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Die Ausgangssituation: Was ist die ökologische Herausforderung?
Verpackungen aus Kunststoff wie PET oder PE werden aus Erdöl hergestellt. Aufgrund ihrer Eigenschaften sind sie resistent gegen viele Umwelteinflüsse und Chemikalien. Das erschwert jedoch gleichzeitig ihre Zersetzung auf natürliche Art und Weise. Zur Reduktion von Abfall und zur Schonung wertvoller Ressourcen und ihrer optimalen Reintegration in den Materialkreislauf ist Recycling enorm wichtig. Das werkstoffliche Recycling von Kunststoffen erfolgt überwiegend durch mechanische Verfahren. Hierzu werden Kunststoffabfälle nach Arten sortiert, gereinigt und aufbereitet. Vor allem die Sortenreinheit ist von großer Bedeutung für eine hohe Recyclingquote. Jedoch, ist der der Sortiervorgang heutzutage sehr aufwendig und fehlerbehaftet. Häufig wird einer automatisierten Sortieranlage eine manuelle Sortierung oder Kontrollsortierung vor- oder nachgeschaltet.
Die Idee: Welchen Beitrag kann KI konkret leisten?
Ziel des Projektes RecycleBot ist es, die Recyclingquote von Kunststoffabfällen zu erhöhen, indem der Sortiervorgang mittels Künstlicher Intelligenz optimiert wird. Damit geht ein erhöhter Nutzungsgrad von Kunststoffen aus Verpackungs- und Gewerbeabfällen einher. Hierzu werden zusätzlich zu großen automatisierten Sortieranlagen kleinere kollaborative Roboter (RecycleBot) eingesetzt, die bisher manuell durchgeführte Tätigkeiten übernehmen können. Die Basis für diese Arbeit sind so genannte Deep-Learning (DL) Algorithmen. Sie verbessern den gesamten Recyclingvorgang, indem sie die unterschiedlichen Kunststoffarten besser voneinander unterscheiden und die Sortierung nicht nur erleichtern, sondern auch weniger fehleranfällig machen. Des Weiteren wird ein Fokus auf neue und kritische Kunststoffe sowie komplexe Verbundverpackungen gelegt.
Der Ausblick: Welchen Leuchtturmcharakter hat das Projekt?
Der RecycleBot kann die Recyclingquote von kunststoffbasierten Verpackungs- und Gewerbeabfällen aus dem Dualen System erhöhen. Es ist zudem zu erwarten, dass künftig vermehrt Biokunststoffe, die biobasiert oder biologisch abbaubar sind, zum Einsatz kommen. Diese werden bei der Entwicklung des RecycleBot bereits berücksichtigt. Bei der Entwicklung stehen außerdem die Mensch-Roboter-Kollaboration und das Konzept „Human Supervisory Control“ im Vordergrund: Mitarbeiter*innen aus der Abfallbewirtschaftung werden in die Entwicklung einbezogen, um KI und menschliche Erfahrung synergetisch zu nutzen. Ein Schwerpunkt liegt auf der Mensch-Maschine-Schnittstelle zur KI-Visualisierung, um beherrschbare selbst-organisierende Systeme zu ermöglichen. Dadurch sind die Mitarbeiter*innen stets in der Lage, die Entscheidungen des Systems zu überprüfen und zu kontrollieren. Damit trägt das Projekt zu einer zukunftsfähigen Kreislaufwirtschaft bei.
