Kann künstliche Intelligenz ein entscheidendes Problem beim hochwertigen Recycling von Haushaltsabfällen lösen? Mit WERTIS-KI arbeitet ein interdisziplinäres Projektteam an einer KI-gestützten Lösung für eine alltägliche Herausforderung der Kreislaufwirtschaft: die korrekte Entsorgung von Haushaltsgegenständen und Verpackungen. „Welche Entsorgungs- und Verwertungsmöglichkeiten für mich als Bürgerin bestehen, hängt von der jeweiligen Kommune oder Stadt, ihren Verträgen und den vorhandenen Anlagen ab und ist für Bürgerinnen und Bürger oft nicht intuitiv zu verstehen“, erläutert Lisa Klatt von der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften, die für die Koordination des Projekts verantwortlich ist.
Hinzu kommen laut Klatt zahlreiche regionalspezifische Möglichkeiten, wenn es um eine höherwertige R-Strategie als das Recycling geht, beispielsweise Repair oder Reuse. Es fehle an niederschwelligen Echtzeitrückmeldungen, die im Entsorgungsmoment eine lokale, korrekte und schnelle Lösung bieten und auch sprachunabhängig funktionieren. All diese Faktoren zusammen führen zu einer sehr komplexen und überregional uneinheitlichen Logik bei Entsorgungsempfehlungen und -optionen. Das WERTIS-KI-Projekt will deshalb eine niederschwellige Lösung schaffen, die es Bürgerinnen und Bürgern ermöglicht, ihre Wertstoffe richtig zu entsorgen.
Die Idee, eine einfache App für ein komplexes Problem der Kreislaufwirtschaft zu entwickeln, entstand bei Forschungskollegen von Lisa Klatt, die sich mit dem Schließen neuer Stoffkreisläufe befassten. „Stellen Sie sich vor, ein Unternehmen, das sich auf einen bestimmten Kunststoff spezialisiert hat, bewirbt nun eine zusätzliche Sammlung dieses Kunststoffs, beispielsweise von Bobbycars“, erklärt Klatt. „Menschen, die genau diesen Gegenstand oder Materialtyp entsorgen wollen, könnten informiert und gezielt erreicht werden.“ Im besten Fall ließen sich so sogar direkt beim Erkennen bestimmter Gegenstände lokal spezifische Verwertungswege kommunizieren.
Um das möglich zu machen, braucht es eine Lösung, die aktuelle Entsorgungsinformationen direkt und individuell an die Bürgerinnen und Bürger übermittelt. Genau dafür soll die neue App sorgen.
Für die Umsetzung haben sich die Forscher an der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften erfahrene Partner mit ins Boot geholt: die dida Datenschmiede, die ge-T GmbH und die Abfallentsorgungsgesellschaft A+B Peine.
Die ge-T GmbH ist als Technologieunternehmen für die App-Entwicklung verantwortlich. Die dida Datenschmiede wiederum kümmert sich um alles rund um das Thema KI, beispielsweise um die Auswahl und Entwicklung von KI-Modellen, die für die Gegenstandserkennung und die Verarbeitung der Daten zuständig sind. „Die Abfallentsorgungsgesellschaft A+B Peine ist während des gesamten Projekts unser Partner für alle Fragen rund um die lokale Abfallverwertung und die geltenden Vorschriften. Gemeinsam mit A+B Peine haben wir von der Ostfalia Hochschule den Datensatz für das Training der KI-Modelle erhoben“, so Klatt. Neben der Datenerhebung hat die Hochschule die Projektleitung und Koordination inne und sich intensiv mit der Entwicklung eines Klassifikationsschemas für Haushaltsgegenstände beschäftigt.
