Staatliche und kommunale Verwaltungen
Tschechische Republik
Technische Universität Brünn

Abfallprobenahme im digitalen Zeitalter

"Die entwickelte digitale Lösung erhöht die Wirksamkeit des Probenahmeverfahrens erheblich. Sie führt eine systematische Methodik ein, trägt zur Konsistenz der Ergebnisse bei und ermöglicht die Fernüberwachung, Datenverarbeitung und -präsentation. Die Lösung erfüllt die Anforderungen der digitalen Abfallwirtschaft 4.0." Dr. M. Pavlas - Technische Universität Brünn, Tschechische Republik

Globale Umweltbedrohung durch Siedlungsabfälle

Dr. M. Pavlas

Die Deponierung von Siedlungsabfällen ist eine globale Bedrohung für unsere Umwelt und alle Lebensformen.

Gegenwärtig ist ein deutlicher Trend zu weniger Deponierung zu beobachten, da die Länder immer mehr zu alternativen Möglichkeiten des Recyclings und der Verbrennung übergehen, wenn eine stoffliche Nutzung nicht möglich ist.

Dr. Martin Pavlas, außerordentlicher Professor am Institut für Verfahrenstechnik an der Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität Brünn in der Tschechischen Republik, führt im Rahmen eines EU-Projekts wichtige Forschungsarbeiten zur Probenahme von Siedlungsabfällen durch.

Mit Hilfe von Mergin Maps und QGISführt er in der Tschechischen Republik eine umfassende Erhebung über die Zusammensetzung der Siedlungsabfälle durch. Gemeinsam mit Peter Petrik von Lutra Consultingwurde ein einzigartiges GIS-gestütztes Werkzeug für die Abfallprobenahme entwickelt. Dazu gehört ein Prototyp einer mobilen Anwendung auf der Grundlage von Mergin Maps für die Abfallprobenahme vor Ort.

Motivation

Das Stichprobenprojekt hat drei Hauptmotivationen:

1. Die Bürger werden auf den Inhalt ihres Restmülls aufmerksam gemacht, z. B. darauf, wie viel Plastik, Glas, Papier usw. weggeworfen wird, und können zum Recycling motiviert werden.

2. Die Gemeinden sind motiviert, sich an der Erhebung zu beteiligen, um ihre Abfallsammel- und -behandlungssysteme zu verbessern.

3. Das tschechische Umweltministerium wird der EU die mit dieser speziellen Methode ermittelte durchschnittliche Zusammensetzung mitteilen, um positive Veränderungen in der Abfallwirtschaft im Einklang mit den künftigen Zielen der EU nachzuweisen.

Zu beprobende Behälter (Foto: M. Pavlas)

Probenahmeplan

Der von Dr. Pavlas und Kollegen vorgeschlagene und bereits in 10 Gebieten umgesetzte Plan umfasst ein innovatives Konzept für die Probenahme von Siedlungsabfällen, das auf QGIS basiert. Darin wird genau beschrieben, wo, wie oft und wie Proben von festen Siedlungsabfällen genommen werden sollen. Das ultimative Ziel der EU für die Länder besteht darin, bis 2035 65 % der Abfälle stofflich zu verwerten, weshalb die Kenntnis der genauen Inhaltsstoffe von Siedlungsabfällen für die Erreichung dieses Ziels von großer Bedeutung ist.

Stand der Abfallwirtschaft in der Tschechischen Republik

Das derzeitige Aufkommen an Siedlungsabfällen in der Tschechischen Republik beträgt 536 kg pro Kopf und Jahr. Obwohl die Bürger Zugang zu verschiedenen Recycling-Tonnen haben, verbleiben mehr als 50 % als Mischmüll. Nur 40 % werden wiederverwertet, was weit unter dem EU-Ziel von 65 % liegt. Es ist von entscheidender Bedeutung, die Zusammensetzung der gemischten Abfälle zu kennen, um künftige Ziele zu erreichen - und um Gemeinden und Bürger zu motivieren, mehr Haushaltsabfälle zu sortieren und zu recyceln.

Unterstützung durch Lutra Consulting

Entwickelte GIS-Lösung (Quelle: M. Pavlas)

Martin Pavlas sagt: "Da wir im digitalen Zeitalter leben, haben wir beschlossen, ein automatisiertes Werkzeug zu entwickeln, das uns bei der Probenahme und der Dokumentation der Probenahme unterstützen kann. Gemeinsam mit unserem Partner Lutra Consulting haben wir eine GIS-Lösung entwickelt, die aus zwei Teilen besteht."

