PURESCRAP - Purity improvement of scrap metal

PURESCRAP wird vom Metallforschungsinstitut SWERIM mit Sitz in Schweden koordiniert. Es hat eine Laufzeit von 39 Monaten und wird durch das EU-Forschungsprogramm HORIZON EUROPE finanziert. Das Projekt leistet einen eindeutigen Beitrag zur Strategischen Forschungs- und Innovationsagenda (SRIA) des Clean Steel Partnership und zur Erreichung der Ziele des Europäischen Green Deal in Bezug auf die Kreislaufwirtschaft sowie zur Verringerung der CO2-Emissionen.

Ziel des Projekts PURESCRAP ist es, den Einsatz von minderwertigen Schrottsorten (Post-Consumer-Schrott) durch den Einsatz und die Anwendung der besten verfügbaren Technologien zur Reduzierung von Verunreinigungen zu erhöhen. Dies wird durch neuartige Sensorkombinationen und Analysen, unterstützt durch künstliche Intelligenz, erreicht. Eine Schlüsselrolle spielt dabei die Verbindung zwischen Schrottsortierern und der Stahlindustrie, die den Schrott verarbeitet. Dadurch wird sichergestellt, dass eine Nachfrage nach den verbesserten Reinigungs- und Aufwertungsmethoden entsteht. Die Stahlindustrie ermöglicht auch die Überprüfung der PURESCRAP-Methoden im industriellen Maßstab, wobei der sortierte Schrott für die Stahlerzeugung in halbindustriellem und industriellem Maßstab verwendet wird.

Das Zerkleinerungsverfahren wurde als die vielversprechendste Methode zur Freisetzung von Verunreinigungen und deren späterer Entfernung identifiziert, wofür der Standort des schwedischen Schrottzulieferers STENA zur Demonstration ausgewählt wurde. Durch eine bessere Analyse des Schrottmaterials nach der Sortier- und Aufbereitungskette kann die geeignete Materialhandhabung für den gewünschten Output optimiert werden. Im Rahmen des Projekts werden Sensorstationen in die beiden getrennten Verarbeitungsketten für schweren (geschnittenen) und geschredderten Schrott integriert. Die vorgeschlagene Innovation von PURESCRAP soll weit über den industriellen Stand der Technik hinausgehen, um eine höhere Verwertungsquote von Post-Verbraucher-Schrott zu erreichen (Erhöhung des Anteils von Schrott minderer Qualität am gesamten Schrotteinsatz um mindestens 40 % oder mehr). Dies erfolgt auch im Vergleich zur üblichen Praxis für eine bestimmte Stahlqualität, wobei realistische Qualitäten z. B. Schienenstahl R260 (1.0623; EN13674) und Baustahl 42CrMo4 (1.7225; DIN EN10083) berücksichtigt werden. Die herausragende Leistung der vorgeschlagenen PURESCRAP-Sensorstationen wird durch die Implementierung im industriellen Maßstab bei einem Schrottlieferanten demonstriert.

Der Beitrag der Sozial­forschungs­stelle zum Projekt wird darin bestehen, die sozialen Auswirkungen der PURESCRAP Lösungen auf die Arbeitnehmer*innen (z. B. Bedienung, Techniker*innen) zu untersuchen. Dies umfasst die Analyse potenzieller Risiken für die Sicherheit und Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz, die Auswirkungen auf die Arbeitsaufgaben der betroffenen Arbeitnehmer*innen als auch die entsprechenden Änderungen der Qualifikationsanforderungen. Gleichzeitig werden Möglichkeiten zur Verbesserung der Gleichstellung der Geschlechter und zur Einbeziehung marginalisierter Gruppen (Migranten, ältere Arbeitnehmer*innen, arbeitslose Jugendliche) im Hinblick auf eine verbesserte Schrottverarbeitung untersucht. Auch die Anforderungen künftiger Nutzenden und Akteure an die PURESCRAP Lösung werden ermittelt, um potenzielle soziale Auswirkungen zu antizipieren und sie während des gesamten Projekts zu überwachen. Darüber hinaus werden die Auswirkungen von PURESCRAP auf die Attraktivität des Stahlsektors als Arbeitgeber untersucht.

