Покупки в супермаркете неизбежно приводят к тому, что мусорное ведро переполнено пластиковым мусором. Будь то сок, мясо, фрукты или другие продукты, все они упакованы в пластик.
Его объемы огромны — только Германия производит около 5,7 миллиона тонн его ежегодно. Хотя большинство людей сознательно помещают эту упаковку в свои желтые мусорные баки, только около 42 процентов отходов «перевоплощаются» в подгузники, флисовые пуловеры, мягкие игрушки и тому подобное. Остальное отправляется на мусоросжигательные заводы, где преобразуется в энергию. Такая участь постигает, в частности, черный пластик, поскольку до сих пор невозможно было отсортировать его по типу материала.
Обычные системы сортировки работают в ближнем инфракрасном диапазоне, что в целом позволяет им классифицировать пластмассы. Но то, что особенно хорошо работает с большинством пластиков, не работает с черными: сажа, придающая им темный цвет, поглощает большую часть сигнала, поэтому оптическая система не может видеть эти вещества. В то же время потребность в переработке этого темного пластика становится все более насущной, потому что любые усилия по достижению пороговых значений ЕС для программ рециркуляции автомобилей должны будут включать черный пластик.Система сортировки черного пластика готова к массовому производству
Исследователи из Института Фраунгофера по физике высоких частот и радиолокационной технике FHR в Вахтберге, по оптронике, системным технологиям и использованию изображений IOSB в Карлсруэ и по интеллектуальному анализу и информационным системам IAIS в Санкт-Августине теперь предлагают решение этой проблемы. «Впервые мы разработали доступную систему сортировки, которая определяет любой цвет пластика, включая черный, как в режиме реального времени, так и в больших количествах. Мы называем эту систему blackValue», — говорит профессор Томас Лангле, руководитель отдела IOSB.
В основе системы лежит радарная камера, которая работает следующим образом: измельченные пластиковые отходы складываются на конвейерную ленту. В конце пластиковая пластинка отваливается широкой дугой со скоростью два-три метра в секунду. Радиолокационная камера излучает луч терагерцового излучения, который находится между инфракрасным излучением и микроволнами, через этот поток падающих хлопьев.
На противоположном конце луча система анализирует, как отдельные частицы изменили излучение, а затем определяет, какой это пластик, на основе полученных спектров. В течение 35 миллисекунд система решает, выбить ли частицу из потока пластика с помощью точно направленной струи воздуха. Чтобы открыть сопла воздуходувки в нужный момент, цветная камера предоставляет дополнительную информацию о форме объекта.
Сортировка с вероятностью успеха от 98 до 99 процентов — по доступной цене«Чем выше частота, используемая камерой, тем точнее измерения, но более высокая точность достигается за счет более высокой цены», — говорит Дирк Нюллер, представитель производственного подразделения FHR, описывая проблему. «Камеры с радаром или линейным сканированием ТГц, которые предназначены для измерений при скорости ленты, скажем, три метра в секунду (почти 10 км / ч), могут легко стоить до миллиона евро. Это слишком дорого для центров утилизации, однако мы искали компромисс между точностью и доступностью ». Сложные алгоритмы от IAIS помогают найти правильный баланс; они могут обнаруживать даже незначительные различия в спектрах. А поскольку они самообучаются, их точность со временем растет.
Результаты говорят сами за себя: работая на частоте 90 гигагерц, камера удовлетворяет требованиям сортировки от 98 до 99 процентов, в то время как ее цена, соответствующая гиперспектральной камере, является относительно выгодной.Применение терагерцовой камеры никоим образом не ограничивается переработкой. «Эта наша разработка — ключевая технология, которая подходит для множества применений, от стальных роликов до производства продуктов питания», — заявляет Нюллер. Признавая необходимость адаптации камеры к различным требованиям, исследователи придумали ей модульную конструкцию.
Например, можно установить различные частотные расширения так же, как линзы. Расширения на 120 и 240 гигагерц в настоящее время разрабатываются.
Ожидается, что камера поступит в центры переработки в начале 2017 года и будет готова к выпуску на рынок в конце того же года. Исследователи представят переносной ленточный сортировщик с камерой на Всемирной конференции по неразрушающему контролю (WCNDT) в Мюнхене 13-17 июня 2016 года.