Wie die Enkel von WALL·E die Erde aufräumen

In dem Animationsfilm "WALL·E – Der Letzte räumt die Erde auf" war es schon 2008 ein einsamer kleiner Roboter, der versucht hat, die von den Menschen völlig zugemüllte und verlassene Erde wieder in Schuß zu bringen. Heute gibt es schon einige echte Beispiele, wie Roboter durch Müll-Recycling zu einer nachhaltigeren Lebensweise beitragen können. Auch in der Forschung gibt es interessante Ansätze dazu.

2016 machte der bei Apple im Rahmen eines Forschungsprojektes entwickelte Roboter Liam Schlagzeilen. Liam bestand aus insgesamt 29 mit Roboterarmen ausgestatteten Stationen, die laut Apple ein damaliges iPhone innerhalb von 11 Sekunden zerlegen konnten. Auf diese Weise wurden Rohstoffe wie etwa Kobalt aus der Batterie oder Gold aus der Kamera zurückgewonnen. Wie Liam arbeitet, hat Apple in einer für das Unternehmen typischen Bildsprache in einem Youtube-Video dargestellt:

Mittlerweile wurde Liam weiterentwickelt zu Daisy: Sie braucht zwar 23 statt 11 Sekunden für die Zerlegung eines iPhones, kann dafür aber mehr als 20 Varianten des Smartphones statt nur eines einzigen Modells zerlegen. Apple hofft, in naher Zukunft damit einen wesentlichen Teil seiner Rohstoffe beschaffen zu können.  "Wir sind auf gutem Weg, unsere Produkte irgendwann ganz ohne Rohstoff-Abbau in Minen herstellen zu können", wird die Apple-Managerin Lisa Jackson im Umweltreport des Konzerns zitiert.

Mittlerweile sind auch die ganz Großen der Robotik-Industrie auf diesem Gebiet tätig, so zum Beispiel Kuka. Die Auswirkungen von LCD-Fernsehern auf die Umwelt sind enorm. Jedes Jahr werden weltweit rund 200 Millionen von ihnen verkauft. Gase wie Quecksilber oder scharfkantige Teile machen es für den Menschen gefährlich, alte Bildschirme mit LCD-Technologie zu demontieren. Das irische Technologie-Unternehmen Votechnik hat dafür eine automatisierte Anwendung entwickelt, als Herzstück kommt ein Kuka-Industrieroboter KR Quantec zum Einsatz.

„Dieses Gebiet ist eine ideale Anwendung für die Robotik. Die Maschinen werden nicht von den Chemikalien angegriffen, vor allem dann nicht, wenn sie richtig darauf vorbereitet sind“, betont Brian Cooney, Managing Director von Kuka in Irland. Durch die Prozessautomatisierung mit Robotern entfällt der Kontakt des Menschen mit schädlichen Gasen und Flüssigkristallen sowie die Gefahr, sich beispielsweise an Glasscherben, die beim Herausziehen von Leuchtstoffröhren aus der Hintergrundbeleuchtung der Bildschirme entstehen, zu verletzen.

„Der KR Quantec ist unser umweltfreundlichster Roboter, er passt perfekt in die Umgebung eines Abfallrecyclings“, so Brian Cooney. Dank seines modularen Aufbaus ist die Anzahl von Komponenten stark reduziert, was zur Minimierung des Wartungsbedarfs beiträgt. Der Roboter selbst lässt sich zudem zu 90 Prozent recyceln.

Ein weiteres Beispiel für Roboter im Recycling liefert Fanuc. Ein Roboterarm des japanischen Herstellers sortiert in einer Lösung des britischen Unternehmen Recycleye in Verbindung mit einer Vision Lösung und maschinellem Lernen Plastikabfälle auf einem Fließband.

Eine Hürde für den Einsatz von Robotern bei komplexen Produkten sieht Fanuc-Deutschland-Geschäftsführer Ralf Winkelmann weniger bei der Robotik und ihren Komponenten, sondern bei den Herstellern der zu recycelnden Produkte: "Die Recyclingfähigkeit sowie die Möglichkeiten der Roboter müssen schon beim Produktdesign berücksichtigt werden. Wenn schon beim Design des Produktes darauf geachtet wird, dass man z.B. mit intelligenter Robotik das Produkt auseinander nehmen kann oder es reparieren kann, dann könnte der Roboter einen großen Beitrag zu unserem Kreislaufsystem leisten."

Der Frage, wie Abfälle mithilfe Künstlicher Intelligenz (KI) effizienter wiederverwertet werden können geht das Forschungsprojekt „Smart Recycling Up“ nach. Gemeinsam untersucht das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft, wie speziell großstückige Abfälle mithilfe von moderner Sensorik, KI-Methoden und Robotik effizienter wiederverwertet werden können.

Bisher können nur kleinere Abfälle automatisiert getrennt werden. Größere Abfälle wie Sperrmüll oder Bauschutt müssen dafür zunächst aufwendig zerkleinert werden. Ziel von Smart Recycling Up ist es, Materialien vollautomatisch zu identifizieren, zu klassifizieren und zu sortieren. Im Sinne einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft sollen Recyclingprozesse so effizienter gestaltet, mehr Materialien zurückgewonnen und somit Ressourcen gespart werden.

„Der Abfall- und Kreislaufwirtschaft kommt eine zunehmend größere Bedeutung bei der Bekämpfung der Klimakrise sowie der Bereitstellung von Sekundärrohstoffen und Energien zu – gerade auch in der aktuellen Krise im Umfeld des Überfalls Russlands auf die Ukraine wird dies deutlich“, sagt Prof. Dr. Martin Wittmaier, Leiter des Instituts für Energie und Kreislaufwirtschaft der Hochschule Bremen, die an dem Projekt beteiligt ist.

Wie die automatisierte Sortierung von großstückigen Abfällen künftig aussehen könnte, zeigt ein Youtube-Video des DFKI:

Ziel des Ende 2021 gestarteten Forschungsprojekts RoboGrind ist es, die Wiederaufbereitung verschlissener Komponenten grüner Technologien wie Windradrotoren, Elektroantrieben oder Brennstoffzellen durch Roboter wettbewerbsfähig zu machen gegenüber der Neuproduktion. Projektpartner sind neben dem Robotik-Experten ArtiMinds Robotics die SHL AG, die Universität Stuttgart und die Duale Hochschule Baden-Württemberg (DHBW) Karlsruhe.

Im Rahmen von RoboGrind soll eine KI-basierte, flexible Automatisierungslösung entwickelt werden, mit der sich ein Roboter eigenständig für die Bearbeitungsaufgabe programmieren und einrichten kann. Das Projekt konzentriert sich dabei auf die Prozessschritte Schleifen, Polieren und Entgraten. Prof. Marco Huber von der Universität Stuttgart erklärt: „Durch den Einsatz KI-basierter Softwarelösungen ist es möglich, in einem einzigen Robotersystem die Objekterfassung und -vermessung, die kraftgeregelte Oberflächenbearbeitung und die nachgelagerte Sichtprüfung zu integrieren.“

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