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Ein hochwertiges Recycling von Wertstoffen aus
gebrauchten Verpackungen erfordert eine sortenreine Trennung, vorrangig
in Bezug auf Material, in einigen Fällen auch nach der Verwendung
und der Farbe. Dies wird vor allem für Wertstoffe aus der Sammlung
Dualer Systeme praktiziert, aus denen mit Sortieranlagen werthaltige
Sortierfraktionen gewonnen und für
das Recycling bereitgestellt werden. Das Sortiergut kann auch aus
Rückläufen von
Pfandsystemen oder ähnlichen
Materialströmen
aus Gewerbeabfällen
stammen. In diesen Fällen
besteht es aus einem hohen Anteil an Kunststoffverpackungen die vermischt
mit anderen Inhaltsstoffen wie z.B. Getränkekartons, anderen Karton-
und Papierverpackungen, Dosen, anderen Wertstoffen und nicht verwertbaren
Abfällen
vermischt sein können. Ähnliche Stoffgemische
mit mehreren verschiedenen Kunststoffen können auch in der Aufbereitung
von alten elektrischen und elektronischen Geräten und Altautos entstehen.
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Gegenwärtig sind Sortieranlagen besonders in
der Sortierung von Wertstoffströmen
aus Dualen Systemen verbreitet. Dabei wird zumeist das Sortiergut
zunächst
einem Dosiersystem zugeführt,
welches die Sortieranlage mit einem gleichmäßigen Materialstrom versorgt.
Danach folgt in der Regel eine Vorsortierung über Siebe mit der vor allem
großformatige
Objekte und Feingut vom übrigen
Sortiergut abgeschieden werden. Daran schließt sich häufig eine Windsichtung an,
um somit das so genannte Leichtgut, flächiges Material, vor allem
Folien, abzutrennen. Aus diesem Leichtgut wird durch Nachsortierung,
die entweder händisch
oder automatisch erfolgen kann, eine Folienfraktion gewonnen. Der durch
die Windsichtung nicht abgetrennte Sortiergutstrom gelangt auf die
Hauptsortierstrecke. Auf dieser Hauptsortierstrecke werden die metallhaltigen
Bestandteile abgeschieden, wobei die ferromagnetischen Bestandteile
als FE-Fraktion überwiegend
mittels Magnete und die Nichteisenmetalle mittels Wirbelstromabscheider
aus dem Sortiergutstrom abgetrennt werden. Die Fraktionen der Getränkekartonagen
und der Kunststoffverpackungen, teilweise auch getrennt nach Kunststoffart,
teilweise auch Papier, Pappen und Kartonagen werden außerdem als
werthaltige Fraktionen aus dem Hauptsortiergutstrom entweder händisch oder
automatisch mit Anlagen zur Sortierung vermischter Kunststoffabfälle abgetrennt.
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Für
die Sortierung sind Maschinen, die auf der Grundlage der Materialidentifikation
durch Messung im nahen Infrarotbereich (NIR) die Sortierung ermöglichen,
verbreitet. Dabei wird das Material dosiert einem Förderband
zugeführt
und nach dem Durchlaufen einer Beschleunigungsstrecke im hinteren
Teil des Förderers
durch ein Nah-Infrarot- Detektionssystem
identifiziert. Um die Sortierung auf breiten Bändern zu ermöglichen,
wird die Identifikation des Materials mit einer Lagebestimmung des
Objektes verknüpft.
Dafür werden
entweder Scanner, Multiplexer oder Bildverarbeitungssysteme verwendet. Die
Information zur Lage und Material eines Objektes wird genutzt, um
bestimmte Objekte nach vorgegebener Klassifikation, wie z.B. einer
Kunststoffart, aus dem Materialstrom auszuschleusen. Dies geschieht in
der Regel durch gezielte Druckluftimpulse, durch welche die Abwurfrichtung
des Objektes vom Sortierband verändert
wird. Für
diese Ausschleusung des Materials werden Leisten nebeneinander quer
zur Förderrichtung
angeordneter Druckluftdüsen
verwendet, die über
Magnetventile gespeist werden. Durch die Anordnung der Druckluftleisten
oberhalb oder unterhalb der Wurfparabel des Materials lässt sich
die Flugkurve des Sortiergutes gezielt verkürzen bzw. verlängern und
somit der Sortiergutstrom gezielt trennen. Neuere Maschinen sind
auch in der Lage mit zwei Druckluftleisten, die entweder nacheinander oder
mit verschiedenen Abwurfrichtungen angeordnet sind, den Sortiergutstrom
in drei Teilströme
zu trennen. Prinzipiell können
mit einer noch größeren Anzahl
von Düsenleisten
noch mehr Teilströme
erzeugt werden, wobei hier zusätzliche
Maßnahmen zur
Lagebestimmung der Objekte erforderlich werden.
