Sortieren mit Kamera und KI: Warum eine Sortieranlage nicht gleichzeitig rein, vollständig und schnell sein kann

Eine moderne Sortieranlage sieht von außen aus wie ein Förderband mit einem Kasten darüber. In dem Kasten sitzt die eigentliche Intelligenz der Anlage: ein Sensor, der jedes Teil erkennt, und eine Reihe von Druckluftdüsen, die in Millisekunden entscheiden, was in welchen Schacht fliegt.

Wer so eine Anlage betreibt, kauft oder mit KI nachrüsten will, bekommt von Herstellern meist eine Zahl genannt, und zwar die Reinheit. „Über 95 Prozent“ steht in vielen Pressemitteilungen. Die Zahl stimmt, aber sie sagt allein wenig. Eine Sortieranlage wird an drei Größen gemessen, und die ziehen gegeneinander.

In unserem Beitrag vom 12. Oktober ging es darum, welche Kamerasysteme sich für die Objekterkennung im Recycling eignen und welche frei programmierbar sind. Hier geht es um die Frage danach: Was leistet eine Sortiermaschine mit Kamera, woran misst man das, und was verlangt der Gesetzgeber?

Wie eine Sortiermaschine arbeitet

Das Prinzip ist bei allen großen Herstellern gleich. Das Fraunhofer IOSB beschreibt es so: Kameras erfassen das Material „on the conveyor belt, on a chute or in free fall“, also auf dem Band, auf einer Rutsche oder im freien Fall. Die Software erkennt und klassifiziert jedes Teil in Echtzeit und steuert Ausblasdüsen. Typische Bandgeschwindigkeiten liegen laut Fraunhofer bei rund 3 Metern pro Sekunde.

Als Sensor dient im Abfall meist eine Nahinfrarot- oder Hyperspektralkamera, weil sie die chemische Zusammensetzung sieht und damit PE von PP und PET unterscheidet. Eine Farbkamera ergänzt Form, Farbe und Aufdruck. STEINERT beschreibt bei der UniSort PR genau diese Kombination aus Hyperspektral- und Farbkamera.

Nach dem Sensor kommt die Ausblasung. Unter der Abwurfkante sitzt eine Leiste mit Druckluftventilen. Die Hersteller geben das Raster als Düsengröße an: TOMRA nennt für die AUTOSORT 6,25, 12,5 und 25 Millimeter, Pellenc ST für die Mistral+ CONNECT 12,5 und 25 Millimeter. Je feiner das Raster, desto kleinere Teile lassen sich gezielt treffen. Die Arbeitsbreiten reichen bei allen drei Herstellern bis 2,8 Meter.

Eine Schwachstelle beschreibt das Fraunhofer IOSB im Projekt GRIZZLY. Klassische Systeme arbeiten „mit der Annahme, dass sich Objekte zwischen Erfassung und Ausschleusung genau mit der Bandgeschwindigkeit bewegen“. Rollt eine Flasche oder springt ein Teil, trifft der Luftstoß daneben. Das Projekt hat deshalb die Bewegung jedes Teils mit einer schnellen Zusatzkamera verfolgt und kam auf eine effektive Latenz von 4 Millisekunden und eine mittlere Ausschleusungsgenauigkeit von 98,2 Prozent. Nebenbei spart ein kürzerer Luftstoß teure Druckluft.

Drei Zahlen, die gegeneinander ziehen

Ausbringung heißt: Welcher Anteil des gewünschten Materials aus dem Input landet tatsächlich im Produkt? Was die Anlage übersieht, geht in den Rest und ist als Wertstoff verloren.

Reinheit heißt: Wie viel des Produkts besteht wirklich aus dem gewünschten Material? Alles andere ist Störstoff, und der kostet beim Verkauf.

Durchsatz heißt: Wie viele Tonnen pro Stunde schafft die Anlage?

