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
Kapitel 2 - Grundlagen 8
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
Kapitel 2 - Grundlagen 9
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
Kapitel 2 - Grundlagen 10
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.
Kapitel 2 - Grundlagen 11
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
Baustellenmischabfall
Elektromagnetischer Sensor Elektrische Leitfähigkeit
Schrottaufbereitung
Elektronikabfall
Baustellenmischabfall
Gewerbeabfall
Farbzeilenkamera Farbe (Reflexion
und Transmission)
Form
Schrottaufbereitung
Elektronikabfall
Baustellenmischabfall
Altglas
Röntgentransmission (XRT)
Atomare Dichte
Schrottaufbereitung
Altfahrzeugverwertung
Elektronikabfall
Hausmüll
Gewerbeabfall
Röntgenfloureszenz-spektroskopie (XRF), Laser
Elementare Zusammensetzung
Farbe
Fluoreszenz
Scattering
Kupfer aus Eisenschrotten
Glassortierung
Kompostaufbereitung
Kapitel 2 - Grundlagen 12
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)
Kapitel 2 - Grundlagen 13
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)
Kapitel 2 - Grundlagen 14
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.
Kapitel 2 - Grundlagen 15
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)
Kapitel 2 - Grundlagen 16
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)
Kapitel 2 - Grundlagen 17
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)
Kapitel 2 - Grundlagen 18
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)
Kapitel 2 - Grundlagen 19
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)
Kapitel 2 - Grundlagen 20
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)
Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 22
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)
Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 23
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
Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 24
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
Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 25
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)
Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 26
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
Induktive Metallerkennung
Sensor Fusion
Herstellung reiner Wertstofffraktionen
Farbsortierung
Fremdstoffabscheidung
Materialsortierung
Qualitätsanalyse
CLARITY electro Elektroschrott und Metalle
Transmission/Reflexion VIS
Induktive Metallerkennung
Sensor Fusion
Materialsortierung
Störstoffabscheidung
CLARITY msw Haus- und Gewerbemüll
Reflexion VIS
NIR
Induktive Metallerkennung
Sensor Fusion
Materialsortierung
Störstoffabscheidung: Metall, Glas, PVC
CLARITY rdf EBS
Reflexion VIS
NIR
Induktive Metallerkennung
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
Induktive Metallerkennung
Sensor Fusion
Glas- und Metallabscheidung
Trennung nach Material und Transparenz
CLARITY
demolition Bauschutt
Reflexion &Transmission VIS
UV
NIR
Induktive Metallerkennung
Sensor Fusion
Sortierung nach Farbe
Sortierung nach Materialart zur Rückgewinnung von Wertstoffen und Störstoffentfrachtung
Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 27
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)
Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 28
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
Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 29
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
Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 30
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)
Saubermacher Dienstleistungs AG
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-
Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 31
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
Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 32
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.
Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 33
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)
Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 34
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)
Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 35
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
Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 36
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)
Kapitel 3 - Stakeholder in der Steiermark 37
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
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 39
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.
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 40
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)
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 41
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
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 42
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)
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 43
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)
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 44
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)
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 45
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
Fremdstoffabscheidung
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
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 46
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
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 47
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)
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 48
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)
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 49
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)
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 50
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
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 51
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
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 52
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.
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 53
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
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 54
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
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 55
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)
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 56
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)
Kapitel 4 – Relevante Trends und Entwicklungen 57
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
Kapitel 5 - Erhebung möglicher Zukunftsentwicklungen 59
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)
Kapitel 5 - Erhebung möglicher Zukunftsentwicklungen 60
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)
Kapitel 5 - Erhebung möglicher Zukunftsentwicklungen 61
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)
Kapitel 5 - Erhebung möglicher Zukunftsentwicklungen 62
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)
Kapitel 5 - Erhebung möglicher Zukunftsentwicklungen 63
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
Saubermacher Dienstleistungs AG
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
2 NIR in einer Linie
PVC, PET - - -
1 NIR in einer Linie
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
1 NIR in einer Linie
PVC - - -
*n.e. Daten wurden nicht erhoben
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.
