Kunststoffsortierung mit NIR-Spektralphotometern erweitert das Potenzial des Kunststoffrecyclings

Die NIR-Spektralphotometrie erweitert Ihre Möglichkeiten zur Identifizierung und Sortierung von Harzen und spielt eine entscheidende Rolle beim Kunststoffrecycling. Bildquelle: Flickr-Benutzer Peter Kaminski

Früher war das Recycling den Umweltschützern vorbehalten und erforderte spezielle Fahrten zum Recyclinghof, wo wir sorgfältig Plastik, Glas und Papier trennten. Heute gehört Recycling zum Standard, was sich jeden Sonntagabend zeigt, wenn meine Straße mit Recyclingtonnen voller Limonadenflaschen, Margarinebechern und Imbissverpackungen gesäumt ist. Die meisten wissen zwar nicht genau, was mit diesen Kunststoffen passiert, wenn sie abtransportiert werden, aber wir neigen zu der Annahme, dass es etwas Gutes ist - etwas Nützliches und Produktives. Zumindest glauben wir, dass das Recycling tatsächlich stattfindet.

Allzu oft sind unsere Bemühungen jedoch vergeblich, und die Kunststoffe, die wir so pflichtbewusst an den Straßenrand gestellt haben, landen zusammen mit dem Rest unseres Mülls auf der Mülldeponie. Von den 33,6 Millionen Tonnen Kunststoff, die jedes Jahr in den Vereinigten Staaten weggeworfen werden, werden nur 6,5 % recycelt.1 Tatsächlich haben große Unternehmen wie Coca-Cola und Walmart, die sich öffentlich zu einer verstärkten Verwendung von recyceltem Kunststoff verpflichtet haben, Schwierigkeiten, Nachkriegskunststoff zu finden; er ist einfach nicht in den benötigten Mengen verfügbar.2

Einer der Hauptgründe für diese niedrige Recyclingquote ist die Tatsache, dass das Sortieren von Recyclingharzen nach dem Gebrauch häufig ein arbeitsintensiver Prozess ist, der mehr Ressourcen erfordert, als vielen Verarbeitungsbetrieben derzeit zur Verfügung stehen. Wie Edward A. Bruno schreibt:

Um Kunststoffe zu verwertbaren Harzen mit den gewünschten Eigenschaften zu recyceln, muss ein reiner, nach Harzkategorien geordneter Abfallstrom erreicht werden. Unternehmen, die recycelte Harze kaufen, wollen, dass diese recycelten Harze die gleichen Eigenschaften haben wie neue Harze. Andernfalls ist die Verwendung von recycelten Materialien nicht effizient.3

Die Unterscheidung zwischen den verschiedenen Kunststoffarten zur Sicherstellung der Reinheit erfolgt in der Regel durch visuelle Inspektion der Kunststoffetiketten, was Schulungen und Arbeitsstunden erfordert, um die Reinheit der Kunststoffe zu gewährleisten und sie vor Verunreinigungen zu schützen, die den Kunststoff unbrauchbar machen. Selbst wenn Arbeitskräfte für die Kunststoffsortierung zur Verfügung stehen, macht der Zustand von Post-Consumer-Kunststoffen die Etiketten oft unleserlich, da das Produkt "zerkleinert, zerbrochen oder bedeckt" worden ist. Daher sind ausgefeiltere Verfahren zur Identifizierung und Sortierung von Kunststoffen erforderlich, um das Recycling einer ständig wachsenden Menge von Kunststoffen zu ermöglichen.

Jede Art von Kunststoff hat einzigartige spektrale Eigenschaften, die wie Fingerabdrücke wirken. Bildquelle: Flickr-Benutzer Vince Alongi

