ImnirE² Implementierung nahinfrarotgestützter Echtzeitanalytik für Ersatzbrennstoffe

Aufbau und Prozesse einer Nahinfrarot-Sortiermaschine

Vor dem Hintergrund knapper werdender Ressourcen sowie der globalen Erwärmung, hervorgerufen durch Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan, ist es u. a. notwendig, Abfälle effizienter aufzubereiten und enthaltene Sekundärrohstoffe kaskadisch zu nutzen.

Neben der stofflichen Verwertung kommt hierbei auch der energetischen Verwertung von aufbereiteten Abfällen als Ersatzbrennstoffe (EBS) eine relevante Bedeutung zu. Die energieeffiziente Ersatzbrennstoffnutzung trägt einerseits zur Einsparung von Primärressourcen und andererseits, mit einem hohen Anteil an biogenem Kohlenstoff, zur globalen CO₂-Minderung bei. Verbunden damit sind Einsparung von Emissions-Zertifikaten und die damit verbundenen  Kosten für den Betreiber einer (Mit-)Verbrennungsanlage. Wichtige Voraussetzung ist hierfür die Qualitätssicherung beim EBS-Hersteller und -Verwerter.

Die Überwachung der Ersatzbrennstoffqualität erfolgt derzeit im Regelfall durch chemische Analysen beim Aufbereiter und/oder beim. Neben den verschiedenen Einflussfaktoren auf die Repräsentativität der chemischen Analytik weist diese Art der Qualitätssicherung zusätzlich den großen Nachteil auf, dass die Ergebnisse erst mit mehr oder weniger großer zeitlicher Verzögerung (bis zu zwei Wochen) vorliegen. So ist ein direkter Einfluss auf die Qualität des Stoffstroms beim Aufbereiter oder des eingesetzten Brennstoffs beim Verwerter nicht möglich.

Aus diesem Grund hat das Unternehmen TOMRA Sorting die bei der Abfallaufbereitung zur Stoffseparation etablierte Nahinfrarottechnik weiterentwickelt. Durch die Integration eines Softwaremoduls ist es möglich, über ein indirektes (statistisches) Berechnungsverfahren, die für Qualitätssicherung relevanten Parameter (i. W. Heizwert, Wassergehalt, Konzentrationen bestimmter Schwermetalle, biogener Anteil) in Echtzeit zu bestimmen. Im Rahmen eines laufenden, vom BMBF geförderten Forschungsprojektes konnten bereits relevante Grundlagendaten für das System erhoben und im Technikumsmaßstab erste Versuche zur Echtzeitanalytik von Ersatzbrennstoffen erfolgreich durchgeführt werden.  

Für eine großtechnische Umsetzung besteht hinsichtlich der softwaretechnischen und infrastrukturellen Systemintegration jedoch noch erheblicher, weitergehender Forschungsbedarf.

Ziel des Projektes ist die Analyse peripherer Einflussfaktoren, um eine großtechnische Implementierung nahinfrarotbasierter Echtzeitanalytik für Ersatzbrennstoffe zu realisieren und somit den hier dargestellten Lösungsansatz zur Marktreife zu führen.

Für eine erfolgreiche und optimale verfahrenstechnische Einbindung und Kalibrierung des Systems in EBS-Produktions- und Verwertungsanlagen sollen im Rahmen des Projektes

• relevante Einflussfaktoren untersucht (z. B. Bypass-, Material-, und Korngrößeneffekte),
• notwendige softwaretechnische Werkzeuge entwickelt (Datenbanken, Berechnungstools, Modelle zur Stoffflusssimulation) und 
• eine dezidierte Handlungsanleitung für die Systemumsetzer und -nutzer konzipiert werden.