Kunststoffverpackungen sind überall. Bei Mineralwasser und Softdrinks findet man die klassische Glasflasche nur noch selten. Wir Verbraucher finden’s gut, weil wir weniger schleppen müssen. Die leeren Flaschen werfen wir in den Pfandautomaten, alle anderen Verpackungen in die Wertstofftonne.
Aber was geschieht dann mit dem Kunststoff? Diese Frage stellte sich auch Felix Meyer aus der Klasse 9D der Integrierten Gesamtschule Osterholz-Scharmbeck in Niedersachsen. Er beschäftigte sich intensiver mit dem Thema und stellte fest: Kunststoff ist auch eine Rohstoffquelle. Der Müll wird sortiert und schließlich zu den Rohstoffen zurückgeführt, aus denen er hergestellt wurde. Inzwischen geschieht das mit rund 99 Prozent der Plastikverpackungen. Etwa die Hälfte wird zur Herstellung neuer Kunststoffprodukte verwendet, die andere „energetisch verwertet“ – also in erster Linie verbrannt, denn mit ihrem hohen Mineralölanteil eignen sich viele Kunststoffe sehr gut zur Energiegewinnung.
Um ihn optimal wiederzuverwerten, muss der Müll jedoch zunächst sortiert werden. Seit der Jahrtausendwende erfolgt das zunehmend automatisiert. Für die Erkennung und Trennung der verschiedenen Kunststoffsorten wird dabei NIR-Technologie verwendet: Jeder Kunststoff absorbiert andere Wellenlängen des infraroten Spektrums.
Mit einem Spektrometer kann man daher feststellen, welches Stück aus welchem Material ist. Auf diese Weise werden die unterschiedlichen Kunststoffe in den Sortieranlagen nacheinander aussortiert. Dieses Verfahren ist jedoch sehr kostenaufwändig, da mehrere teure IR-Spektroskope eingesetzt werden müssen.
Felix hatte eine andere Idee: „Statt das Objekt mit einer Mischung aus vielen verschiedenen Wellenlängen zu bestrahlen und das gesamte reflektierte Licht mit einem Spektrometer zu analysieren, benutze ich sechs IR-Dioden mit fest definierten Wellenlängen und messe die Intensität der reflektierten Strahlung. So entsteht ein Stützstellen-Spektrum aus sechs verschiedenen Wellenlängen, das charakteristisch für jeden Kunststoff ist. Es ist weniger aussagekräftig als ein herkömmliches Spektrum, reicht aber aus, um verschiedene Kunststoffe voneinander zu unterscheiden.“
Wie jeder Wissenschaftler musste auch der findige Schüler bei seinem „Jugend forscht“-Experiment einige Hürden überwinden. Das begann schon damit, dass die anfangs verwendete Photodiode im Bereich über 1500 nm nicht empfindlich genug arbeitete. Im Internet stieß er auf LASER COMPONENTS.
„Als Felix uns um eine IG22X500S4i-Photodiode gebeten hat, haben wir ihm natürlich gern ein kostenfreies Muster zur Verfügung gestellt“, erklärt Uwe Asmus, Produktingenieur für IR-Komponenten. „Wir finden es beeindruckend, dass er sich in seiner Arbeit bereits solchen komplexen Themen widmet.“
Schließlich ist es Felix gelungen, mit seinem experimentellen Scanner acht verschiedene Kunststofftypen klar voneinander zu unterscheiden. Seine Arbeit wurde mit mehreren Preisen ausgezeichnet und könnte sogar sogar Einfluss auf die Recycling-Industrie haben: Der Schüler hat das Verfahren inzwischen zum Patent angemeldet und kostengünstige Alternativen zu etablierten Techniken sind immer gern gesehen.
www.jugend-forscht.de/teilnahme/alterssparten/schueler-experimentieren.html
Für jeden Fall der richtige Detektor
Zur Detektion von IR-Wellenlängen können unterschiedliche Technologien eingesetzt werden. Bei LASER COMPONENTS erhalten Sie die passende Komponente: PbS/PbSe, (x-)InGaAs, InAs und auch pyroelektrische Varianten gehören zum Sortiment aus eigener Fertigung. Wir beraten Sie gern. Gemeinsam finden wir den passenden Detektor für Ihre Anwendung.
