Künst­li­che Intel­li­genz soll das Recy­cling von Kunst­stof­fen ver­bes­sern. Unter­neh­men Erema und SCCH Hagen­berg for­schen an ver­bes­ser­ter Kreis­lauf­wirt­schaft mit Digi­ta­li­sie­rung und KI im Fokus.

Jähr­lich fal­len welt­weit Mil­lio­nen Ton­nen an Plas­tik­ab­fäl­len an. Von 6.300 Mil­lio­nen Ton­nen sol­len Ana­ly­sen zufolge nur 570 Mil­lio­nen Ton­nen recy­celt wer­den. Die­ses Recy­cling von Kunst­stof­fen gilt jedoch als wesent­li­cher Teil der Kreis­lauf­wirt­schaft (Cir­cu­lar Eco­nomy). Dabei soll der Wert von Pro­duk­ten, Stof­fen und Res­sour­cen inner­halb der Wirt­schaft so lange wie mög­lich erhal­ten blei­ben bzw. mög­lichst wenig Abfall erzeugt werden. 

Durch intel­li­gen­tes Pro­dukt­de­sign, mehr Recy­cling und Wie­der­ver­wen­dung soll die­ser Kreis­lauf der Pro­dukt­le­bens­zy­klen zuneh­mend geschlos­sen und eine wirk­sa­mere Wert­schöp­fung und Nut­zung aller Roh­stoffe, Pro­dukte und Abfälle erreicht wer­den. Das Unter­neh­men Engi­nee­ring Recy­cling Maschi­nen und Anla­gen (Erema) und das Soft­ware Com­pe­tence Cen­ter Hagen­berg (SCCH) for­schen nun gemein­sam, wie digi­tale Tech­no­lo­gie und Künst­li­che Intel­li­genz die Recy­cling­quote erhö­hen können. 

Fle­xi­ble Anpas­sung der Recy­cling­pro­zesse auf ver­än­der­li­che Stoffströme
„Beim Kunst­stoff­re­cy­cling ist die Her­aus­for­de­rung, dass der zuge­führte Stoff­strom in sei­ner Zusam­men­set­zung (z.B. Form oder Ver­schmut­zungs­grad) sehr hete­ro­gen ist, aber am Ende die Rezy­k­late eine gleich­blei­bend hohe Qua­li­tät haben müs­sen, um sie wie­der­ver­wen­den zu kön­nen“ erklärt Sophie Pach­ner von Erema. „Für ein hoch­qua­li­ta­ti­ves Rezyklat bedarf es neben einer prä­zi­sen Abfall­sor­tie­rung auch einer fle­xi­blen Anpas­sung der Recy­cling­pro­zesse auf ver­än­der­li­che Stoff­ströme“, so Pachner. 

Bei Erema sind Anga­ben zufolge aktu­ell rund 7.000 Maschi­nen im Ein­satz, pro Jahr wer­den über 14 Mil­lio­nen Ton­nen hoch­wer­ti­ges Gra­nu­lat pro­du­ziert. Das Aus­gangs­ma­te­rial wird sor­tiert, zer­klei­nert, gewa­schen vor­be­rei­tet, extru­diert, ent­gast, gefil­tert und zu Rera­nu­lat ver­ar­bei­tet. In Zukunft sol­len nun Assis­tenz­sys­teme eine kon­stante Pro­dukt­qua­li­tät sichern, Mus­ter in Daten erken­nen, bei Anoma­lien war­nen und ent­spre­chende Pro­gno­se­mo­delle entwickeln. 

Die Digi­ta­li­sie­rung von Wertschöpfungsketten
„Wir brin­gen hier unsere Exper­tise in den Berei­chen Daten­in­te­gra­tion, Wis­sens­extrak­tion und Pro­zess­op­ti­mie­rung ein“ erklärt Bern­hard Freu­den­tha­ler, COO am Soft­ware Com­pe­tence Cen­ter Hagen­berg (SCCH). Ent­lang der Wert­schöp­fungs­kette arbei­ten ver­schie­dene Unter­neh­men zusam­men. Wert­stoff­sam­mel­stel­len, Unter­neh­men, die den Müll kau­fen, die Sor­tie­rung vor­neh­men und dann die Unter­neh­men, die die Rezy­k­late herstellen. 

Eine beson­dere Her­aus­for­de­rung beim Daten­ma­nage­ment stellt die Nach­ver­folg­bar­keit der Stoff­ströme ent­lang der Wert­schöp­fungs­kette dar. „Bei einer unter­neh­mens­über­grei­fen­den Daten­ana­lyse wol­len die betei­lig­ten Unter­neh­men oft die Daten nicht preis­ge­ben. Hier ent­wi­ckeln wir pri­vat­sphär­en­er­hal­tende Metho­den zur Daten­samm­lung, um in Zukunft einen ganz­heit­li­chen Blick auf Wert­schöp­fungs­ket­ten zu bekom­men“, so Freudenthaler.

Erklär­bare Künst­li­che Intelligenz
Zur Visua­li­sie­rung und Ana­lyse der Pro­zess­da­ten hat das SCCH ein Dash­board ent­wi­ckelt. „Hier brin­gen wir im Bereich Data Sci­ence unsere Exper­tise von auto­ma­ti­sier­ter Mus­ter­er­ken­nung und Ana­lyse von kom­ple­xen Zusam­men­hän­gen ein und dazu die lang­jäh­rige Erfah­rung von Machine Lear­ning Metho­den für die Ana­lyse von Pro­zess­da­ten“, ergänzt Freu­den­tha­ler. „Geht es aber um kom­plexe Vor­gänge wie beim Kunst­stoff Recy­cling­pro­zess, braucht es auch kom­plexe, nicht­li­neare Modelle und um diese ver­ständ­lich und nach­voll­zieh­bar zu machen, ver­wen­den wir Explainable AI, also erklär­bare Künst­li­che Intel­li­genz“, erläu­tert Freudenthaler. 

Erema und das SCCH sind Pro­jekt­part­ner im Leit­pro­jekt circ­PLAST-mr, wel­ches sich mit dem mecha­ni­schen Recy­cling von Kunst­stof­fen beschäf­tigt und im Pro­jekt CHASE, bei dem es um die che­mi­sche Pro­zess­in­dus­trie geht. Das Soft­ware Com­pe­tence Cen­ter Hagen­berg (SCCH) wurde im Jahr 1999 als Spin-off durch die Johan­nes Kep­ler Uni Linz (JKU) gegrün­det und zählt heute 120 Mit­ar­bei­te­rIn­nen. Die EREMA Engi­nee­ring Recy­cling Maschi­nen und Anla­gen GmbH wurde 1983 in Ans­fel­den bei Linz gegrün­det und ist Welt­markt­füh­rer in der Ent­wick­lung und Her­stel­lung von Kunst­stoff­re­cy­cling-Anla­gen und ‑kom­po­nen­ten. Rund 7.000 EREMA Recy­cling-Sys­teme sind der­zeit welt­weit im Einsatz.