Das fachliche und praktische Know-how der Projektbeteiligten schuf eine tragfähige Basis für die Entwicklung der App. Im Verlauf des Projekts zeigte sich jedoch, dass auf dem Weg zur Umsetzung auch unerwartete Hürden zu meistern waren. Eine davon lag in der ursprünglichen Konzeption der App, die zunächst allein auf Objekterkennung beruhte. „Im Laufe des Projekts hat sich jedoch herausgestellt, dass viele Informationen, die den Entsorgungsweg beeinflussen, nicht auf einem Bild erfasst werden können, eines der naheliegenden Beispiele dafür ist der Füllstand eines Gegenstandes“, erinnert sich die Projektkoordinatorin. Voll gefüllte Farbeimer haben einen anderen Entsorgungsweg als leere Farbeimer.
Zum „Füttern“ der künstlichen Intelligenz entwickelte das Team eine spezielle App, mit der Daten über Haushaltsgegenstände strukturiert erfasst werden können. Mithilfe dieser Datenerfassungsapp war es möglich, Fotos der Gegenstände, Barcodes, Symbole, die Aufschluss über die Entsorgungswege geben, Produktnamen, Hersteller und zusätzliche Informationen zu erfassen. „Die Gegenstände konnten wir so direkt der projektinternen Klassifikation zuordnen, die eine anpassbare Verbindung zu den lokalen Verwertungswegen bildet“, erklärt Klatt.
Das klingt erst einmal einfach. Doch die Vielzahl unterschiedlicher Einzelvorschriften für die Abfallentsorgung in Deutschland machte es den Entwicklern nicht leicht. Diese Vorschriften galt es, in eine adaptive Klassifikation zu überführen und dabei die Spannbreite zwischen „sinnvoll“ im Sinne des Recyclings und strikt regelbasierten Entscheidungen abzubilden. „Was fachlich oder ökologisch sinnvoll wäre, deckt sich nämlich nicht immer mit dem, was Verträge, Herstellervereinbarungen oder gesetzliche Vorgaben verlangen“, betont Klatt und ergänzt: „Diese Regelwerke sind oft für einen sehr großen Anwendungsrahmen formuliert und greifen im Detail zu kurz – genau jene Details wollten wir mit unserer App-Lösung sichtbar und handhabbar machen.“
Als anschauliches Beispiel nennt sie Kunststoffnetze, wie sie etwa für Zitrusfrüchte in der Weihnachtszeit oder für Weihnachtsbäume in den Handel kommen. Aus Sicht der Hersteller und der dualen Systeme in Deutschland gelten sie als Verpackungen und sollen im Gelben Sack beziehungsweise in der Wertstofftonne entsorgt werden. „In der Praxis bereiten sie den Sortieranlagen jedoch erhebliche Probleme: Auf den teils kilometerlangen Förderbändern verhaken sich die Netze häufig in der Mechanik und können zu Störungen oder sogar Beschädigungen führen“, berichtet die Projektkoordinatorin. „Mit der App können wir nun Hinweise geben, dass solche Netze besser anders entsorgt werden sollten.“
Damit bewege sich das Projekt in einem Spannungsfeld: Rechtlich sei die Zuordnung klar, technisch und betrieblich sei sie aber problematisch. „Für unser Klassifikationsschema bedeutet das, dass wir solche Sonderfälle abbilden und gleichzeitig die formalen Vorgaben berücksichtigen müssen – eine sowohl gesetzliche als auch technische Herausforderung“, so Klatt.
Mit der KI-basierten App adressiert das Projekt zentrale Herausforderungen des Abfallrecyclings: hohe Komplexität, große Vielfalt und den ständigen Wandel, der unter anderem durch Produktdesign und Marketing vorangetrieben wird. „Ein System, das enorme Datenmengen zur Sortierung und Erkennung verarbeiten und dazulernen kann, wäre dabei sicherlich sehr hilfreich“, meint Klatt. Wann die WERTIS-App dazu einen Beitrag leisten kann, ist allerdings noch nicht absehbar, denn da das Projekt keine Verlängerung erhalten hat, konnte sie noch nicht bis zur Marktreife fertiggestellt werden. „Allerdings arbeiten wir derzeit an Folgeprojekten, die die Arbeiten dieses Projekts aufgreifen und fortsetzen können“, so Klatt.
Autor: Alexander Stark, Redakteur FACHPACK360°