Harzidentifizierung mit NIR-Spektralphotometern

Die Nahinfrarot-Spektrophotometrie (NIR) wird zunehmend als zuverlässige und wirtschaftliche Technologie anerkannt, die die Identifizierung von Kunststoffen erleichtert und die Entwicklung automatisierter Sortierverfahren vorantreibt. Jeder Kunststofftyp hat eine einzigartige chemische Zusammensetzung, die dem Kunststoff bestimmte spektrale Eigenschaften verleiht. Diese spektralen Eigenschaften wirken wie Fingerabdrücke, die mit NIR-Spektralphotometern schnell ausgelesen werden können, was eine außerordentlich genaue Identifizierung von Kunststoffen und die Einführung automatischer Sortiersysteme auf der Grundlage dieser Identifizierung ermöglicht. Die NIR-Spektralanalyse ersetzt unzuverlässige, fehleranfällige und zeitaufwändige visuelle Inspektionen und manuelle Sortierung, wodurch die Sortiergeschwindigkeit und -effizienz erheblich gesteigert und die Identifizierung von nicht gekennzeichneten, unbekannten Harzen, einschließlich Flakes und Pellets, ermöglicht wird. NIR-Reflexionsdaten können selbst bei Vorhandensein von Oberflächenverunreinigungen wie Schmutz und Lebensmittelpartikeln analysiert werden, so dass die Verbraucher oder Verarbeiter die Kunststoffe vor dem Sortieren nicht mehr reinigen müssen und die Menge der für das Recycling in Frage kommenden Kunststoffe deutlich erhöht wird. Darüber hinaus kann die Identifizierung von Kunststoffen unabhängig von der Farbe des Kunststoffs erfolgen, wobei schwarze Kunststoffe die einzige Ausnahme darstellen.

Die NIR-Spektralphotometrie ermöglicht die Identifizierung der Harzart unabhängig von der Farbe des Kunststoffs, dem Vorhandensein eines Etiketts oder dem Vorhandensein eines Flaschenverschlusses. Bildquelle: Flickr-Benutzer Steven Depolo

Genauigkeit, Vielseitigkeit und wirtschaftliche Realisierbarkeit

In einer Studie aus dem Jahr 2012, die im International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering veröffentlicht wurde, untersuchten die Forscher einige der Bedenken, die in der Kunststoffindustrie bezüglich der NIR-spektralphotometrischen Analyse bestehen, und beantworteten gängige Fragen zu ihrer praktischen Anwendung.4 Konkret wollten sie herausfinden, ob die Kunststoffdicke, das Vorhandensein eines Etiketts und das Vorhandensein einer Kappe die genaue Identifizierung von Kunststoffen in einem spektralphotometrisch basierten optoelektronischen Sortiersystem beeinträchtigen oder nicht. Bei der Analyse ihrer Ergebnisse stellten die Forscher fest, dass keiner dieser Faktoren die Identifizierung oder Sortierung beeinträchtigte. Darüber hinaus stellten sie fest, dass der Ersatz manueller Sortierverfahren durch automatische Kunststoffsortiersysteme auf der Grundlage der NIR-Spektralanalyse erhebliche finanzielle Vorteile mit sich bringt:

[Die Sortierung von Kunststoffflaschen und -behältern mit dieser Methode würde zu einem erheblichen Mehrwert führen, der die Kosten für die Identifizierungshardware und das Sortiersystem langfristig legitimiert. Bei anderen Verfahren wie der manuellen Identifizierung und Sortierung machen steigende Arbeitskosten die manuelle Sortierung wirtschaftlich unrentabel. Darüber hinaus findet das daraus resultierende, teuer produzierte Produkt in der Regel nur eine begrenzte Anwendung bei geringwertigen Produkten, da die Möglichkeit menschlicher Fehler während des Sortiervorgangs besteht.

Der größte Vorteil besteht jedoch darin, dass die Menge der recycelten Harze erhöht wird, wodurch die Abhängigkeit von Erdöl verringert wird und ein erheblicher Umweltschutz durch geringere Umweltverschmutzung, weniger Energieverbrauch und weniger Zerstörung empfindlicher Ökosysteme erreicht wird.

HunterLab Technologie

HunterLab ist seit über 60 Jahren führend im Bereich der spektralphotometrischen Technologien. Unser vielfältiges Angebot an Instrumenten bietet der Kunststoffindustrie ein Höchstmaß an analytischer Einfachheit und Genauigkeit, ob bei der Verarbeitung von Altkunststoffen oder bei der Herstellung neuer Polymere. Das außergewöhnliche Maß an Genauigkeit und Präzision, das unsere Spektralphotometer und Softwarepakete bieten, ermöglicht es Ihnen, sich von veralteten Sortiermethoden zu verabschieden und in eine neue Ära der Kunststoffidentifizierung einzutreten, die die modernsten heute verfügbaren Technologien nutzt. Kontaktieren Sie uns, um mehr über unsere innovativen Produkte und unseren erstklassigen Kundendienst zu erfahren.