Den Zusammenhang hat eine Gruppe der Montanuniversität Leoben gemessen (Küppers et al., Detritus 2020). In 160 Versuchen auf einem Rutschensortierer mit 500 Millimetern Arbeitsbreite und 6,25 Millimetern Ventilraster wurden je 1.000 rote und weiße LDPE-Plättchen sortiert, mit steigender Belegungsdichte. Die Belegungsdichte ist der Anteil der Fläche im Erfassungsbereich, den Teile bedecken. Sie hängt direkt mit dem Durchsatz zusammen.

Das Ergebnis:

• Die Ausbringung fiel exponentiell, von etwa 98 Prozent bei dünner Belegung auf etwa 10 Prozent der Teilchen.
• Die Reinheit sank linear mit der Belegungsdichte.
• Die Produktmenge stieg zwar weiter, aber immer flacher.

Der Grund ist anschaulich. Je dichter die Teile liegen, desto öfter überdecken sie sich. Liegt ein falsches Teil auf einem richtigen, fliegen beide in den Rest oder beide ins Produkt.

Der interessanteste Befund steht am Ende der Studie. Die Autoren haben angenommen, dass sich das Produkt je nach Reinheit von 95, 90 oder 85 Prozent für 100, 80 oder 60 Euro je Tonne verkaufen lässt. In dieser Beispielrechnung lag der höchste Gewinn je Stunde bei 44 Prozent Belegungsdichte. Die höchste Produktmenge gab es bei 67 Prozent, die höchste Ausbringung bei 23 Prozent. Keiner der drei Bestwerte war der wirtschaftlich beste Betriebspunkt.

Die Versuche liefen mit gleich großen, gleich schweren Plättchen. Echter Abfall ist unordentlicher, die Kurven werden dort eher steiler als flacher. Die Richtung des Befunds gilt aber für jede sensorgestützte Sortierung, und auch TOMRA schreibt in seinem Katalog von der Wahl zwischen „high purity and/or high recovery sorting“.

Eine Beispielrechnung

Was der Zielkonflikt im Betrieb bedeutet, zeigt eine einfache Mengenrechnung. Die Werte für Ausbringung und Reinheit sind angenommen, nicht gemessen. Sie sollen nur die Mechanik zeigen.

Eine Anlage bekommt 10 Tonnen pro Stunde Leichtverpackungen, davon 30 Prozent Polypropylen. Das sind 3 Tonnen PP je Stunde.

	Normalbetrieb	Band schneller
Input	10 t/h	13 t/h
davon PP	3,0 t/h	3,9 t/h
Ausbringung (angenommen)	90 %	80 %
PP im Produkt	2,70 t/h	3,12 t/h
Reinheit (angenommen)	94 %	91 %
Produkt gesamt	2,87 t/h	3,43 t/h
davon Störstoffe	0,17 t/h	0,31 t/h
PP verloren im Rest	0,30 t/h	0,78 t/h

Mit dem schnelleren Band kommen 0,56 Tonnen mehr Produkt je Stunde heraus. Gleichzeitig fast verdoppeln sich die Störstoffe, und mehr als zweieinhalbmal so viel PP landet im Rest. Vor allem liegt die Reinheit mit 91 Prozent jetzt unter den 94 Prozent, die die Fraktion Polypropylen beim Grünen Punkt verlangt (siehe unten). Aus mehr Menge wird so schnell eine schlechtere Qualitätsstufe oder eine Reklamation.

Wie die Reinheit geprüft wird

Die Reinheit einer Sortierfraktion ist kein Wert, den die Maschine einfach anzeigt. Sie wird an der Ware geprüft. Wie, steht zum Beispiel in den Rohstofffraktionsspezifikationen von Der Grüne Punkt (Stand April 2024): Der Lieferant muss die Reinheit sicherstellen, der Auftraggeber prüft „durch Probenahme und anschließender Analyse (z.B. Handsortierung und Verwiegung oder chemischer Analyse)“. Jeder Ballen bekommt einen Ballenhänger mit Sortieranlage, Produktionsdatum und Fraktionsnummer, damit sich eine Abweichung zurückverfolgen lässt.

