Materialklassifikation von schwarzen Kunststoffen mittels aktiver Thermografie

Nachhaltigkeit ist eines der wichtigsten Ziele der heutigen Gesellschaft, mit erheblichem Einfluss auf wirtschaftliche und politische Entscheidungen. Eine wichtige Initiative in dem europäischen Green Deal, der eine Strategie für Nachhaltigkeit darbietet, ist der Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft (CEAP). Ziel ist es, den ökologischen Fußabdruck der EU zu reduzieren und die Verwendung von Recyclingmaterialien in den nächsten zehn Jahren zu verdoppeln. Konkrete Maßnahmen wurden in verschiedenen Bereichen, wie Elektronik, Verpackungen, Kunststoffe und Textilien eingeleitet. Ein wichtiges Segment einer Kreislaufwirtschaft ist die Sortierung und das Recycling von Materialien. Um die Qualität des Recyclings zu steigern, sind Verbesserungen in der Abfallsammlung und -Sortierung erforderlich. Die derzeit auf dem Markt erhältlichen Sensorsysteme für die Sortierung von Kunststoffen in der Abfallwirtschaft basieren hauptsächlich auf Nah-Infrarot (NIR) und Kurzwellen-Infrarot (SWIR). Die Sortierung schwarzer Kunststoffe, einschließlich solcher aus dem Automobilsektor, bleibt für diese Systeme jedoch eine Herausforderung. Im Rahmen des Fraunhofer-Leitprojektes Waste4Future wurde ein aktives Thermografiesystem entwickelt, um verschiedene Kunststoffmaterialien zu unterscheiden. Dieses System wurde erfolgreich verwendet, um schwarze Kunststoffe auf einem Förderband zu klassifizieren. Die Analyse der Abkühlungskurven der Proben ermöglichte, aufgrund unterschiedlicher Erwärmungs- und Abkühleigenschaften, die Unterscheidung der Materialien. Mit der Verwendung maschineller Lernalgorithmen konnte ein pixelweiser f1-Score von über 97 % unter Verwendung von drei ganzen Proben je Material als Testdaten erzielt werden. Die Erkenntnisse aus der aktiven Thermografie eröffnen vielversprechende Möglichkeiten für die Integration in die aktuelle Sensorik zur Sortierung schwarzer Kunststoffe, ein wichtiger Schritt in Richtung einer nachhaltigeren Kreislaufwirtschaft.