Entwicklung und Erprobung eines dezentralen IoT-Sensorsystems zur KI-gestützten Steuerung von Kompostmieten zur Reduzierung der prozessbasierten Methan-Treibhausemissionen

Laufzeit

Beschreibung

Die Kompostierung ist ein biologischer Prozess mit parallel ablaufenden Um-, Auf- und Abbauvorgängen. Die mikrobiologische Population verändert sich während der Kompostierung in Abhängigkeit des Milieus (Temperatur, aerob, anaerob) ständig. Insbesondere unter anaeroben Bedingungen kommt es zur Freisetzung erheblicher Mengen an Treibhausgasen (THG), insbesondere Methan von bis zu 15.400 gCH4/MgSubstrat (385.000 gC02e/MgSubstrat). Zur Gewährleistung der aeroben Verhältnisse ist eine gute Sauerstoffversorgung in der Mitte notwendig. In aktuellen Kompostieranlagen erfolgt eine Prozessüberwachung der Temperatur manuell sowie punktuell und ausschließlich zur Dokumentation der Hygienisierung gemäß der BioAbfV (2012). Die Kompostierung wird damit empirisch und nachsteuernd betrieben. Somit stellen sich anaerobe Bedingungen unbemerkt ein und führen zu erheblichen THG-Emissionen. Die Entscheidung über den Eingriff in den Rotteprozess erfolgt meist auf Grundlage der Erfahrungen der jeweiligen Mitarbeiter*in.

DigiKompost tritt an, die Entscheidungsgrundlagen zum Betrieb von Kompostieranlagen unterschiedlichster Verfahren und Einsatzstoffe durch die Entwicklung eines sensor- und Kl-basierten Systems und die Verbreiterung der Datenbasis, um gasförmige Mess- und Steuergrößen erheblich zu verbessern. Dadurch werden Betreiber erstmalig in die Lage versetzt, zusätzlich zur Erfüllung regulatorischer und gesetzlicher Auflagen datenbasiert Betriebsabläufe, Personal- und Maschineneinsatz, sowie emissionsschutzrelevante Maßnahmen mit zeitlichem Vorlauf zu planen, durchzuführen und zu dokumentieren. Durch eine frühzeitige prognosebasierte Prozesssteuerung können anaerobe Milieubedingungen vermieden und der THG-Ausstoß, durch Vermeidung von Methanemissionen, um 50 bis 90% reduziert sowie die Kompostqualitäten deutlich verbessert werden. Allein in Deutschland werden jährlich ca. 7 Mio.t organischer Reststoffe behandelt. Das Vorhaben basiert auf der interdisziplinären Zusammenarbeit von Akteuren aus den Bereichen „Engineering und Digitalisierung" (INFRASOLID, Agvolution, IfU), „Anwendung / Entsorgungswirtschaft“ (LAV) und „Wissenschaft" (Fraunhofer IKTS). Die Entwicklungen sollen dann im technischen Maßstab getestet und bewertet werden.