Kunststoffe sind aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Die weltweite Produktion liegt bei über 380 Millionen Tonnen pro Jahr. Ein beträchtlicher Anteil dieser Kunststoffe ist schwarz. Sie stellen jedoch aufgrund ihrer lichtabsorbierenden Eigenschaften eine große Herausforderung für das Recycling dar. Dies hat dazu beigetragen, dass die Recyclingquote für schwarze Kunststoffe niedrig ist, was zu einem wachsenden Umweltproblem führt.
Schwarze Kunststoffe werden in der Regel aus recycelten Materialien hergestellt, um Unvollkommenheiten oder Unstimmigkeiten in der Farbe zu verbergen. Ihre Herstellung trägt dazu bei, dass Kunststoffe nicht auf Mülldeponien landen, indem farbige Kunststoffe in neuen Anwendungen wiederverwendet werden. Die Ruß-Pigmentierung, die diesen Kunststoffen ihre schwarze Farbe verleiht, absorbiert jedoch auch Licht, so dass sie von der Nahinfrarot-Technologie (NIR), die üblicherweise in Sortiersystemen verwendet wird, nicht erkannt werden. Dies führt zu einer unsachgemäßen Sortierung, bei der schwarze Kunststoffe häufig aus dem Recyclingstrom ausgeschlossen und auf Deponien entsorgt werden. In einer Welt, in der Regierungen zunehmend strengere Recyclingvorschriften erlassen, stellt dies ein erhebliches Problem dar.
MWIR Hyperspektrale Bildgebung
Hier kommt die Hyperspektrale Bildverarbeitung (Hyperspectral Imaging, HSI) im mittleren Infrarotbereich (MWIR) ins Spiel: Während herkömmliche NIR-Systeme im Wellenlängenbereich von 0,9 bis 1,7µm arbeiten und schwarze Kunststoffe aufgrund der lichtabsorbierenden Ruß-Pigmente nur schwer erkennen können, arbeitet MWIR HSI im Spektralbereich von 3 bis 5µm und eröffnet damit neue Möglichkeiten zur Materialidentifizierung. Im MWIR-Bereich weisen Kunststoffe aufgrund ihrer molekularen Zusammensetzung unterschiedliche spektrale Merkmale auf. Dadurch ist es möglich, verschiedene Kunststoffe unabhängig von ihrer Farbe zu unterscheiden. Selbst schwarze Kunststoffe können damit zuverlässig identifiziert werden, da ihre Molekularstrukturen das Licht im MWIR-Spektrum unterschiedlich reflektieren. Durch die Erfassung der spektralen Details ermöglicht MWIR HSI eine genaue, optische Sortierung von schwarzen Kunststoffen in Echtzeit, wodurch die Recyclingeffizienz erheblich gesteigert wird.
Hyperspektrale MWIRBildverarbeitung
Die Hyperspektralkamera Specim FX50 ist die einzige Hyperspektralkamera auf dem Markt, die den gesamten MWIR-Spektralbereich von 2,7 bis 5,3µm abdeckt, der für die genaue Sortierung von schwarzen Kunststoffen erforderlich ist. Aufgrund dessen ermöglicht die Kamera eine schnelle und zuverlässige Sortierung von schwarzen Kunststoffen, Kautschuk sowie von nicht-schwarzen Kunststoffen und Gummis. Die Kamera wurde speziell für industrielle Anwendungen entwickelt und nutzt die Push-Broom-Technologie zur präzisen Erkennung von Kunststoffen und Gummi bei hohen Geschwindigkeiten, was eine Sortierung mit hohem Durchsatz auf Förderbändern ermöglicht. In einem realen Szenario kann sie bis zu 300kg Kunststoffflocken pro Minute mit einer Genauigkeit von annähernd 99% verarbeiten und so die Sortiergeschwindigkeit und -effizienz drastisch verbessern.
