentwicklung zur Bewertung von Maschinen- und Anlagenperformance

Starke Schwankungen in der Zusammensetzung der Abfallströme, unterschiedliche Aufbereitungsschritte in Behandlungsanlagen und verschiedene Maschinentypen sorgen für eine nicht vergleichbare Darstellung der Maschinen- bzw. Anlagenperformance. Um diese dennoch miteinander vergleichen zu können, wird an der Entwicklung von standardisierten und international anerkannten Methoden gearbeitet, wobei der gesamte Prozess, von der Entnahme der Probe, über die eventuelle Aufbereitung, bis hin zur tatsächlichen Behandlung im jeweiligen Aggregat, betrachtet werden soll.

Sensorik, smarte Maschinen und Anlagen

Unsere Forschungsvision ist die „Smart Waste Factory“ (SWF) bzw. die Anlage der Zukunft. Diese beschreibt eine Anlage, in der es durch intelligente, digitale Vernetzung von Maschinen und Sensorik möglich sein soll, aktiv in Prozesse einzugreifen. Basierend auf Materialdaten der Abfallströme und kombinierten Information aus Sensordaten („Sensorfusion“) in Verbindung mit geeigneten Algorithmen soll diverse Aktorik in der Anlage angesteuert werden, um die Outputströme der Anlage auf spezifische Anforderungen zu optimieren. Zusätzlich werden neue Methoden zur Materialcharakterisierung entwickelt, wobei auch Ansätze von Künstlicher Intelligenz im Fokus stehen. Einzelne Komponenten in der Anlage (Zerkleinerungsaggregate, Siebe, Sortiermaschinen, etc.) sollen mit zusätzlichen Sensoren zur Materialstrom- und Maschinenüberwachung ausgestattet werden, um Daten zur Steuerung der Anlage zu gewinnen. Weiteres sollen mithilfe von Echtzeitmessungen Erkenntnisse über die Maschinenperformance zum aktuellen Zeitpunkt erlangt werden, um somit zum einen eine Optimierung der einzelnen Maschinen und zum anderen eine Optimierung des gesamten Prozesses zu erreichen. Dies unterstützt wiederum die Weiterentwicklung einer Maschine bzw. Anlage in ein cyber-physisches System.

Digitale Plattform

Damit die Daten unterschiedlicher Software- und Technologieanbieter gemeinsam genutzt werden können, wird eine übergreifende digitale Plattform entwickelt. Diese ist als Infrastruktur einer herstellerunabhängigen Gesamtanlagenüberwachung, -steuerung und -optimierung zu verstehen und soll basierend auf einer online und ontime Kommunikation zwischen Abfallqualität und Maschinenleistung ermöglichen, dass Behandlungseffizienz, Recycling- und Verwertungsraten aus gemischten Stoffströmen erhöht und die Treibhausgasemissionen des gesamten Abfallbehandlungssystems verringert werden.

Datenwerkzeuge

Erweitertes Prozessverständnis stellt einen wesentlichen Hebel zur Verbesserung verfahrenstechnischer Prozesse – so auch in der Abfallbehandlung – dar. Die Herausforderungen durch die Heterogenität des Abfalls führen zu einem Fokus auf empirische Modellierungsmethoden aus der Statistik und dem maschinellen Lernen. Diese finden sowohl auf Schüttgutebene als auch auf Partikelebene Anwendung. Parallel wird zur Vertiefung des Prozessverständnisses die physikalische Modellierung abfalltechnischer Prozesse, unter Berücksichtigung spezifischer Herausforderungen durch die Heterogenität der Abfälle, forciert. Beide Ansätze ergänzen sich schließlich in Form hybrider Modelle.

 

Laufende Projekte der AG

Organisation der Abfallwirtschafts- und Recyclingkonferenz Recy & DepoTech

 

Abgeschlossene Projekte der AG (der letzten 2 Jahre)

 

Gruppenmitglieder der AG

Leitung der AG

Sarc - Zoom Dr. Renato Sarc
Abfallwirtschaft, Ersatzbrennstoffe und gefährliche Abfälle

 

AssistentInnen

Dipl.-Ing. Julian Aberger
Machine Learning Applications und Verfahrenstechnik

Kandlbauer - Zoom Dipl.-Ing. Lisa Kandlbauer
Digitalisierung, sensorbasierte Charakterisierung und intelligente Abfallbehandlung

Khodier - Zoom Geringe Aufloesung Dr. Karim Khodier
Empirische Modellierung und großtechnische Versuche

Viczek - Zoom Dr. Sandra Viczek
Analytische Chemie

 

Studentische MitarbeiterInnen

  • Martin Berger
  • Sebastian Ehrengruber
  • Thomas Haider
  • Lukas Häring
  • Tobias Krenn
  • Helena Polzhofer
  • Christian Ragginger
  • Alisa Rizvan
  • Katharina Schwaiger
  • Yuliya Varsh

 

Externe MitarbeiterInnen

 

 

Sie können dem Arbeitsgruppenleiter Herrn Dr. Renato Sarc mit nachstehendem Formular gerne direkt eine Anfrage senden.

Renato Sarc

Renato Sarc

Dipl.-Ing. Dr.mont.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Telefon: +43 3842 / 402-5105
Mobil: +43 676 / 84 53 86-805
Fax: +43 3842 / 402-5102
E-Mail: renato.sarc@unileoben.ac.at

 
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