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Spektroskopie 46 www labo de 11 2024 Etwa ein Viertel der im Elektroschrott enthaltenen Materialien sind Kunststoffe Die Herausforderung beim Recycling besteht in der Identifizierung der Polymertypen um sie anschließend selektiv sortieren und funktionserhaltend aufbereiten zu können Der grob zerkleinerte Elektroschrott landet in den Sortieranlagen der Recycler auf Förderbändern und wird von Infrarotsensoren gescannt Dabei werden schwarze Kunststoffe nicht erkannt Forschenden des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourc e n t e c h n o l o g i e HIF einem Institut des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf HZDR ist es gelungen durch die Kombination verschiedener Sensoren Kunststoffe spezifisch zu charakterisieren Angewendet im Industriemaßstab könnten so mehr Kunststoffe besser aufbereitet und dem Kreislauf wieder zugeführt werden Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen des HIF haben 23 Polymere mit bildgebenden und punktuell messenden Spektralsensoren untersucht und die entscheidenden Parameter zur Unterscheidung der Typen identifiziert Eine zusätzliche Herausforderung stellt die hohe Geschwindigkeit dar mit der sich die Polymere auf dem Förderband bewegen Die Sensoren müssen die Bestandteile entsprechend schnell erfassen und charakterisieren um den Weg für die optimale Weiterverarbeitung zu finden Auf die Kombination kommt es an Gearbeitet wurde mit hyperspektralen Bildsensoren HSI die Bilddaten mit mehreren hundert Farbkanälen erfassen Außerdem wurde Raman-Spektroskopie eingesetzt bei der das Material mit einem Laser bestrahlt wird um eine materialspezifische Lichtstreuung zu erzeugen Das resultierende Spektrum lässt Rückschlüsse auf das untersuchte Material zu Weiterhin wurde ein FTIR-Spektrometer Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer eingesetzt das sich durch hohe spektrale Auflösung und den weiten Detektionsbereich auszeichnet Der FTIR-Detektionsbereich wurde durch ein hochauflösendes Spektroradiometer im sichtbaren bis kurzwellen-Infrarot ergänzt Mit manuellen Punktsensoren war die erfolgreiche Validierung der Ergebnisse aus den bildgebenden Sensoren möglich „Die Untersuchung hat gezeigt dass keiner der Sensoren allein in der Lage ist alle Kunststoffverbindungen zu identifizieren und gleichzeitig die betrieblichen Anforderungen der Industrie zu erfüllen Die Ergebnisse belegen die gute Eignung von HSI-Sensoren für die spezifische Identifizierung von transparenten und hellen Kunststofftypen Die Raman-Spektroskopie ermöglichte die Identifizierung aller Polymere und repräsentativen Messpunkte unabhängig von dem Vorhandensein von schwarzen Pigmenten Die Experimente zeigten zudem die erfolgreiche Typenbestimmung auch bei kurzen Signal-Integrationszeiten von 500 Millisekunden Die optimale Charakterisierung der Kunststoffe wird mit der Kombination aus Bildgebung und Punktmessungen erreicht“ fasst HIF-Wissenschaftlerin Dr Andréa de Lima Ribeiro die Ergebnisse zusammen Publikation Andréa de Lima Ribeiro Margret C Fuchs Sandra Lorenz Christian Röder Johannes Heitmann Richard Gloaguen Multisensor characterization for an improved identification of polymers in WEEE recycling Waste Management Volume 178 2024 https doi org 10 1016 j wasman 2024 02 024 Quelle Helmholtz-Zentrum Dresden – Rossendorf Ergebnisse aus verschiedenen spektroskopischen Methoden in Kombination liefern umfassende Informationen Polymercharakterisierung über Multisensorsystem Die Materialien bewegen sich auf der Förderband-Teststrecke mit bis zu einem Meter pro Sekunde während sie von verschiedenen Sensoren gescannt werden Bild Dr Fuchs Margret