Altholz-Recycling

Alt- und Restholz
© Peter Meinlschmidt / Fraunhofer WKI

Alt- und Restholz.

NIR-Sortieranlage des WKI.
© Fraunhofer WKI

NIR-Sortieranlage des WKI.

NIR-Sortieranlage im laufenden Betrieb
© Manuela Lingnau / Fraunhofer WKI

Ein Blick ins Innere der NIR-Sortieranlage im laufenden Betrieb.

Unter dem Sammelbegriff »Altholz« werden alle Hölzer oder Holzwerkstoffe verstanden, deren Lebensende als Produkt erreicht wurde und die somit unter den Abfallbegriff fallen.

Die Altholzverordnung sieht eine Einteilung in zwei Untergruppen vor, die Industrierestholz und Gebrauchtholz genannt werden. Erstere sind Reste aus der Holzbearbeitung, -verarbeitung oder Holzwerkstoffindustrie wie Sägespäne und sind nur Gegenstand der Verordnung, wenn sie nicht innerbetrieblich verwendet oder als Nebenprodukt vermarktet werden können und damit entsorgt werden müssen.

Letztere waren früher ein Produkt und können grob ihrem Ursprung nach in Verpackungsmaterialien, Abbruchholz, Holz aus dem Baugewerbe, Holz aus dem Siedlungsbereich und Holz aus der Industrie- bzw. Gewerbetätigkeit unterteilt werden. Dies ist insbesondere von Bedeutung, da die Altholzverordnung eine Zuordnung der anfallenden Althölzer im Regelfall nach dem Ort ihres Anfalls und ihrem Verwendungszweck vorsieht. Das Altholzaufkommen in Deutschland lag nach Zahlen des statistischen Bundesamtes zufolge bei ca. 11 Mio Tonnen im Jahr 2010. Da ca. 10% als gefährlicher Abfall oder A IV-Holz deklariert wurden, kann von ca. 10 Millionen Tonnen stofflich nutzbarem Altholz der Kategorien A I bis A III ausgegangen werden.

 

Derzeit findet die stoffliche Nutzung des Altholzes in Deutschland im Wesentlichen in der Holzwerkstoffindustrie zur Herstellung von Span- und Faserplatten statt. Während sich der Anteil in Deutschland von ca. 20% an Recyclingholz in den letzten Jahren kaum änderte, stieg er 2010⁄2011 auf 33% an. In vergleichbaren Ländern wie Großbritannien wurde ein Anteil von 55% und in Italien ein Anteil von 89% erreicht.

Ziel

Bislang nur unzureichend genutzte Rohstoffquellen sollen erschlossen werden – so z. B. die Hölzer der Kategorie A III und A IV, die nach der Altholzverordnung als belastet gelten. Diese Holzabfälle enthalten zusätzlich Kunststoffe wie PVC, Holzschutzmittel sowie schwermetallhaltige Farben. Selbst in diesem kontaminierten Lignocellulosematerial befindet sich eine nicht unbeträchtliche Menge verwertbaren Holzes, das es durch geeignete Trenn- und Sortierverfahren zu gewinnen gilt.

Um bei der Nutzung die gesetzlichen Grenzwerte einzuhalten, bedarf es bislang aufwändiger chemischer Analysen wie GC-MS, ICP-OES und IC.

Ziel ist ein Schnellerkennungsverfahren zu entwickeln, mit dessen Hilfe eindeutige Sortierkriterien, die eine Entscheidung zulassen, ob ein Altholz noch stofflich oder nur thermisch zu verwerten ist, einsetzbar werden. Dabei hat die Nahinfrarot (NIR)-Spektroskopie das Potenzial, einen Teil der aufwändigen Laboranalysen zu ersetzen.

Die Technik

Allgemeine Daten der Sortieranlage im Fraunhofer WKI

  • Hersteller: RTT-Steinert
  • Multiplexer-Spektroskop mit InGaAs-Detektor
  • Messung der diffusen Reflexion im Wellenlängenbereich 1400-1900 nm
  • 40 faseroptische Sensoren
  • Beleuchtung mit 4 x 300 W Halogenstrahler

 

Partikelgröße

  • minimal: 15 mm
  • maximal: 300 mm

 

Förderband

  • 600 mm Breite
  • Geschwindigkeit: max. 2 m/s

 

Auswurfsystem

  • Betrieb der Düsen mit Druckluft
  • Düsenleiste mit 40 Magnetventilen im Abstand von 15 mm
    • aus integriertem Kompressor
    • oder extern
  • Betriebsdruck: 5,5 bar
  • Luftverbrauch: ca. 600 Nl/min
  • regelbare Ausblasverzögerung und Ausblaszeit
  • 2-Wege-Sortierung

Die Ergebnisse

Mit der NIR-Spektroskopie lassen sich die verschiedensten Kunststoffe unterscheiden. Somit ist z. B. auch eine Differenzierung verschiedener WPC-Granulate (Wood Plastic Composite), die mit unterschiedlichen Kunststofftypen (PE, PP, PVC, PLA) hergestellt wurden, möglich. Dadurch ist eine sortenreine Trennung und Wiederverwertung dieses Thermoplasts durchführbar. Hierfür sind aufwändige mathematische Vorverarbeitungsschritte (Mittenzentrierung, spektrale und räumliche Filter, Entfernung spektral verrauschter Randbereiche) und zur Datenreduktion eine Hauptkomponentenanalyse (PCA) notwendig.

Bei Auswahl geeigneter Hauptkomponenten lassen sich alle Kunststoffe eindeutig voneinander unterscheiden und damit auch sortenrein sortieren.

Weiterhin ist z. B. eine Unterscheidung des reinen Altholzes oder der unbeschichteten Spanplatten von mit Melamin oder PVC beschichteten Spanplatten einfach zu realisieren. Eine Unterscheidung der Holzarten wie auch verschiedener organischer Holzschutzmittel scheint möglich zu sein.