15/06/2016
Door Ad Spijkers
Door hun absorptiegedrag zijn zwarte kunststoffen slecht zichtbaar voor sorteersystemen. Een nieuwe technologie van Fraunhofer-onderzoekers kan ze tegen aanvaardbare kosten naar soort scheiden.
Het grootste deel van de bevolking en het bedrijfsleven scheidt gewetensvol het kunststof afval, maar nog niet de helft daarvan begint een tweede leven als luier, pullover, vulmateriaal voor speelgoedberen en dergelijke. Het merendeel belandt in de vuilverbrandingsoven.
Dit laatste lot treft vooral zwarte kunststoffen, die tot nu toe niet naar soort konden worden gescheiden. Gangbare sorteersystemen werken met nabij infrarood, waarmee het in het algemeen goed mogelijk is om kunststoffen te classiferen. Maar het roet dat kunststof zijn zwarte keur geeft, absorbeert een groot deel van het licht. Het optische systeem kan daarom deze materialen niet zien. Maar wil Europa we de overeengekomen percentages bij de recycling van auto’s halen, dan kunnen we niet om de herverwerking van zwarte kunststoffen heen.
Scheiding van zwarte kunststoffen
Onderzoekers van diverse Fraunhofer-Instituten (FHR, IOSB en IAIS) hebben een betaalbaar sorteersysteem ontwikkeld, dat zowel zwarte als andere gekleurde kunststoffen herkent – in grote hoeveelheden en in real-time.
Het hart van het systeem is een radarcamera. Het tot kleine deeltjes vermalen kunststofafval loopt over een band, op het eind waarvan de kunststof deeltjes met een snelheid van 2-3 m/s in een grote boog omlaag vallen. De radarcamera stuurt terahertz straling die qua golflengte tussen infrarood en microgolven ligt, door deze stroom vallende deeltjes.
Aan de andere zijde van de straal analyseert het systeem op welke manier de afzonderlijke stukjes de straling hebben veranderd. Op grond van het verkregen spectrum analyseert het systeem om welke kunststof het gaat. Binnen 35 ms valt de beslissing of het deeltje via een doelgerichte luchtstoot uit de kunststofstroom wordt geblazen of er in blijft. Een kleurencamera levert aanvullende informatie over de vorm van het object om de uitblaasmonden op het juiste moment te openen.
98-99 % gesorteerd
Hoe hoger de frequenties waarmee zulke camera’s werken, des te nauwkeuriger meten zien – en des te duurder zijn ze ook. Radar of THz-camera’s die bij een bandsnelheid van 3 m/s moeten meten, kunnen snel tot een miljoen euro kosten. Veel te veel voor recyclingbedrijven. De onderzoekers hebben daarom gezocht naar een compromis tussen nauwkeurigheid en betaalbaarheid.
Algoritmen van Fraunhofer-IAIS helpen deze spagaat te overwinnen; ze herkennen ook de kleinste verschillen in de spectra. En omdat ze zelflerend zijn, werken ze in de loop van de tijd steeds nauwkeuriger. Een camera die bij 90 GHz functioneert, haalt de gevraagde 98-99 % sorteringsgraad en is met een investering in de ordegrootte van een hyperspectraalcamera relatief goedkoop.
De ontwikkeling is een sleuteltechnologie voor talrijke toepassingen, bijvoorbeeld voor staalwalserijen of voedingsmiddelenfabrikanten. Om de camera te kunnen aanpassen aan de verschillende eisen hebben de onderzoekers deze modulair opgebouwd. (foto: Fraunhofer IOSB)