Digital Waste Research Lab

Am Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft (AVAW) der Montanuniversität Leoben wurde in St. Michael in der Obersteiermark eine Forschungsanlage zur Charakterisierung und Sortierung von Schüttgütern unter dem Namen „Digital Waste Research Lab“ in Betrieb genommen (2023). Fokusthemen sind aktuell (2024/2025) digitale Abfallanalytik, verfahrenstechnische Maschinenoptimierung sowie digitale Vernetzung und datenbasierte dynamische Steuerung für die großtechnische experimentelle Forschung, welche essenzielle Teilbereiche in der Entwicklung einer recyclingorientierten Smart Waste Factory sind.

Einsatzbereich und Hardware

Die Anlage ist für die Behandlung nicht gefährlicher Abfälle in einem Korngrößenbereich von 30-300 mm ausgelegt. Die gesamte Fördertechnik ist in der Geschwindigkeit individuell einstellbar. Ein Steigband dient zum Materialtransport auf die Vibrorinne und kann aufgrund der Montage auf Rollen positionsflexibel eingesetzt werden. Die Austragsbänder der Anlage sind auf einem Schienensystem montiert und können je nach Betriebsart (siehe unten) in ihrer Position verschoben werden. Für die Materialaufgabe über ein Steigband wurden verschiedene Möglichkeiten vorgesehen: unstetig, mittels Kübel, Wannen, Big Bags bzw. direkt aus Containern oder stetig, durch vorgeschaltete Aggregate. Die anschließende Vereinzelung des Materials erledigt eine Vibrorinne bzw. ein schnell laufendes Beschleunigungsband (Arbeitsbreite 1m, Geschwindigkeit bis 3,5 m/s). Am Beschleunigungsband erfolgt die Charakterisierung durch individuelle Sensorik mit Möglichkeit zur Sortierung mittels einer pneumatischen Düsenkammleiste (80 Düsen).

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Sensorik

Die Anlage ist mit semi-mobilen Messbrücken oberhalb des Beschleunigungsbandes ausgestattet. Diese können verschiedenste Sensoren und Messsysteme für die Ontime- und Online-Analyse von Abfallschüttgütern sowie einzelnen Abfallobjekten/Partikeln aufnehmen. Eine Nahinfrarot (NIR)-Kamera nimmt im Wellenlängenbereich von 900-1.700 nm an 320 Ortspixeln NIR-Spektren mit 9 nm Auflösung bei bis zu 446 Hz auf, wobei eine dimmbare Infrarot-Halogen-Beleuchtungseinheit als Emitter dient. Für RGB-Daten kommt eine Zeilenkamera mit 4096 * 2 Pixeln mit zwei dimmbaren LED-Leisten zum Einsatz. Die Bestimmung von Volumeninformationen erfolgt durch ein 3D-Lasertriangulationssystem. Eine unter dem Beschleunigungsband verbaute Induktionsleiste mit 25 mm Rasterabstand wird zur Metallerkennung verwendet. Zusätzlich ist für die Messtechnologie der Radiofrequenz-Identifikation (RFID) Hardware für sechs Messpositionen verfügbar und kann an jeder beliebigen Position in der Anlage angebracht werden.

Software

Die durch die Sensoren gewonnen Daten werden je nach Anwendungsfall mit unterschiedlichen Softwarelösungen verarbeitet. Über das zur Verfügung stehende Softwarepaket werden auf Basis der Informationen der NIR- und RBG-Sensoren sowie der Induktionsleiste Sortierentscheidungen getroffen und damit die einzelnen Düsen zur Ausschleusung der Partikel zeitlich abgestimmt angesteuert. Die Aufzeichnung jeglicher Sensordaten zur weiteren Bearbeitung erfolgt über eine Daten- und Analyseplattform“. Je nach Sensor ist es möglich, unterschiedliche Statistiken und Parameter aufzuzeichnen, zusammenzufassen, grafisch darzustellen, oder zur weiteren Verarbeitung zu exportieren.

Betriebsmodi

Aufgrund der positionsflexiblen und teilweise mobilen Gestaltung einzelner Komponenten bietet die Forschungsanlage eine breit gefächerte Anwendungsvielfalt, die sich grundlegend in zwei Betriebsmodi einteilen lässt:

Basisbetrieb

Je nachdem, ob das zu untersuchende Material die Anlage nur einmal oder (zumindest teilweise) mehrmals durchlaufen soll, wird hier nochmals zwischen Linienbetrieb (keine Materialrückführung) und Kreislaufbetrieb (Rückführung von mindestens einem Teilstrom) unterschieden.

Erweiterter Betrieb

Die im Außenbereich nutzbare Asphaltfläche ermöglicht eine Adaptierung der vorhandenen Infrastruktur mit sowohl vorgeschalteten (Line-IN-Erweiterung) als auch nachgeschalteten (Linie-OUT-Erweiterung) Aggregaten bzw. eine Kombination aus beidem (IN-&OUT-Erweiterung). Dadurch kann die Anlage mit Zerkleinerungsaggregaten, Sieben, Windsichtern, Metallabscheidern (Eisen, Nicht-Eisen), Ballistischen Separatoren, Förderbändern usw. individuell erweitert werden.

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Anwendungen

Digitale Abfallanalytik vor Ort

Aktuell werden in der Anlage unter anderem Grundlagen geschaffen und repräsentative Methoden im Bereich der digitalen Abfallanalytik entwickelt: Basierend auf Sensordaten und Maschineneinstellungen wird an der Entwicklung eines definierten Verfahrens zur Bestimmung von diversen Qualitätskriterien eines Materialstromes gearbeitet, um zukünftig gewisse manuelle Analysen (Siebung, Sortierung) sowie Laboranalysen zur Bestimmung von chemischen Parametern zu ergänzen und teilweise zu ersetzen.

Sensorikeinsatz als mobile Einheit in realen Anlagen

Auf Basis eines bereits erfolgreich erprobten „Waste Scanners“ kann die vorhandene Sensorik der Versuchsanlage als mobile Einheit individuell in realen Anlagen eingesetzt werden. Die Sensoren liefern Daten im tatsächlichen Anlagenbetrieb und können durch die relativ einfache Installation des Systems in der Anlage auch Langzeitdaten aufnehmen, zur Erstellung von Modellierdaten für Maschinen, oder zur Bewertung des Prozessverhaltens (Monitoring) dienen.

Mehr Details finden Sie in folgendem Beitrag (klick).

 

Standort

Murfeld 3, 8770 St. Michael in der Obersteiermark, Steiermark, Österreich

 


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

Renato Sarc

Renato Sarc

Ass.Prof. Dipl.-Ing. Dr.mont.
Arbeitsgruppenleiter

Telefon: +43 3842 / 402-5105
Mobil: +43 676 / 84 53 86-805
Fax: +43 3842 / 402-5102
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