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8 Verzeichnisse
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Zugegriffen: 27.04.2020
Machinex (2019) SamurAI. https://www.machinexrecycling.com/wp-
content/uploads/2018/05/4990-1_Machinex_Fiche-Samurai_EN_7_Web.pdf. Zugegriffen:
18.12.2019
Mayer Recycling (2019) Produktportfolio. https://www.mayer-recycling.at/unser-portfolio.
Zugegriffen: 10.12.2019
Mittermayr R, Klünser S (2019) Smart Waste - Wie Digitalisierung und Iot die Welt des
Abfalls verändern können. Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH
Müllex (2020) Unternehmens- und Anlagenbeschreibung der Müllex-Umwelt-Säuberungs-
GmbH, Erhalten per Email von der Müllex-Umweltsäuberungs-GmbH am 19.02.2020.
OP Teknik (2019) Sortierroboter SELMA. https://www.opteknik.se/produkter/sorteringsrobot-
selma.html. Zugegriffen: 17.12.2019
ORF Steiermark (2018) Gemeinden starten Pilotprojekt "Smart Village".
https://steiermark.orf.at/v2/news/stories/2922628/. Zugegriffen: 06.03.2020
ÖWAV (2018) Strategien der österreichischen Recycling- und Abfallwirtschaft;
Positionspapier
Pellenc (2019a) Produktübersicht. Zugegriffen: 16.12.2019
Pellenc (2019b) Mistral+ Imagebrochure. http://www.pellencst.com/de/produkte/mistral-plus/.
Zugegriffen: 16.12.2019
Pinkel M (2020) Informationen erhalten per Email von Hr. Ing. Michael Pinkel, IUT
Ingenieurgemeinschaft Innovative Umwelttechnik GmbH am 15.04. und 16.04.2020
Verzeichnisse V
Pomberger R, Küppers B (2017) Entwicklungen in der sensorgestützten Sortiertechnik,
Vortrag und Beitrag im Konferenzband, Modul 9, Österreichische Abfallwirtschaftstagung
2017 - Die Digitalisierung der Abfallwirtschaft, ÖWAV, Graz
Pretz T, Julius J (2008) Stand der Technik und Entwicklung bei der berührungslosen
Sortierung von Abfällen. Österr Wasser- und Abfallwirtschaft 60:105-112.
doi:10.1007/s00506-008-0005-0
REDWAVE (2019a) Recycling. http://www.redwave.com/recycling/. Zugegriffen: 05.12.2019
REDWAVE (2019b) REDWAVE 2i. http://www.redwave.com/produkte/redwave-2i/.
Zugegriffen: 05.12.2019
REDWAVE (2019c) Produktportfolio. http://www.redwave.com/produkte/. Zugegriffen:
05.12.2019
Sarc R, Hermann R (2018) Unternehmensbefragung zum Thema Abfallwirtschaft 4.0.
Vorträge-Konferenzband zur 14. Recy & DepoTech-Konferenz vom 7.-9-November
2018:805–811
Sarc R, Curtis A, Kandlbauer L, Khodier K, Lorber KE, Pomberger R (2019) Digitalisation
and intelligent robotics in value chain of circular economy oriented waste management - A
review. Waste Management 95: 476–492
Sarc R, Pomberger R (2018) Recycling and Recovery of Waste 4.0 - ReWaste 4.0. Vorträge-
Konferenzband zur 14. Recy & DepoTech-Konferenz vom 7.-9-November 2018:693–694
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/.
Zugegriffen: 12.12.2019
Saubermacher Dienstleistungs AG - Ecoport (2018) Der Wertstoffscanner von
Saubermacher
Sesotec (2019) Sortiersysteme. https://www.sesotec.com/emea/de/produkte/sortiersysteme.
Zugegriffen: 16.12.2019
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/.
Zugegriffen: 17.12.2019
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
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