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Die Kosten eines solchen Sortiergerätes werden
maßgeblich
durch das Nah-Infrarot-Detektionssystem
bestimmt. Gleichzeitig wird die Leistungsfähigkeit dieser Detekionssysteme
in Bezug auf die Nutzbreite und den Informationsgehalt der Messung nur
teilweise ausgenutzt. Bei der Sortierung von Kunststofflaschen wird
zusätzlich
oftmals eine Trennung nach der Farbe erforderlich. Vorwiegend werden
dabei transparente, naturfarbene Objekte oder Objekte gleicher Farbe
abgeschieden. Auch hier wird der Identifikation der Farbe des Objektes
eine Lageinformation zugeordnet. Der Austrag der gewünschten
Objekte erfolgt gleichfalls durch gezielte Druckluftimpulse.
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Kombinierte Detektionssysteme aus
Nah-Infrarot-Detektionssytemen, Farbbildverarbeitungssystemen und
anderen Sensoren ermöglichen
heute auch die Sortierung auf der Grundlage verschiedenster Material-,
Form-, und Farbmerkmale der Objekte, auch einschließlich Helligkeit,
Transparenz, Glanz, Textur, Dicke, Feuchtegehalt.
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Gegenwärtig werden Anlagen betrieben,
die unter Nutzung mehrerer automatischer Sortiergeräte, die
kaskadiert und verzweigt angeordnet und durch aufwendige Fördertechnik
miteinander verbunden werden, eine Sortierung nach Material und
Farbe ermöglichen.
Hierbei kommen auch Bildverarbeitungssysteme zur Identifikation
und Abscheidung von Störstoffen
zum Einsatz, die auf Grundlage charakteristischer Form identifiziert
werden. Eine solche Anlage ist in WO0200204185A1 und DE0010115781A1
beschrieben. Derartige Anlagen ermöglichen hohe Durchsatzleistungen,
erfordern jedoch einen hohen technischen Aufwand. Jede Sortierfraktion
erfordert hier eine separate Sortiermaschine, wobei die Sortierfraktionen
teilweise mit zusätzlichen
Maschinen nachgereinigt werden, um die erforderlichen Reinheiten
zu erreichen. Dabei werden die einzelnen Sortierstufen entweder
als Positivsortierung, bei der das erwünschte Material aktiv ausgetragen
wird oder als Negativsortierung, bei der zur Gewinnung einer Fraktion
der gewünschten
Stoffe die unerwünschten
Bestandteile aus dem Sortiergutstrom mit dem Düsensystem aktiv abgeschieden
werden, ausgeführt.
Die Positivsortierung hat den Vorteil, dass die hier erreichbaren
Reinheiten in der aktiv ausgetragenen Fraktion der erwünschten
Stoffe höher
ist als in der Negativsortierung. Vor allem bedingt durch Objekte im
Sortiergut, die entweder nicht identifiziert wurden oder auf Grund
ihrer Form und ihres Gewichtes nicht aktiv ausgetragen werden können, wird
die Reinheit in der Fraktion der gewünschten Stoffe bei einer Negativsortierung
negativ beeinflusst. Insofern der Anteil dieser Objekte im Sortiergutstrom
gering und mehr als die Hälfte
der im Sortiergutstrom enthaltenen Objekte der Fraktion der erwünschten
Stoffe zugehörig
sind, bietet die Negativsortierung Vorteile in Hinsicht des Energieverbrauches
bei der Sortierung und der Ausbeute an erwünschten Stoffen. Die Vielzahl
der hier eingesetzten Maschinen ist mit einem hohen Aufwand verbunden.
