Separation durch Luft: Digitale Abfallpartikel-Beobachtung beim Windsichten

380
Sebastian Bartscher (l.) und Simon Schepers vor dem selbst gebauten Zick-Zack-Sichter (Foto: FH Münster/Pressestelle)

Münster/Steinfurt — Die Spreu vom Weizen trennen – das geht mit Wind: Das Korn sachte in die Luft geworfen, und schon trägt der Wind die Spreu davon. Nach dem gleichen Prinzip arbeitet auch der Zick-Zack-Sichter, der im Labor für Strömungstechnik am Fachbereich Maschinenbau der FH Münster entwickelt – allerdings mit steuerbarem Wind und Abfällen als Material. Sebastian Bartscher, Doktorand am dortigen Fachbereich, möchte mit dieser Technologie aktuelle Recyclingmöglichkeiten weiterentwickeln.

Dabei geht es zum Beispiel darum, während der Aufbereitung von Batterien die Separatorfolien sauber abzutrennen oder bei Wärmedämmverbundsystemen den Hauskalk von der dämmenden Styroporschicht zu trennen. So lassen sich die einzelnen Stoffströme separat weiterverarbeiten oder einfacher entsorgen. „Aber bevor wir Materialien hier im Zick-Zack-Sichter mit Luft trennen können – Windsichten –, müssen wir erst einmal wissen, wie sich die Abfall-Partikel im Luftstrom bewegen“, erklärt Bartscher. „Generell gilt, dass die strömende Luft nicht der Geometrie unseres Sichters folgt. Die besondere Form des Kanals ruft eine spezielle Luftströmung hervor, die den Windsichtprozess begünstigt. Hinter den Kanten entstehen Wirbel, und deswegen gibt es im Sichter auch Strömungen nach unten, obwohl die Luft eigentlich von unten nach oben durch den Sichtkanal wandert.“ Diese Wirbel verbessern die Chance, verschiedene Materialien zu trennen: Schwerere Partikel fallen aus den Wirbeln nach unten, während leichtere Teile nach oben hin aussortiert werden.

Bei den Messungen kommt eine Kamera in einer eigens entwickelten Spiegelapparatur zum Einsatz, die die fliegenden Partikel erfasst. „Sie macht von unseren Partikeln 1.000 Bilder in der Sekunde, und zwar aus verschiedenen Perspektiven“, sagt Schepers, der seine Bachelorarbeit über das Thema geschrieben hat. „Am Computer rechnen wir die 2D-Bilder dann in ein 3D-Modell um und analysieren, wie sich die Partikel innerhalb des Luftstroms im Zick-Zack- Sichter verhalten.“ Unter Verwendung des 3D Particle-Tracking-Velocimetry-Verfahrens.

Die digitale Partikelbeobachtung direkt im Sichter ist in dieser Form neu und wurde auf dem Wissenschaftskongress der Deutschen Gesellschaft für Abfallwirtschaft ausgezeichnet. „Die Ergebnisse zeigen, dass viele unterschiedliche Einflüsse den komplexen Trennprozess bestimmen“, sagt Bartscher. „Zum Beispiel können sich die Bewegungsmuster der Partikel je nach Partikelform deutlich unterscheiden. Was genau passiert, ist bis heute nicht im Detail geklärt. Dieses Wissen brauchen wir aber, um die Anlagen optimieren zu können.“

Quelle: Fachhochschule Münster