KMU-innovativ Verbundprojekt: Brandvermeidung in Recyclinganlagen durch sensorgestützte Entfernung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren (BREATHE); Teilvorhaben: Entwicklung von Sortierverfahren zur Erkennung und Entfernung der Gefahrenquellen

Abstract

Im Verbundprojekt BREATHE wurde ein sensorgestützter Ansatz zur Brandvermeidung in Recyclinganlagen entwickelt. Hintergrund ist die zunehmende Brandgefahr durch fehlentsorgte Lithium-Ionen-Akkumulatoren bzw. LIB-haltige Geräte, die im Recyclingprozess mechanisch beschädigt werden und Brände auslösen können. Ziel des Teilvorhabens des Fraunhofer IIS/EZRT war die Entwicklung von Sortierverfahren zur Erkennung und Entfernung solcher Gefahrenquellen aus heterogenen Abfallströmen. Hierzu wurden verschiedene Röntgendetektoren, Röntgenquellen und Trennverfahren untersucht. Für den Demonstrator wurde ein hochauflösender, indirekt konvertierender Single-Energy-Röntgendetektor in Kombination mit einer Metallkeramik-Röntgenröhre umgesetzt. Der entwickelte Sensor erreicht eine Sortiergeschwindigkeit von bis zu 3 m/s, eine Auflösung von 0,38 mm, eine Sensorlänge bis 1,6 m sowie eine Datenübertragung von ca. 230 MB/s und ist damit für eine echtzeitfähige Sortieranwendung geeignet. Für die Ausbringung erkannter Störobjekte wurden unterschiedliche mechanische Konzepte bewertet. Schieber- und Klappensysteme erwiesen sich aufgrund von Materialanhaftungen, Verstopfungsrisiken und hohem Verlust an Gutmaterial als ungeeignet. Daher wurde ein Trennsystem mit Schnellschaltventilen entwickelt, das eine präzise Ausbringung auch schwererer Objekte ermöglicht. Sensorik und Ventilmodul wurden in ein Strahlenschutzgehäuse integriert, das auf 0,5 µSv/h ausgelegt ist und einen sicheren Betrieb bis ca. 2.000 Stunden/Jahr erlaubt. Das Vorhaben zeigt damit die technische Machbarkeit eines präventiven Sortieransatzes zur Reduktion von Brandrisiken in Recyclinganlagen. Die Ergebnisse bilden eine wichtige Grundlage für die weitere industrielle Erprobung, Optimierung und Verwertung.