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In EP 0876852A1 und DE 69520757T2
sind im Zusammenhang mit der Sortierung mit polymerbeschichteten
Kartonagen auch Möglichkeiten
für die mehrfache
Sortierung von Sortiergutströmen
mit einem Sortiergerät
beschrieben. Hierbei durchläuft
der Sortiergutstrom auf einem längsgeteilten
Förderband zunächst die
Detektionsstation und anschließend eine
Auswurfstation, mittels welcher die gewünschten Gegenstände ausgetragen
werden. Vor allem Fehler beim Austrag führen zur Verunreinigung dieses
ausgetragenen Materials. Aus diesem Grund wird das Material auf
die andere Seite des Förderers nochmals
aufgegeben und wird nach gleichen Kriterien nochmals detektiert
und ausgetragen. Der Nachteil dieses Prinzips besteht darin, dass
die in der ersten Sortierung erzeugte, vorwiegend aus dem erwünschten
Material bestehende Fraktion, nach gleichen Kriterien nochmals sortiert
wird und damit der Hauptanteil des Materials ausgetragen werden muss.
Dies bedingt neben einem hohen Druckluftverbrauch in der Sortierung
auch eine verringerte Ausbeute in der Fraktion der erwünschten
Stoffe durch Objekte, auf Grund unzureichender Detektion oder ihrer
Form und Lage nicht erfasst werden.
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Das von der Firma MSS Inc., USA,
angebotene Sortiergerät
Aladdin kombiniert Sensorik für
die Identifikation von Farbe und Material des Objektes und ermöglicht die
Sortierung in drei Fraktionen, indem eine Düsenleiste oberhalb, die zweite
unterhalb der Flugkurve des Materials angeordnet sind. Damit ist
die Sortierung auf zwei farblich und stofflich definierte Fraktionen
und eine Restfraktion begrenzt, eine Nachreinigung der Sortierfraktionen
erfolgt nicht.
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Eine weitere Möglichkeit zur Sortierung in mehrere
Fraktionen erwünschter
Stoffe unter Nutzung einer Detektionsstation nutzt ein System der Firma
Waagner-Biro Binder AG, Österreich.
Dabei wird das Sortiergut auf einem Sortierband durch einen Sensor
bewegt, wobei den Objekten ein Material sowie seine Lage auf dem
Band zugeordnet wird. Je nach Material des Objektes erfolgt der
Austrag auf verschiedene, oberhalb des Sortierbandes nacheinander
angeordnete Austragsbänder.
Für den
Austrag werden Reihen von Druckluftdüsen verwendet, die unterhalb
des perforierten Bandes angeordnet sind und einen gezielten Austrag
des Sortiergutes ermöglichen.
Ein Nachteil dieser Lösung
liegt in dem perforierten Sortierband, welches zur Verschmutzung neigt.
Ein weiterer Nachteil ist die geringere Ausbeute und Reinheit der
Sortierfraktionen, da durch die Vielgestaltigkeit des Sortiergutes
ein gezielter Austrag auf die oberhalb des Sortierbandes angeordneten
Austragsbänder
schwierig ist. Auch hier erfolgt keine Nachreinigung einzelner Fraktionen
des Sortiergutes.
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Der Nachteil der bekannten Sortierverfahren und
Einrichtungen besteht darin, dass entweder die Reinheit der Fraktion
der erwünschten
Stoffe, bedingt durch einstufige Sortierprozesse, nicht ausreicht oder
hohem technischen Aufwand und/oder hohem Energieverbrauch verbunden
ist.
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Der im Schutzanspruch 1 angegebenen
Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Sortieranlage für Objekte
wie gebrauchte Verpackungen zu schaffen, welche die Sortierung der
Objekte nach Material und/oder Form und/oder Farbe in mindestens
zwei Fraktionen mit hoher Reinheit und einer hohen Ausbeute bei
technisch und energetisch vertretbarem Aufwand ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch
gelöst,
das der Sortiergutstrom zunächst
durch die Detektionsstation der ersten Sortierstufe transportiert
und danach durch mindestens zwei Austragssysteme der Sortiergutstrom
in mindestens drei Teilströme
getrennt wird. Die Teilströme
der mindestens zwei Sortierfraktionen werden nach unterschiedlichen
Kriterien bezüglich
des Materials und/oder der Farbe und/oder der Form der Objekte gebildet
und können,
bedingt durch Fehlidentifikationen oder Fehlausträge, auch
geringe Mengen anderer Objekte beinhalten. Die verbleide Restfraktion
besteht aus dem Teilstrom des Sortiergutes mit den Objekten, die entweder
keiner der Sortierfraktionen zugeordnet wurden oder durch die Austragssystem
nicht in die zugeordnete Sortierfraktion ausgetragen werden konnten.
