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November 27, 2019

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Sind Roboter die Zukunft des Recyclings?
Sind Roboter die Zukunft des Recyclings?

Können Roboter uns beim Recycling helfen?

Laut einem Bericht der Weltbank aus dem Jahr 2018 ist zu erwarten, dass die weltweite Abfallmenge bis 2050 um 70 Prozent ansteigen wird, wenn nicht umgehend Maßnahmen gegen diese Entwicklung getroffen werden. Selbst wenn einzelne Bürger ihren Müll korrekt trennen, bleibt die Menge an recyclingfähigen Stoffen, die tatsächlich einer Wiederverwendung zugeführt werden, praktisch vernachlässigbar im Vergleich zu der Menge, die auf Mülldeponien landet. In diesem düsteren Szenario leuchtet ein Hoffnungsschimmer: Innovative Roboterlösungen, die Müll sortieren, um wiederverwertbare Materialien zu erkennen und vor der Deponie zu retten.

Jeder von uns kennt das: Man steht in der Küche, eine Kunststoffverpackung oder ein Tetrapack in der Hand, und fragt sich, in welchem Abfallbehälter dieser Gegenstand nun zu entsorgen ist. Allen guten Absichten zum Trotz herrscht nach wie vor Unsicherheit beim Konsumenten, welche Stoffe nun tatsächlich wiederverwendet werden können und welche nicht. Das trägt dazu bei, dass immer mehr recyclebare Stoffen, die wieder in den Wirtschaftskreislauf zurückgeführt werden könnten, letztendlich auf unseren ohnehin schon übervollen Mülldeponien landen.

Und auch wenn Konsumenten die richtige Entscheidung treffen, so führen in den USA und in Großbritannien übliche Single-Stream-Recyclingsysteme, bei denen alle wiederverwendbaren Stoffe in einem Behälter gesammelt werden, zu desaströsen Konsequenzen. Einerseits ist dieses System für den Konsumenten sehr bequem und motiviert dadurch viele Bürger, wiederverwertbare Stoffe tatsächlich zu recyclen. Andererseits ist das Sortieren von derart vermischtem Müll unglaublich teuer, zeitaufwändig und letztlich oft erfolglos. Denn tatsächlich sind die gesammelten Stoffe zu stark mit Verunreinigungen versetzt, als dass sie effektiv weiterverarbeitet werden könnten, weshalb sie dann letztendlich doch wieder auf Mülldeponien enden oder zur Energieproduktion verbrannt werden.

Neue Hoffnung dank künstlicher Intelligenz

Diese Diskrepanz zwischen der Menge an gesammelten und tatsächlich wiederverwerteten Altstoffen hat zu enormen Investitionen auf dem Gebiet automatisierter Lösungen geführt, die künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen einsetzen, um stark durchmischte wiederverwertbare Wertstoffe in Abfallaufbereitungsanlagen zu sortieren. Solche Technologien verfolgen drei Ziele in einem – die Verbesserung von Qualität und Reinheit von Sekundärrohstoffen, die Verringerung der Arbeitskosten und die Verbesserung der Sicherheit für menschliche Arbeitskräfte.

Der norwegische Multi TOMRA, der finnische Robotik-Gigant ZenRobotics und der kanadische Spezialist für Sortieranlagen Machinex, sie alle haben sich dem Ziel verschrieben, die Recyclingindustrie mit maßgeschneiderten, sensorgestützten Lösungen zu versorgen. All diese Unternehmen bieten Roboterarme an, die mit computergestützten Bilderkennungssystemen, spektroskopischen Kameras und Sensordaten arbeiten, um Gegenstände auf einem Förderband anhand ihrer Größe, Farbe und elektrischen Leitfähigkeit zu sortieren.

Solche Lösungen haben sich beim Erkennen der unterschiedlichen Materialien als doppelt so schnell und als ebenso präzise wie menschliche Arbeitskräfte herausgestellt. So ist beispielsweise eine optische Sortiermaschine von Machinex in der Lage, bis zu 3.000 Wertstoff-Objekte pro Minute zu sortieren, während ein Mensch in derselben Zeit durchschnittlich 800 schafft.

Die Zukunft, die uns erwartet

Eine weitere vielversprechende Lösung wurde vom Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) am Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelt und als experimentelles RoCycle-System unlängst der Öffentlichkeit präsentiert. Dabei kommen weiche Teflon-Greifer mit „Fingerspitzen“ zum Einsatz, die den menschlichen Tastsinn imitieren und es dem Roboterarm ermöglichen, Objekte nach Größe, Leitfähigkeit und Steifigkeit zu sortieren. Dank dieser taktilen Sensoren ist RoCycle in der Lage, Gegenstände aus Metall von solchen zu unterscheiden, die nur wie Metall aussehen, da das System damit Steifigkeit und Leitfähigkeit wahrnehmen kann.

Aktuell ist RoCycle noch wesentlich langsamer als menschliche Arbeitskräfte, und bei der Arbeit an beweglichen Zielen fehlt es dem System außerdem noch an Präzision. Allerdings planen seine Entwickler, die Präzision und Geschicklichkeit des Systems zu verbessern, indem sie taktile Daten mit über Kameras gesammelten visuellen Informationen kombinieren. Damit könnte dieser Roboter zu jener Alternative werden, die menschlichen Arbeitskräften am nächsten kommt.

Der Platz des Menschen

Momentan sind menschliche Arbeiter immer noch notwendig, um über jene Gegenstände zu entscheiden, die von den Maschinen nicht erkannt werden, denn falsch identifizierte Objekte können nicht nur die Reinheit der wiederverwerteten Stoffe beeinträchtigen, sondern auch teure Anlagen zerstören. So können beispielsweise Metall- oder Glasobjekte, die übersehen wurden und in eine Papierverarbeitungsmaschine wie eine Schleuder gelangen, diese Maschine beschädigen.

Allerdings ist es extrem schwierig, Arbeitskräfte für solche Aufgaben zu finden und vor allem zu halten, denn das manuelle Sortieren von Müll ist monoton, unangenehm und oft sogar gefährlich. Die Berichte von Abfallaufbereitungsanlagen,  denen zufolge viele Mitarbeiter bereits nach wenigen Stunden Arbeit ihre Anstellung kündigen, sind daher wenig überraschend. KI-gestützte Lösungen könnten es Werksleitern ermöglichen, ihren Mitarbeitern qualifiziertere und erfüllendere Rollen zuzuweisen, während die Roboter die einfachsten und gefährlichsten Aufgaben erledigen.

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