Die Anforderungen in Gewichtsprozent:

Fraktion	Reinheit mindestens	Störstoffe höchstens
325 PET-Flaschen transparent	98,0 %	unter 2,0 %
328-1 Misch-PET 90/10	98,0 %, davon PET-Flaschen 90 %	unter 2,0 %, PVC unter 0,1 %
324-0 Polypropylen	94,0 %	unter 6,0 %
310-0 Kunststofffolien	92,0 %	unter 8,0 %

Andere duale Systeme haben eigene Spezifikationen. Die Größenordnung ist aber dieselbe, und sie zeigt, warum eine Anlage für PET viel enger fahren muss als für Folien.

Im laufenden Betrieb bieten Hersteller inzwischen eine Überwachung des Stoffstroms an. Pellenc ST nennt zum Beispiel „Stream composition monitoring & alerts“ im Datenblatt der Mistral+ CONNECT. Eine unabhängige Studie, die solche Messungen im laufenden Betrieb gegen eine Handsortieranalyse prüft, haben wir nicht gefunden. Für die Abnahme zählt weiter die Probe.

Was der Gesetzgeber verlangt

Drei Regelwerke treiben die Anforderungen an Sortieranlagen in Deutschland.

Gewerbeabfallverordnung. Vorbehandlungsanlagen für gemischte Gewerbeabfälle müssen nach § 6 Abs. 3 eine Sortierquote von mindestens 85 Masseprozent im Jahresmittel erreichen und nach Abs. 5 eine Recyclingquote von mindestens 30 Masseprozent. Die Anlage zu § 6 legt die technische Mindestausstattung fest. Unter Nummer 5 stehen „Aggregate zur Ausbringung von Kunststoff mit einer Kunststoffausbringung von mindestens 85 Prozent, von Holz oder von Papier, wie zum Beispiel Nahinfrarotaggregate“. Vorgeschrieben ist also die Leistung, Nahinfrarot ist das genannte Beispiel.

Verpackungsrecht-Durchführungsgesetz. Das Verpackungsgesetz ist durch das VerpackDG abgelöst. Die Quoten für die dualen Systeme stehen jetzt in § 42. Für Kunststoffverpackungen gelten 75 Masseprozent Recycling ab dem

1. Januar 2028 und 80 Masseprozent ab 2030. Werkstofflich verwertet werden müssen im Jahresmittel mindestens 63 Prozent, ab 2028 mindestens 70 und ab 2030 mindestens 75 Prozent. Wer Sortierfraktionen an die dualen Systeme liefert, spürt diese Steigerung über die Anforderungen an Menge und Qualität.

EU-Verpackungsverordnung (PPWR). Die Verordnung (EU) 2025/40 verlangt in Art. 7 Mindestanteile an Rezyklat in Kunststoffverpackungen, berechnet als Durchschnitt je Fertigungsbetrieb und Jahr. Die erste Stufe gilt ab dem

1. Januar 2030 oder drei Jahre nach dem zugehörigen Durchführungsrechtsakt, je nachdem, was später kommt, die zweite ab dem 1. Januar 2040:

Verpackungsart	ab 2030	ab 2040
kontaktempfindlich, überwiegend PET	30 %	50 %
kontaktempfindlich, andere Kunststoffe	10 %	25 %
Einweg-Getränkeflaschen aus Kunststoff	30 %	65 %
sonstige Kunststoffverpackungen	35 %	65 %

Für Sortieranlagen heißt das: Gefragt ist künftig vor allem sauberes Material, das wieder in Lebensmittelverpackungen darf. Und das ist genau die Stelle, an der KI ins Spiel kommt.