Zumindest die Sortierfraktionen, deren Reinheit deren Reinheit nach
diesem ersten Sortierschritt nicht ausreichend ist, wird einer zweiten
Sortierstufe zugeführt.
Dazu wird ein in Bahnen unterteiltes System verwendet, wobei für jede zu
sortierende Fraktion eine Bahn verwendet wird, so dass die Sortierfraktionen)
und die Restefraktion getrennt voneinander durch die Detektionsstation
der zweiten Sortierstufe transportiert werden. Jeder Bahn ist zumindest
ein Auswurfsystem zugeordnet. Zumindest ein einer Sortierfraktion
zugeordnetes Austragssystem wird dazu genutzt, die Reinheit der
Sortierfraktion zu erhöhen.
Dabei werden Fehlwürfe
aus der ersten Sortierstufe aus dieser Fraktion ausgetragen. Durch Kombination
einer Positivsortierung der gewünschten
Objekte in der ersten Sortierstufe in Kombination mit einer Negativsortierung
in der zweiten Sortierstufe entsteht eine Fraktion mit hoher Reinheit
unter optimierten Betriebskosten. Insofern die in dieser Sortierstufe
ausgetragenen Objekte größere Anteile
von Objekten enthalten, die normalerweise den in der ersten Sortierstufe
erzeugten Sortierfraktionen zugehörig sind, erfolgt die Rückführung dieses
Stoffstromes in den Sortiergutstrom vor der ersten Sortierstufe,
anderenfalls vorzugsweise in den Stoffstrom der Restefraktion vor
der zweiten Sortierstufe. Durch diese Rückführung können die Verluste von Objekten werthaltiger
Fraktionen vermindert werden.
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Der Bahn der Restefraktion ist gleichfalls mindestens
ein Austragssystem zugeordnet. Dieses Austragssystem dient dazu,
werthaltige Stoffe aus dem Restestrom zu gewinnen. Schließen sich
keine weiteren Sortierstufen an, wird dieser Austrag genutzt, um
die in der vorhergehenden Sortierstufe nicht erfassten Objekte der
Sortierfraktionen abzuscheiden und erneut der ersten Sortierstufe
zuzuführen.
Damit kann die Ausbeute von gewünschten
Objekte der Sortierfraktion erhöht
werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der
Erfindung ist im Schutzanspruch 2 angegeben.
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Die Weiterbildung nach Schutzanspruch
2 ermöglicht
die Abscheidung von Störstoffen
oder weiteren gewünschten
Objekten aus der Restefraktion.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung
der Erfindung ist im Schutzanspruch 3 angegeben.
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Die Weiterbildung nach Schutzanspruch
3 ermöglicht
die Erzeugung mindestens einer weiteren Fraktion gewünschter
Objekte und verbessert die Ausbeute des Gesamtsystems.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird anhand der 1 erläutert.
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Die Zuführung des Sortiergutes, ein
Gemisch aus gebrauchten Verpackungen mit Kunststoffflaschen und
anderen Objekte aus Polyethylenterephtalat (PET), Polyethylen (PE),
Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Getränkekartons (GKN) und Polyvinylchlorid
(PVC) sowie Silikonkartuschen (SK) und nicht zuzuordnenden Reststoffen
(RE) erfolgt auf das Beschleunigungsband 1. Aus dem Sortiergutstrom
sollen die Sortierfraktionen PP und PS als Fraktionen mit hoher
Reinheit, die Fraktionen PET, PE und GKN als Fraktionen mittlerer
Reinheit und eine Restefraktion RE, befreit von Störstoffen
PVC und SK erzeugt werden. werden.
