Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP 
Im Leitprojekt »Waste4Future« sollen neue Möglichkeiten für das Recycling von Kunststoffen geschaffen werden, um den darin enthaltenen Kohlenstoff als »grüne« Ressource für die Chemieindustrie bereitzustellen. »Wir bahnen somit den Weg für eine Kohlenstoff-Kreislaufwirtschaft, in der aus Kunststoffabfällen wertvolle neue Basismoleküle gewonnen und Emissionen weitgehend vermieden werden: Der Abfall von heute wird zur Ressource von morgen«, sagt Dr.-Ing. Sylvia Schattauer, stellvertretende Leiterin des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS, das die Federführung für das Projekt hat. »Mit dem Know-how der beteiligten Institute wollen wir zeigen, wie das umfassende Recycling von kunststoffhaltigen Abfällen ohne Verlust von Kohlenstoff durch ineinandergreifende, vernetzte Prozesse möglich und schlussendlich auch wirtschaftlich ist.« Ergebnis des bis Ende 2024 laufenden Projekts sollen innovative Recyclingtechnologien für komplexe Abfälle sein, mit denen sich hochwertige Rezyklate gewinnen lassen.
Konkret geplant ist die Entwicklung eines ganzheitlichen, entropiebasierten Bewertungsmodells, das die bis dato prozessgeführte Recyclingkette zu einer stoffgeführten Kette reorganisiert. Eine neuartig geführte Sortierung erkennt, welche Materialien und insbesondere welche Kunststofffraktionen im Abfall enthalten sind. Aufbauend auf dieser Analyse wird der Gesamtstrom getrennt und für die entstehenden Teilströme dann zielgerichtet entschieden, welcher Weg des Recyclings für diese spezifische Abfallmenge der technisch, ökologisch und ökonomisch sinnvollste ist. Was mittels werkstofflichen Recyclings nicht weitergenutzt werden kann, steht für chemisches Recycling zur Verfügung, stets mit dem Ziel des maximal möglichen Erhalts von Kohlenstoffverbindungen. Die thermische Verwertung kunststoffhaltiger Abfälle am Ende der Kette ist damit eliminiert.
Die Herausforderungen für Forschung und Entwicklung sind beträchtlich. Dazu gehören die komplexe Bewertung sowohl von Inputmaterialien als auch von Rezyklaten nach ökologischen, ökonomischen und technischen Kriterien. Das werkstoffliche Recycling gilt es zu optimieren, Verfahren und Technologien für die Schlüsselstellen der stofflichen Nutzung von Kunststofffraktionen müssen etabliert werden. Außerdem ist geeignete Sensorik zu entwickeln, die Materialien im Sortiersystem zuverlässig identifizieren kann. Dabei kommen auch Methoden des maschinellen Lernens zum Einsatz, und es wird eine Verknüpfung mit einem digitalen Zwilling angestrebt, der die Eigenschaften der prozessierten Materialien repräsentiert.
Ein weiteres Ziel des Projekts ist die automatisierte Optimierung der Formulierungsentwicklung von Rezyklaten aus unterschiedlichen Stoffströmen. Nicht zuletzt erfolgt eine ökonomische Bewertung der neuen Recyclingprozesskette, beispielsweise hinsichtlich der Auswirkungen steigender Preise für CO2-Zertifikate oder neuer regulatorischer Vorgaben. Das Projektkonsortium wird zudem umfassende Ökobilanzstudien (Life Cycle Analysis, LCA) für die einzelnen Recyclingtechnologien durchführen, um potenzielle Umweltrisiken und Chancen aufzuzeigen.
Das Fraunhofer IZFP steuert in diesem Vorhaben seine umfangreiche Expertise und sein jahrzehntelanges Know-how über berührungslose Charakterisierung von Materialien, unter anderem im Bereich der Thermographie, hinsichtlich mechanisch-technologischer Eigenschaften, innerer Strukturen und Identität bei. Zudem wird die für die neuartige Sortierung notwendige Datenfusion am Fraunhofer IZFP durchgeführt sowie ein auf die explizite Sortieraufgabe zugeschnittenes Machine-Learning Modell entwickelt und antrainiert.