1. Eine Desktop-GIS-Lösung basiert auf QGIS und dem benutzerdefinierten Plugin mit automatisierten Tools für die Probenahmeplanung.

2. Mergin Maps wird zur Erfassung von Felddaten verwendet und ist für iOS und Android sowohl online als auch offline verfügbar. Es hilft den Arbeitern im Feld, mit Hilfe von Karten auf die Probenahmestellen zuzugreifen und zur nächsten Probenahmestelle zu navigieren.

"Wichtig für uns war, dass es auch offline funktionieren kann", sagt Martin Pavlas.

Zufallsstichproben

Mit Unterstützung des tschechischen Umweltministeriums wurde eine neue Strategie für die Analysen entwickelt, die der EU-Norm EN14899 entspricht: "Charakterisierung von Abfällen - Probenahme von Abfallstoffen - Rahmen für die Erstellung und Anwendung eines Probenahmeplans".

Bei der neuen Methode werden die Proben direkt aus den Behältern entnommen, so dass eine geschichtete Zufallsstichprobe gezogen wird.

Aus 10 Gemeindeclustern wurde jeweils eine repräsentative Gemeinde ausgewählt, in der die Analysen durchgeführt wurden. Drei Teams wurden in Prag, Brünn und Jihlava eingesetzt - eines in jeder Stadt - und begaben sich von dort aus zu den verschiedenen ausgewählten Standorten. 

Praktische Anwendung von Mergin Maps 

Von Tausenden von Behältern werden nur 10 nach dem Zufallsprinzip für die Probenahme ausgewählt. Die Proben werden entnommen, dokumentiert und zu dem Ort transportiert, an dem die Charakterisierung stattfindet.

Für dieses Projekt wurden spezifische Funktionen von Lutra Consulting entwickelt, die als Plugin in QGIS integriert wurden. Danach wurden spezifische Projekte für die mobile Anwendung vorbereitet.

QGIS Projekt (Quelle: M. Pavlas)

In der Überprüfungsphase verwenden die Außendienstmitarbeiter Mergin Maps , um jede Tonne zu überprüfen - zunächst, um zur Tonne zu navigieren, dann, um grundlegende Informationen über die Tonne zu erfassen - Volumen, Farbe, Abfallart und Inhalt. Sie notieren auch die GPS-Koordinaten sowie Datum und Uhrzeit. Die benutzerfreundliche Berichterstattung über diese Informationen wird durch die mobile App erleichtert. Die Daten werden zurück auf QGIS synchronisiert, geprüft und weiterverarbeitet. Dokumentation und Protokolle werden automatisch in QGIS erstellt.

Mergin Maps Eingangsschnittstelle

Charakterisierung von Abfällen

Die einzelnen Proben werden dann von Hand charakterisiert und in etwa 30 Fraktionen unterteilt. Akademische Mitarbeiter und Studenten der Technischen Universität Brünn helfen bei der Charakterisierung, ebenso wie einige Einheimische an den jeweiligen Standorten.

Menschen sortieren den Abfall (Foto: Jiří Gregor)

Vorteile von Mergin Maps

Dr. Pavlas schätzt die Tatsache, dass Lutra Consulting in der Lage war, eine einzigartige innovative Lösung für diesen Zweck zu entwickeln, die er und seine Kollegen nun ohne Probleme nutzen können, obwohl sie als Maschinenbauingenieure zunächst wenig oder gar keine Erfahrung mit dieser Technologie hatten! Außerdem hat er diese QGIS-basierte Lösung als die langfristig kostengünstigste ausgewählt, da dieses Projekt von einer EU-Förderung abhängig ist. 

Martin Pavlas fasst zusammen: "Das Wissen über die Abfallzusammensetzung ist wichtig für die Verbesserung der Sammelsysteme." Er schätzt dieses einzigartige GIS-basierte Tool, das in Zusammenarbeit mit Lutra Consulting entwickelt wurde, und erwähnt: "Ein solches Tool kann auch für die Beprobung anderer Abfallarten und Materialien sehr hilfreich sein."

Mergin Maps ist stolz darauf, Teil der Lösung für die Bedrohung unserer Umwelt durch Siedlungsabfälle zu sein.

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