Projekt 37088/01

Prototypanlage zur Felderprobung des hochdynamischen quantifizierten Metallrecyclings

ProjekttrÀger

OSR GmbH & Co. KG
Gartenstr. 105
73430 Aalen
Telefon: +49 7361 81499 72

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

In den von den Unternehmen Proassort bzw. spĂ€ter cleansort und cleanLASER durchgefĂŒhrten Forschungsprojekten COLA I+II (AZ 32322/01 und AZ 32322/02) sowie HILDE (AZ 34709/01) konnte ein hochdynamisches Inlineverfahren zur legierungsreinen Sortierung metallischer Schrotte entwickelt werden. Mithilfe von LIBS (laser induced break down spectroscopy) in Kombination mit einer selektiven OberflĂ€chenreinigung werden hohe Sortiergrade bei hoher Durchlaufgeschwindigkeit dargestellt. Die Technologie ermöglicht eine geschlossene industrielle Wertschöpfungskette in der Recyclingindustrie und stellt prinzipiell eine Lösung fĂŒr die steigenden Anforderungen der Metallindustrie dar.
Die von cleanLASER und cleansort entwickelte Technologie stellt den aktuellen Stand der Technik zur LIBS-basierten Sortierung metallischer Schrotte dar und soll nun erstmalig im Rahmen dieses Projektes in Form einer zu entwickelnden und realisierenden Prototypanlage zur Felderprobung in einer realen Recyclinganlage zum Einsatz kommen. Die Firma OSR wird diese Anlage beschaffen und im industriellen Umfeld betreiben und damit die ökologischen und ökonomischen Potenziale im seriennahen Betrieb validieren. Dabei sollen umfangreiche Felddaten und Erfahrungen gesammelt werden. Diese gewonnenen Daten stellen in der weiteren Verwertung eine öffentlich zugĂ€ngliche umfassende Erfahrungs- und Entscheidungsbasis fĂŒr einen geplanten globalen Einsatz und eine marktdurchdringende Verbreitung der Technik dar.



Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Arbeiten im Projekt gliedern sich in drei Hauptarbeitspakete, die einerseits den Aufbau des Prototyps und die Erprobungsphase (AP1 und AP2) und parallel dazu die Forschungsarbeiten sowie technologischen Weiterentwicklungen der Materialanalyse und Sortiertechnik (AP3) beinhalten. Arbeitspaket 1 – der Aufbau der semimobilen Prototypanlage – erfolgt unterstĂŒtzt durch die Investition der Firma OSR unter BerĂŒcksichtigung einer entsprechenden Investitionsförderung, die ebenfalls Teil des Projektantrages ist. Die vor und zur Aufbauphase parallellaufenden Forschungs- und Entwicklungsleistungen des Arbeitspaketes 3 werden im Wesentlichen von den Partnern cleansort und cleanLASER erbracht. In der Validierungsphase (AP2) wird die Anlagentechnik vor allem von OSR betrieben und unter Serienbedingungen ausgelastet. WĂ€hrend dieser Phase ist eine kontinuierliche Begleitung durch die Technologie-Entwicklungspartner (cleanLASER und cleansort) sichergestellt und geplant.


