Wie kann ein alter Kunststoffrasenplatz abgebaut werden, ohne dass weiteres Plastikmaterial in die Umwelt gelangt? Diese Frage untersuchen Nicole Rau und Lorena Lenz an der Hochschule Aalen. Dafür nutzen sie neben Künstlicher Intelligenz auch die Methode „Design Thinking“.

Der Abbau alter Kunststoffrasenplätze benötigt nicht nur viel Know-how, sondern auch intensive materielle, zeitliche und personelle Ressourcen. Neben verschiedenen Maschinen setzen die Recyclingfirmen drei bis vier Mitarbeiter für den Prozess ein. Dabei gelangt eine erhebliche Menge Mikroplastik in die Umwelt, zusätzlich zur Belastung während der 12- bis 15-jährigen Nutzungsdauer eines Kunstrasenplatzes.

Aus diesem Grund arbeiten Nicole Rau und Lorena Lenz von der Hochschule Aalen im Projekt RewitAl daran, den Abbau von Kunststoffrasenplätzen grundlegend zu verbessern: Zum einen soll der Personalaufwand deutlich reduziert werden. Zum anderen soll ein Verfahren entwickelt werden, das verhindert, dass bei der Auflösung des Platzes weiteres Mikroplastik ausgetragen wird. „Beim Rückbau werden drei Varianten unterschieden: Der Rückbau mit vollständiger Trennung der Bestandteile vor Ort, eine Variante mit Teiltrennung sowie der Rückbau ohne jegliche Sortierung“, erläutert Nicole Rau. Bei jeder der drei Varianten landet aktuell Mikroplastik in der Natur. „Hinzu kommt der akute Personalmangel. Die Arbeit ist körperlich extrem belastend, unergonomisch und die Mitarbeitenden sind oft deutschlandweit im Einsatz“, ergänzt Lorena Lenz, die in Aalen Wirtschaftsingenieurwesen und Datenmanagement studierte.

Mithilfe von drei Arbeitspakten soll der Abbau von Kunstrasen künftig leichter und umweltfreundlicher werden. Grafik: Hochschule Aalen

Stuttgarter Kunstrasenplatz als Lernfeld

Um den Prozess im Detail zu verstehen, untersuchten die beiden den Abbau des Stuttgarter SV-Prag-Platzes. Darauf aufbauend entwickeln sie aktuell verschiedene konzeptionelle Ideen. Dabei spielt Künstliche Intelligenz (KI) eine wichtige Rolle: Die Wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen planen, einen Container als KI-Leitstelle zu nutzen – dem sogenannten Cockpit – von der der gesamte Abbauprozess gesteuert wird. Eine Person überwacht dort die selbstfahrenden Maschinen, welche den Abbau durchführen, über mehrere Monitore. Rund um den Platz installierte Kameras liefern die nötigen Live-Bilder, deren Daten im KI-Cockpit sichtbar gemacht werden. Die KI kann somit die Maschinen leiten und die Entscheidungsfindung unterstützen. Dank diesem Cockpit soll der Rückbau mit deutlich weniger Personal und ohne körperlich belastende Tätigkeiten möglich werden.

In einem weiteren Container sollen dann die abgebauten Bestandteile des Kunststoffrasens separiert werden: „Wir überlegen gerade, wie wir das Infill aus Sand und Mikroplastik trennen können. Nach so vielen Jahren kleben die Partikel stark aneinander. Eine Möglichkeit wäre, die verschiedenen Materialien über Vibration, Bürsten und eine Absauganlage zu lösen“, erklärt Nicole Rau, die als studierte Maschinenbauerin bereits in einem früheren Projekt Erfahrung mit der Sortierung verschiedener Kunststoffe gesammelt hat.

Roboter sollen das Personal körperlich entlasten. Grafik: Hochschule Aalen

Jede Menge gedankliche Arbeit

„Wir wenden derzeit die Design Thinking Methode an und versuchen, sämtliche Prozesse gedanklich zu erfassen und Probleme zu lösen“, sagt Lorena Lenz. So sollen beispielsweise die Rasenhalme des Kunststoffteppich per Laser getrennt werden. „Zudem schauen wir uns die aktuell verwendeten Maschinen an und machen uns Gedanken, ob diese für einen autonomen oder KI-gestützten Betrieb umgebaut werden können“, ergänzt Nicole Rau. Im weiteren Projektverlauf soll die Funktion der einzelnen Bestandteile des Abbaucontainers in Feldversuchen erprobt werden, zum Beispiel das Trennen von Sand und Plastik. Das KI-Cockpit steht in der Hochschule Aalen bereits aus einem früheren Projekt zur Verfügung und wird schon für Versuche verwendet.

Hintergrund zum Projekt

Im Projekt Reintegration hochwitterungsbeanspruchter Altkunststoffe in die Kreislaufwirtschaft (RewitAl) arbeiten die drei Hochschulen Pforzheim, Furtwangen und Aalen sowie verschiedene Firmen und der Landessportverband Baden-Württemberg an einer Lösung, wie Kunststoffrasenplätze umweltfreundlich verwertet werden können. In einer losen Reihe stellen wir die verschiedenen Forschungsbereiche vor. Schon erschienen sind die Beiträge: Thermisches Recycling, Chemisches Recycling, Pyrolyse im Test (S.10) sowie Start der Ökobilanzierung. Gefördert wird das Projekt mit Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung Baden-Württemberg (EFRE). Der EFRE ist ein Strukturfonds der EU, mit dessen Hilfe der wirtschaftliche, territoriale und soziale Zusammenhalt innerhalb der EU gefördert wird.