Wo KI tatsächlich hilft

Eine Nahinfrarotkamera erkennt, ob eine Schale aus PET ist. Ob sie vorher Wurst oder Schmierseife enthalten hat, erkennt sie nicht. Dafür braucht es Form, Aufdruck und Oberfläche, und hier lernen KI-Modelle besser als feste Regeln.

Die Hersteller setzen genau dort an. TOMRA beschreibt GAINnext als „deep learning-based sorting add-on“ für die AUTOSORT, um lebensmitteltaugliche von nicht lebensmitteltauglichen Verpackungen aus PET, PP und HDPE zu trennen, mit Reinheiten „upwards of 95%“ in Kundenanlagen. STEINERT berichtet von der Anlage von Cirrec in den Niederlanden, die mit drei UniSort PR EVO 5.0 rund 60.000 Tonnen Schalen im Jahr sortiert. Ein KI-Programm, das auf das Erkennen von Lebensmittelverpackungen trainiert ist, wertet dort Bilder von Hyperspektral- und Farbkamera gemeinsam aus und erreicht laut STEINERT die für Lebensmittelrecycling geforderte Reinheit von über 95 Prozent.

Wie die Modelle trainiert werden und wie oft sie nachlernen, steht in keiner dieser Mitteilungen. Das ist eine gute Frage für jedes Verkaufsgespräch.

Unsere Einschätzung

KI macht eine Sortieranlage nicht automatisch besser. Sie verschiebt die Grenze dessen, was die Anlage erkennen kann, vor allem bei Material, das chemisch gleich ist und sich nur im Aussehen unterscheidet. Den Zielkonflikt zwischen Reinheit, Ausbringung und Durchsatz hebt sie nicht auf. Der wirtschaftlich beste Betriebspunkt liegt fast immer zwischen den Bestwerten, und er verschiebt sich, sobald sich der Input oder der Preis einer Fraktion ändert.

Wer eine Anlage plant oder nachrüstet, sollte deshalb vom Hersteller nicht nur die Reinheit erfragen, sondern immer alle drei Zahlen zusammen, bei welchem Durchsatz und mit welchem Input sie gemessen wurden. Und die eigene Probe aus dem laufenden Betrieb bleibt der Maßstab.

Mit unserem Hintergrund aus der Entsorgungsbranche entwickeln wir Bilderkennung für genau diese Fragen, von der Kamera am Band bis zum Müllbunker. Was wir dabei konkret machen, steht auf unserer Seite zur Kreislaufwirtschaft. Wie so eine Anlage im Ganzen zusammenspielt, zeigt unser 3D-Kreislaufpark.

Quellen

• Küppers, B., Seidler, I., Koinig, G., Pomberger, R., Vollprecht, D. (2020): Influence of throughput rate and input composition on sensor-based sorting efficiency. Detritus 09/2020, S. 59–67 (Versuchsaufbau S. 60, Definitionen S. 62, Ausbringung S. 63, Beispielrechnung Gewinn S. 65 f.)
• Fraunhofer IOSB: Schüttgutsortierung und Projekt GRIZZLY (09/2024 bis 11/2025)
• TOMRA: Katalog Abfall- und Metallsortierung 2023 (Angaben laut TOMRA „indicative“) und GAINnext, Meldung vom 17.04.2024
• STEINERT: UniSort PR und KI bei Cirrec, Meldung vom 14.01.2026
• Pellenc ST: Datenblatt Mistral+ CONNECT (2021)
• Der Grüne Punkt: Rohstofffraktionsspezifikationen, Stand April 2024, 328-1 Misch-PET 90/10, 325 PET-Flaschen, 324-0 Polypropylen, 310-0 Kunststoff-Folien
• Gewerbeabfallverordnung: § 6 und Anlage zu § 6
• Verpackungsrecht-Durchführungsgesetz (VerpackDG): § 42
• Verordnung (EU) 2025/40 über Verpackungen und Verpackungsabfälle: Art. 7