KI-gestützte Optimierung der Kreislaufführung von Kunststoffverpackungen (K3I-Cycling)

Abstract

Das Verbundvorhaben K3I-Cycling zielt auf die KI-gestützte Optimierung der Kreislaufführung von Kunststoffverpackungen ab und ist Teil der Fördermaßnahme "KI-Anwendungshub Kunststoffverpackungen - nachhaltige Kreislaufwirtschaft durch Künstliche Intelligenz" des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR). Zusammen mit dem Innovationslabor KIOptiPack, das sich auf Material und Design konzentriert, bildet K3I-Cycling den gesamten Wertschöpfungskreislauf ab, um die Nachhaltigkeit von Kunststoffverpackungen zu verbessern. Das Ziel von K3I-Cycling ist es, das Recycling von Post-Consumer-Kunststoffverpackungen sowohl quantitativ als auch qualitativ zu optimieren und die Akzeptanz von Rezyklaten zu steigern. Das Projekt analysiert die Stoffströme von Wertstofftonne und Gelbem Sack und entwickelt Strategien zur Sammlung, Logistik, Sortierung und Aufbereitung. Dies umfasst die Entwicklung spezifischer KI-Methoden, darunter die KI-basierte Detektion und Entfernung von Gefahr- und Störstoffen, die Optimierung von Sortierprozessen, die Materialtrennung durch Roboter sowie eine juristische und ethische Analyse, u.a. zum Datenschutz. Zudem wird die Qualität des Recyclingmaterials bewertet und die DIN SPEC 91446 weiterentwickelt. Darüber hinaus werden im Projekt die Rahmenbedingungen der Kreislaufwirtschaft thematisiert, eine ökonomische und ökologische Nachhaltigkeitsbewertung der Verfahren durchgeführt und der Veränderungsbedarf bei kommunalen Entsorgern aus sozialwissenschaftlicher Sicht erhoben. Ein zentrales Element ist die Entwicklung eines Artificial Neural Twin (ANT), der als digitale Abbildung des Stoffkreislaufs fungiert und Optimierungen ermöglicht. Eine neue KI-Schnittstelle wird geschaffen, um alle Stakeholder zu vernetzen. Ziel ist es, die Prozesse im gesamten Wertschöpfungskreislauf zu optimieren. Der ANT und weitere Entwicklungen sollen in der realen Umgebung einer Leichtverpackungssortieranlage getestet und erprobt werden.