Mikrowellentechnologie Klimaneutrales Kunststoffrecycling

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Das Tessiner Start-Up-Unternehmen gr3n setzt für seine modulare Recyclingtechnologie auf einen herstellerunabhängigen Automatisierungsansatz nach IEC 61499. Technische Grundlage des Verfahrens ist eine auf Mikrowellentechnologie basierte Depolymerisierung von Polyester.

Die Welt versinkt in Plastik. Pro Jahr werden weltweit mehr als 200 Millionen Tonnen Kunststoffabfälle produziert und rund 3,2 Millionen Tonnen Mikroplastik gelangen an die Umwelt. Für Natur, Tiere und Menschen hat das verheerende Folgen. Wie das Tessiner Start-Up gr3n beweist, ist es mit cleveren technischen Mitteln allerdings heute schon möglich, Kunststoff umweltschonend zu entsorgen. Dazu hat das junge Unternehmen aus Chiasso ein Verfahren entwickelt, das ein umweltfreundliches, chemisches Recycling von Polyethylenterephthalat (PET) erlaubt. Um das Optimum aus der dabei eingesetzten Mikrowellentechnologie herauszuholen, setzt gr3n bei der Automatisierung seiner Anlagen auf eine herstellerunabhängige Automatisierungsphilosophie nach IEC 61499.

Modulare Mikrowellentechnologie für das Kunststoff-Recycling

Technische Grundlage für das von gr3n entwickelte Verfahren zum Recycling von Kunststoffen ist eine auf Mikrowellentechnologie basierte Depolymerisierung von Polyester aus Verpackungen oder Textilien. Mittels alkalischer Hydrolyse wird das PET in einen Rohstoff für die Kunststoffherstellung umgewandelt, der den Einsatz fossiler Brennstoffe überflüssig macht. Dr. Franco Cavadini, CTO des schweizerischen Start-Ups, zeigt sich überzeugt: «Für die Recyclingindustrie und die gesamte Polyester-Wertschöpfungskette ist das, was wir hier geschafft haben, wirklich ein grosser Fortschritt. Wir sehen durchaus das Potenzial, dass dieser Ansatz das PET-Recycling grundsätzlich verändern wird.»

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Derzeit werden die ersten Modellanlagen aufgebaut. Kernstück der gr3n-Technologie ist der patentierte Mikrowellenreaktor, der den Depolymerisationsprozess einleitet. Aufgrund der Funktionsweise von Mikrowellen sind die Reaktoren von gr3n modular aufgebaut und die Produktivität einer industriellen Anlage wird durch den parallelen Betrieb mehrerer Reaktoren in einer reaktiven Einheit erreicht. Die Modellfabrik wurde bereits entsprechend dieser Modularität entworfen. «Doch genau diese Modularität hat uns vor enorme Herausforderungen gestellt», resümiert Cavadini mit Blick auf die Automatisierung. «Denn ein starres, rein SPS-basiertes System mit proprietären Logiken hätte verhindert, dass wir das volle Potenzial unserer neuartigen Technologie auch nutzen können.» Cavadini und sein Team haben sich daher für einen herstellerunabhängigen und softwarezentrierten Automatisierungsansatz nach IEC 61499 entschieden.

Herstellerunabhängiges und softwarezentriertes Automatisieren

Grundlegende Eigenschaft der Automatisierung nach IEC 61499 ist die Entkopplung von Steuerungshardware und -software. Programmiert wird in einer von der Hardware unabhängigen Softwareumgebung und mithilfe von wiederverwendbaren Softwareobjekten. Auf diese Weise werden die Lebenszyklen von Hardware und Software voneinander entkoppelt. Gerade für Start-Ups, die ihre neuen Anlagen ständig weiterentwickeln und verschiedene Hardwarekonfigurationen ausprobieren, ein enormer Vorteil. Denn wird ein Stück Hardware getauscht, muss nicht automatisch auch die Software neu programmiert werden. Diese bleibt innerhalb der hardwareunabhängigen Softwareschicht erhalten und kann unkompliziert auf die neue Komponente aufgespielt werden.

Ein weiterer Vorteil: Grundsätzlich ist für die Auswahl der passenden Hardware nicht länger der Hersteller entscheidend. Stattdessen ist es gr3n möglich, rein nach funktionalen Gesichtspunkten zu entscheiden (oder danach, was gerade lieferbar ist). «Der innovative Ansatz von IEC 61499 und der UniversalAutomation.org ist für uns auch deshalb so interessant, weil wir die hardwareseitig benötigte Modularität eins zu eins in der Software abbilden können», erklärt Cavadini, der auch studierter Automatisierungsingenieur ist. «Jedes Modul hat sein eigenes virtuelles Objekt und entsprechend der realen Anordnung der Hardwaremodule können wir auch die Softwaremodule leicht zu neuen Verfahren anordnen. Dabei wird die Logik nicht zentral von einer SPS-Steuerung berechnet, sondern kann dezentral auf die verschiedenen Hardwarekomponenten aufgeteilt werden.»

Gemeinsam unabhängig

Als Mitglied der UniversalAutomation.org verfügt gr3n über einen direkten Kommunikationskanal zu den Verantwortlichen der Non-Profit-Organisation und kann jederzeit mit Unterstützung in Bezug auf die bereitgestellte Runtime execution engine rechnen. Zudem unterstützen die Fachleute der Org das Start-up auch bei Konstruktion, Design und Softwareentwicklung. Zugleich kann sich gr3n aktiv an der Entwicklung der Runtime execution engine beteiligen. Mit dem Beitritt zur UniversalAutomation.org wurde das Unternehmen Teil eines Ökosystems mit namhaften Mitgliedern. Dazu zählen Industrieunternehmen, Hersteller, Maschinen- und Anlagenbauer, Start-Ups und Universitäten. Für Franco Cavadini ist klar: «Klima- und Umweltschutz lassen sich nur dann wirtschaftlich und sozial verträglich umsetzen, wenn wir wirklich das Beste aus unseren Technologien herausholen können. Bei modularen und wandelbaren Anlagen braucht es dazu einen Ansatz für herstellerunabhängige Automatisierung.»

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