Ergebnisse und Diskussion

Der im Projekt entwickelte und realisierte Prototyp ermöglicht den Feldeinsatz und Erprobung im realen industriellen Einsatz. Durch den Einsatz der Technik auf einem realen Schrottplatz konnte eine Validierung der vielversprechenden Kennzahlen des Labordemonstrators erzielt werden und der Grundstein fĂŒr die technologische Nutzung gelegt werden.
Neben dem Aufbau der Prototypanlage (Investitionsanteil) wurden im Rahmen eines parallelen F&E-Projektes umfangreiche praxisrelevante Erfahrungs- und Stoffstromdaten erfasst sowie weitere Technologieentwicklungen fĂŒr den spĂ€teren robusten Serienbetrieb durchgefĂŒhrt.
Auf Grundlage dieser Daten wurde der wirtschaftliche und nachhaltige Effekt, der in mehreren Projekten von der DBU bereits unterstĂŒtzten und geförderten Technologieentwicklung belegt. Somit stellt dieses Projekt einen Markt-Öffner und Initiator fĂŒr die digitale Prozess- und Wertstoffkette im Bereich des Metallrecyclings ohne Legierungs-QualitĂ€tsverlust dar. Die aus dem Laborbetrieb des Demonstrators gezeigten Möglichkeiten wurden den Risiken der seriennahen Nutzung sachlich gegenĂŒbergestellt, um in der konservativen Recyclingbranche fĂŒr eine reduzierte RisikoaffinitĂ€t und erhöhte Innovationsbereitschaft ausreichende Belege darzustellen.
Die Weiterentwicklung der automatisierten Sortiertechnologie hinsichtlich der quantitativen Massenstromanalyse stellte den nÀchsten Schritt zur optimierten Nutzung von SekundÀrrohstoffen dar. Die gezielte qualitÀtsgesicherte Bereitstellung quantitativer Daten spezieller Legierungen ermöglicht es den Herausforderungen der zirkulÀren Kreislaufwirtschaft zu begegnen.
Um den Weg in das industrielle Umfeld umzusetzen, mussten sowohl Bedienkonzepte vereinfacht und weiterentwickelt werden als auch ein wirtschaftlicher und gut vereinzelter Massenstrom bzw. die Skalierung des Sortiergutes erzielt sowie Optimierungen zur Sortierung kleinerer GrĂ¶ĂŸenklassen (< 50 mm ObjektgrĂ¶ĂŸe) dargestellt werden. Zudem war es wichtig, weitere Schritte in Richtung Digitalisierung und Vernetzung fĂŒr eine zukunftsfĂ€hige Technologie zu berĂŒcksichtigen und einzubeziehen.
Durch die kurze und intensive ProjektdurchfĂŒhrung wurde innerhalb von zwei Jahren sichergestellt, dass durch die anschließende vielfache Reproduktion der Technologie die Hebung der Ressourceneinsparung auf breiter Basis erfolgen kann.
Mit dem Einsatz weiterer Anlagen auf deutschen oder europÀischen SchrottplÀtzen ist, mit lediglich rund 5 Anlagen, bereits ein Energieeinsparvolumen von bis zu 1,5 Terrawattstunden möglich. Dies entspricht beim aktuellen deutschen Strommix einer CO2-Einsparung von bis zu 600.000 t. Diese Anzahl an Anlagen im Feld wird nach aktueller Auftragslage bereits Ende 2024 erreicht sein.



Öffentlichkeitsarbeit und PrĂ€sentation

- Vortrag „parts2clean“ Messe
12.10.2022, Vortragender Leo Bahr, Messe parts2clean, Stuttgart
- Vortrag Fachausschuss OberflÀchenbehandlung von Leichtmetallen
20.04.2023, Vortragender Leo Bahr, Fachausschusssitzung "OberflÀchenbehandlung von Leichtmetallen", Hamburg



Fazit

Die erfolgreiche Umsetzung des geplanten Projektvorhabens markiert einen bedeutenden Meilenstein im Bereich des Recyclings von metallischen Wertstoffen. Die errichtete Anlage reprÀsentiert einen Durchbruch, da sie in der Lage ist, Wertstoffe auf Legierungsebene prÀzise zu sortieren und dabei DurchsÀtze von bis zu 8 Tonnen pro Stunde zu erreichen.
Die erzielten Ergebnisse und gesammelten Erfahrungen in diesem Projekt bilden nicht nur das Fundament fĂŒr weitere Entwicklungsschritte und zukĂŒnftige Anlagenprojekte, sondern kommen schon jetzt der installierten Anlage bei OSR, einer weiteren installierten Anlage im Feld sowie drei weiteren in Planung befindlichen Anlagen zugute.
Die Entwicklungsfelder fĂŒr die Zukunft sind klar definiert und umfassen insbesondere die weitere Modularisierung und Standardisierung des Systems. Dies ermöglicht eine einfache Integration zusĂ€tzlicher Module und die Verbreiterung des Messbands, um den Durchsatz weiter zu erhöhen.
Die erfolgreiche Projektumsetzung ermöglicht es erstmals die direkte Schließung von metallischen Wertstoffketten innerhalb Deutschlands und Europas im großen Maßstab ohne Downcycling. Dies fördert die regionale Kreislaufwirtschaft, reduziert die AbhĂ€ngigkeit von externen Rohstoffquellen und erhöht gleichzeitig die Nachhaltigkeit in einer der energieintensivsten Branchen drastisch. Dies stĂ€rkt die WettbewerbsfĂ€higkeit der Branche, indem es Kosten senkt und gleichzeitig den ökologischen Fußabdruck minimiert.

Übersicht

Fördersumme

535.998,00 €

Förderzeitraum

16.06.2021 - 16.06.2023

Bundesland

Baden-WĂŒrttemberg

Schlagwörter