Zur Projektwebsite

• SWERIM AB (SWERIM - Coordination)
• K1-MET GMBH (K1 MET)
• SSAB EMEA AB (SSAB)
• BT-WOLFGANG BINDER GMBH (REDWAVE)
• SCUOLA SUPERIORE DI STUDI UNIVERSITARI E DI PERFEZIONAMENTO S ANNA (SSSA)
• DANIELI AUTOMATION SPA (DCA)
• LULEA TEKNISKA UNIVERSITET (LTU)
• SPECTRAL INDUSTRIES BV (SPECTRAL)
• Technische Universität Dortmund (TUDO)
• VOESTALPINE STAHL DONAWITZ GMBH (VASD)
• STENA RECYCLING AB (STENA)
• ESTEP PLATEFORME TECHNOLOGIQUE EUROPEENNE DE L'ACIER (ESTEP)

Im Einzelnen werden die folgenden konkreten Projektziele verfolgt:

• Verringerung der Verunreinigungen in minderwertigen Schrottsorten (Post-Consumer-Schrott) durch neue Detektionstechnologien
• Steigerung des Einsatzes von Post-Verbraucher-Schrott zur Herstellung hochwertiger Stahlsorten
• Verbesserung der Schrottcharakterisierung durch neue Detektionstechnologien
• Verringerung der CO2-Emissionen
• Untersuchung der sozialen Auswirkungen der PURESCRAP Lösungen auf Arbeitnehmer*innen
• Untersuchung von Möglichkeiten zur Verbesserung der Gleichstellung der Geschlechter und zur Einbeziehung marginalisierter Gruppen (Migranten, ältere Arbeitnehmer, arbeitslose Jugendliche) im Hinblick auf verbesserte Schrottverarbeitung

PURESCRAP verwendet neuartige Sensorkombinationen, um die Entfernung von Verunreinigungen und eine genaue Analyse der gesamten Charge von Eisenmetallen zu ermöglichen, die in der Aufbereitungsanlage für Post-Consumer-Schrott anfallen. Die Sensorkombinationen ermöglichen außerdem eine kontinuierliche Generierung von Datensätzen für das Training von KI-basierten Modellen. Das letztendliche Schlüsselelement für den Erfolg ist die Validierung des produzierten Schrotts durch die Stahlproduktion im industriellen Maßstab. Durch solche Validierungen wird die Leistungsfähigkeit getestet, und sie liefern auch Feedback zu den Analysemethoden. Sensoren werden dabei an ausgewählten Stellen eingesetzt, um eine verbesserte Reinigung und Aufwertung von Post-Consumer-Schrott zu ermöglichen. Diese sensorbasierte Erfassung von Daten aus dem Schrottprozess ist mit Herausforderungen verbunden, sowohl bei der Konfiguration der Sensorlösungen als auch bei der Handhabung der großen Datenmengen, die übertragen, synchronisiert und zusammengeführt werden müssen. Die Sensorlösungen für geschredderten und schweren Schrott werden dieselben Sensortypen verwenden, jedoch an die spezifischen Bedingungen angepasst. Bei der Zerkleinerung muss die Frequenz der Sensormessungen höher sein, da das Material klein ist und sich mit höherer Geschwindigkeit bewegt. Bei schwerem Schrott, der in seiner Größe stärker variiert, ist dagegen die Abstandsabhängigkeit der Sensoren die größte Herausforderung, die durch Automatisierung mit Hilfe von 3D-Objekterkennung gelöst werden soll. Um alle Teile des zerkleinerten Schrotts bei der Analyse mit hoher Präzision zu erkennen, werden optische Sensoren zur visuellen Erkennung mit chemischen Sensoren kombiniert.

Die wirtschaftliche Bewertung erfolgt durch eine Lebenszykluskostenanalyse, um die wirtschaftliche Tragfähigkeit der PURESCRAP Lösung zu ermitteln; außerdem wird eine Marktanalyse durchgeführt; die Auswirkungen auf die Gesellschaft (z. B. Akzeptanz und Attraktivität des Stahlsektors als Arbeitgeber) werden von der Sozial­forschungs­stelle abgedeckt.