Wie wird aus verunreinigtem Abfall ein Rohstoff für erneuerbare Kraftstoffe, Chemikalien oder neue Materialien? Mit dieser Frage beschäftigt sich das EU-Projekt AIM. Es entwickelt KI-gestützte digitale Zwillinge für Technologien, die Abfälle verwerten. Die Modelle sollen Vorgänge auf atomarer Ebene mit dem Verhalten kompletter Geräte und Anlagen verbinden.

Koordiniert wird AIM von Prof. Dr. Núria López am Institut Català d’Investigació Química (ICIQ) in Spanien. Die Europäische Union fördert das Projekt seit Oktober 2026 über vier Jahre mit knapp 4 Millionen Euro. Das Geld kommt aus der EIC-Pathfinder-Challenge „Waste-to-Value-Anlagen“. Das Projektteam traf sich Anfang November zur Auftaktveranstaltung in Barcelona.

Vom Atom bis zur Anlage

Recycling ist selten eine saubere, übersichtliche Angelegenheit. Gleichzeitig laufen Reaktionen auf atomarer Ebene ab, Materialien verändern sich, Stoffe werden transportiert und komplette Anlagen müssen unter komplexen Bedingungen funktionieren. Diese Vorgänge spielen sich auf unterschiedlichen Größen- und Zeitskalen ab und werden bislang häufig getrennt untersucht.

Dazu kommt: Abfälle sind oft verunreinigt oder enthalten Bestandteile, die herkömmliche Recyclingverfahren behindern. AIM soll die verschiedenen Ebenen in einem Gesamtmodell verknüpfen. KI und Multiskalen-Simulationen sollen dabei den Zusammenhang zwischen kleinsten atomaren Vorgängen und der Leistung eines Geräts herstellen.

An den virtuellen Modellen können Forschende Technologien testen, vergleichen und Schwachstellen erkennen, bevor Geräte gebaut oder Verfahren hochskaliert werden. Das könnte den Bedarf an kostspieligen physischen Versuchen senken. Vor Tests unter realen Bedingungen wären damit fundiertere Entscheidungen möglich, welche Lösungen weiterverfolgt werden.

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Die digitalen Zwillinge sollen außerdem zeigen, wie Materialien und Betriebsbedingungen die Leistung einer Technologie beeinflussen. Für die beteiligten Projektteams geht es also nicht nur um eine hübsche digitale Kopie, sondern um ein Werkzeug, mit dem sich Funktionsweisen und Grenzen genauer untersuchen lassen.

Bochumer Beitrag im Konsortium

An der Ruhr-Universität Bochum beteiligen sich Dr. Yuncheng Mao, Dr. Nicolas Tancogne-Dejean und Prof. Dr. Silvana Botti. Sie arbeiten am Interdisziplinären Zentrum für fortgeschrittene Materialsimulation (ICAMS) und am Forschungszentrum „Future Energy Materials and Systems“ (RC FEMS) der Universitätsallianz Ruhr.

Im RC FEMS kooperieren Forschende der Ruhr-Universität Bochum, der TU Dortmund und der Universität Duisburg-Essen zu Materialien und Systemen für eine nachhaltige Energieversorgung. Das Zentrum verbindet atomare Forschung, Simulation, datenbasierte Methoden und Experimente mit der Entwicklung funktionierender Energietechnologien.

Im AIM-Konsortium entwickeln die Universität Jyväskylä und die Ruhr-Universität Bochum grundlegende Simulationsmethoden. Die EPFL leitet die Multiskalenmodellierung, Matgenix aus Belgien liefert KI-Werkzeuge. DIFFER aus den Niederlanden unterstützt die Entwicklung und Validierung der Digital-Twin-Architektur, während das ICIQ experimentelle und computergestützte Daten integriert. AGATA aus dem Vereinigten Königreich leitet Kommunikation und Verbreitung.

Acht Projekte, ein Förderprogramm

AIM ist eines von acht EU-Projekten der EIC-Pathfinder-Challenge „Waste-to-Value“. Für alle acht Vorhaben stehen insgesamt rund 30,5 Millionen Euro zur Verfügung. Untersucht werden unter anderem die Aufbereitung gemischter Kunststoffe, die Rückgewinnung von Materialien aus Entsalzungssole, die Abwasserbehandlung und die Umwandlung von CO₂ in Chemikalien.

Innerhalb dieses Projektportfolios ist AIM das einzige Vorhaben, das digitale Zwillinge entwickelt. Die Modelle sollen den anderen Projektteams helfen, die Funktionsweise ihrer Technologien sowie den Einfluss verschiedener Materialien und Betriebsbedingungen zu analysieren. Finanziert wird AIM unter der Fördervereinbarung Nr. 101306664.

Der Europäische Innovationsrat (EIC) gehört zum EU-Programm „Horizont Europa“. Für Innovationen von der Frühphasenforschung bis zur Skalierung von Start-ups sowie kleinen und mittleren Unternehmen verfügt er über ein Budget von 10,1 Milliarden Euro.

Inhaltlich steht AIM im Zusammenhang mit dem European Green Deal, REPowerEU und dem „Fit for 55“-Paket. Der Ansatz soll dazu beitragen, Abfall und Emissionen zu verringern und die Abhängigkeit von fossilen Ressourcen zu reduzieren. Für Bochum bedeutet das: Zwischen Materialsimulation, KI und nachhaltiger Energieversorgung wird es künftig noch enger zugehen — und manche Idee darf erst einmal virtuell scheitern, bevor sie teuer in Metall gebaut wird.