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Der Sortiergutstrom durchläuft auf
einem Förderband 1 zunächst durch
die mit einem Nah-Infrarot-Sensorsystem
ausgestattete Detektionsstation 2 der ersten Sortierstufe.
Durch das erste Austragssystem 3 wird die Fraktion PP1
ausgetragen. Das zweite Austragssystem 4 der ersten Sortierstufe
trägt die
Fraktion PS1 aus. Diese Fraktionen und die Fraktion der nicht ausgetragenen
restlichen Objekte RE1 gelangen auf getrennte Bahnen des Förderbandes 5 der
zweiten Sortierstufen und durchlaufen die Detektionsstation 6 der
zweiten Sortierstufe, die wiederum mit einem Nah-Infrarot-Sensorsystem
ausgestattet ist. Das Austragssystem 7 der zweiten Sortierstufe wird
im Bereich der Bahn der Sortiertraktion PP1 dazu genutzt, Objekte
die der Fraktion PP nicht zuzuordnen sind auszutragen. Im Bereich
der Bahn der Sortierfraktion PS1 wird das Austragssystem 7 dazu genutzt,
die der PS-Fraktion nicht zugehörigen
Objekte auszutragen. Die gereinigte PP Fraktion gelangt danach in
den Bunker 10, die gereinigte PS-Fraktion in den Bunker 11.
Das Austragssystem 7 wird im Bereich der Bahn der Fraktion
RE1 dazu genutzt, Objekte der Fraktionen PET und PE als gemischte
PET/PE-Fraktion auszutragen. Ein weiteres Austragssystem 8 im
Bereich der Bahn der Fraktion RE1 wird dazu genutzt, die Fraktion
GKN auszutragen, die im Auffangbehälter 9 der Fraktion
GKN gesammelt wird. Der nicht ausgetragene Teil RE2 der Restefraktion
RE1 wird zusammen mit den aus den Fraktionen PP1 und PS1 ausgetragenen
Objekten einer Bahn des Förderers 12 der
dritten Sortierstufe zugeführt.
Die andere Bahn des Förderers 12 wird
genutzt, um die in der vorhergehenden Sortierstufe ausgetragenen
PET und PE Objekte durch die Detektionsstation 13, mit
einem Nah-Infrarot-Sensorsystem in Kombination mit einem Farbbildverarbeitungssystem,
der dritten Sortierstufe zu fördern.
Das Austragssystem 15 der dritten Sortierstufe im Bereich
der Bahn der gemischten PET/PE-Fraktion
genutzt, PE-Objekte, unter Ausschluss von Silikonkartuschen SK,
aus dem Sortiergutstrom abzutrennen. Damit entsteht eine PE-Fraktion,
die im Auffangbehälter 16 der
Fraktion PE gesammelt wird. Das Austragssystem 15 wird
im Bereich der Bahn der Restefraktion RE2 genutzt, um Objekte, die
den Sortierfraktionen PE, PP, PS, GKN, PET unter Ausschluss stark
eingefärbter
PET-Objekte, Silikonkartuschen SK und PVC zuzuordnen sind, ausgeschleust
werden. Die ausgeschleusten Objekte werden über die Förderer 20 und 21 auf
den Förderer 1 der
ersten Sortierstufe zurückgeführt. Das
zweite Austragssystem 14 der dritten Sortierstufe wird
im Bereich der Bahn der Restefraktion RE 2 dazu genutzt,
Objekte aus PVC und Silikonkartuschen als Störstoffe abzuscheiden und in
den Auffangbehälter 23 für PVC und
SK abzugeben. Die verbleibende Restfraktion RE gelangt, entfrachtet von
Störstoff
und gewünschten
Objekten, im Auffangbehälter 22 der
Restefraktion RE. Das Austragssystem 14 der dritten Sortierstufe
im Bereich der Bahn der gemischten PET/PE-Fraktion genutzt, um stark eingefärbter PET-Objekte
und nicht der PET-Fraktion zugehörige Objekte
auszutragen. Diese Objekte werden über die Förderer 18 und 19 auf
den Förderer 12 der
dritten Sortierstufe auf die Bahn der Restefraktion RE2 zurückgeführt. Die
nicht ausgetragenen Objekte dieser Bahn gelangen in den Auffangbunker 17 der PET-Fraktion.