Projekt badawczy SpectralAIge koncentruje się na opracowaniu nowej metody pomiarowej do oceny stopnia starzenia tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu. Celem prac jest stworzenie wiarygodnego narzędzia, które pozwoli określać degradację materiału i tym samym lepiej oceniać jego przydatność do ponownego przetwórstwa. Ma to znaczenie dla recyklingu mechanicznego, w którym wielokrotne zawracanie materiału do obiegu prowadzi do zmian właściwości tworzyw. Wraz z kolejnymi cyklami przetwarzania może dochodzić do starzenia i degradacji, co utrudnia wytwarzanie nowych wyrobów z recyklatów i wpływa na ich jakość. Jak wskazano w opisie projektu, obecnie brakuje gotowej do zastosowań przemysłowych metody, która umożliwiałaby rzetelną ocenę stanu degradacji odpadów z tworzyw i materiałów pochodzących z recyklingu. Spadek jakości w wielu cyklach recyklingu jest obserwowany, ale nadal nie można go wiarygodnie przewidywać.
W projekcie uczestniczą cztery podmioty: SKZ Plastics Centre w Würzburgu, Fraunhofer Institute for Factory Operation and Automation IFF w Magdeburgu, Silicann Systems GmbH z Rostocku oraz HAIP Solutions GmbH z Hanoweru. Partnerzy wspólnie rozwijają metodę, która ma wspierać zrównoważoną gospodarkę o obiegu zamkniętym poprzez dokładniejszą ocenę starzenia materiałów wtórnych.
Połączenie spektroskopii i analizy danych
Założeniem projektu SpectralAIge jest połączenie nowoczesnych metod spektroskopowych z zaawansowaną analizą danych. Takie podejście ma umożliwić użytkownikom bardziej świadomą ocenę stopnia starzenia recyklatów. W pracach wykorzystywane są systemy obrazowania hiperspektralnego, HSI, uzupełnione o źródła światła LED do ukierunkowanego wzbudzania fluorescencji. Pozwala to rejestrować widma fluorescencyjne starzonych próbek popularnych tworzyw, takich jak PE, PP i PET.
Na podstawie uzyskanych danych pomiarowych tworzone są modele chemometryczne, stosowane w analizie polimerów. Równolegle testowane są różne podejścia z zakresu sztucznej inteligencji, które następnie mają być systematycznie porównywane pod kątem skuteczności.
Od badań do zastosowań przemysłowych
Najskuteczniejsze podejście modelowe ma zostać przełożone na rozwiązanie programowe umożliwiające zautomatyzowane określanie starzenia wywołanego procesem przetwórczym. Jednocześnie partnerzy projektu zwracają uwagę na kwestie kosztowe. Technologia HSI zapewnia wysoką wydajność, ale jest także kosztowna, dlatego jako rozwiązanie uzupełniające rozwijane są tańsze spektrometry odwrotne.
Urządzenia te mają być projektowane z myślą o konkretnych zastosowaniach o ograniczonym zakresie. Jako przykład wskazano ocenę PET w obiegu butelek zwrotnych. Takie podejście ma zwiększyć dostępność przemysłową opracowywanej metody pomiarowej.
Znaczenie dla jakości i obiegu zamkniętego
Jak wyjaśnia Cosima Güttler, naukowczyni z SKZ Plastics Centre - Wyniki projektu wnoszą istotny wkład w zapewnienie wysokiej jakości i bezpieczeństwa produktów w gospodarce o obiegu zamkniętym. Jednocześnie w projekcie SpectralAIge koncentrujemy się także na praktycznym, przemysłowym zastosowaniu rezultatów.
Projekt jest realizowany od 1 października 2024 r. do 30 września 2027 r. Finansowanie zapewnia BMFTR w ramach programu „KMU-innovativ: Photonics and Quantum Technologies”. Numer projektu to 13N17199.
