Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
In Deutschland werden knapp 850 Bio- und Grünabfallkompostieranlagen (Statistisches Bundesamt 2019) betrieben, die im Laufe des Kompostierprozesses u. a. klimaschädliches Methan produzieren. Die Freisetzung solcher Treibhausgas-Emissionen wird von vielfältigen Faktoren beeinflusst wie der Beschaffenheit des Ausgangsmaterials, dem genutzten Kompostierverfahren, der Geometrie der Mietenkörper sowie externer Einflussfaktoren (Temperatur, Niederschlag, Luftaustausch etc.).
Die Kompostierung ist ein biologischer Prozess mit parallel ablaufenden Um-, Auf- und Abbau-vorgängen. Die mikrobiologische Population verändert sich während der Kompostierung in Abhängigkeit des Milieus – aerob oder anaerob – ständig. Insbesondere unter anaeroben Bedingungen werden erhebliche Mengen an Treibhausgasen freigesetzt. Um daher aerobe Verhältnisse sicherzustellen, ist eine gute Sauerstoffversorgung im sogenannten Mietenkörper notwendig. Die Entscheidung, wann in den Kompostierprozess eingegriffen wird, treffen meist die jeweiligen Mitarbeitenden auf Basis ihrer Erfahrungswerte. Die Überwachung und Steuerung des Kompostierprozesses erfolgt oftmals nur stichprobenartig.
Im aktuellen Projekt soll ein sensor- und KI-basiertes Mess- und Prognosesystem entwickelt und im technischen Maßstab getestet werden, mit dem sich Abbauprozesse während der Kompostierung überwachen und modellbasiert steuern lassen. Zusätzlich zur Erfüllung regulatorischer und gesetzlicher Auflagen werden Anlagenbetreiber dadurch erstmalig in die Lage versetzt, Betriebsabläufe, Personal- und Maschineneinsatz sowie emissionsschutzrelevante Maßnahmen datenbasiert zu planen, durchzuführen und zu dokumentieren. Durch eine frühzeitige prognosebasierte Prozesssteuerung können anaerobe Milieubedingungen vermieden und die Treibhausgas-Emissionen um 50 bis 90 % reduziert sowie die Kompostqualitäten deutlich verbessert werden. Die digitale Datenerfassung, -übertragung und -auswertung ermöglicht zudem die Einbindung dezentraler Betriebsstätten in beliebiger Entfernung zum Hauptsitz eines Unternehmens.