KI-gestützte Datenextraktion aus Fachgutachten zu Abfallströmen

In der Europäischen Union fallen jährlich rund 2,2 Milliarden Tonnen Abfall an (Eurostat, Bezugsjahr 2022). Dieses Abfallaufkommen stellt grundsätzlich eine bedeutende Quelle für Sekundärrohstoffe dar, deren Nutzung bislang jedoch nur in begrenztem Umfang erfolgt.

Um Abfälle wieder in Kreisläufe rückführen zu können, gibt es die Möglichkeit das qualitative Abfallende der Stoffe mittels Nachweises bestimmter Stoffeigenschaften durch technisch-naturwissenschaftliche Gutachten zu bestätigen. Das bedeutet, dass diese Nachweise den Übergang von Abfall zu einem Sekundärrohstoff belegen.

Diese Gutachten – „Beurteilungsnachweise“ genannt - liegen in der Praxis beim Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Klima- und Umweltschutz, Regionen und Wasserwirtschaft als PDF-Dokumente vor und enthalten sowohl Fließtext als auch tabellarische Analysedaten, Bilder und handschriftliche Anmerkungen. Diese heterogene Struktur – kombiniert mit dem jährlichen Volumen – erschwert eine systematische digitale Auswertung im Sinne des Abfall- und Qualitätsmanagements erheblich. Eine manuelle Prüfung aller Nachweise durch Sachbearbeitende ist bei steigendem Dokumentenaufkommen nicht mehr vollumfänglich leistbar.

Bestehende Beurteilungsnachweise sind nicht standardisiert und weisen daher eine sehr heterogene Datenstruktur auf. Umfang, Layout, Gliederung und Detailgrad variieren stark je nach Gutachter und Abfallstrom. Auch technische Fachbegriffe können je nach Branche, Region und Gutachter variieren. Eingescannte Dokumente, unvollständige Tabellen, Fotos oder handschriftliche Ergänzungen erschweren die automatisierte Analyse. Je nach gutachtender Person werden diese Dokumente über die bestehende Datenbank des Bundesministeriums (das Elektronische Datenmanagement Umwelt - EDM) oder per E-Mail eingereicht, wobei letztere Übermittlungsart langsam abnimmt. In Zukunft sollen Einreichungen nur mehr über die Datenbank übermittelt werden können.

Da für zusätzliche Stoffgruppen Abfallende-Verordnungen in Ausarbeitung sind, ist in Zukunft von einer wachsenden Anzahl an Gutachten auszugehen. Um den Prozess ihrer Überprüfung in Zukunft effizienter zu gestalten und die Datenextraktion sowie -auswertung zu verbessern, sucht das Bundesministerium nun nach einem KI-Tool, das diesen Prozess automatisiert.

Gesucht wird ein KI-gestütztes Tool, das übermittelte Beurteilungsnachweise zum Abfallende automatisch ausliest und die enthaltenen Informationen strukturiert in eine maschinenverarbeitbare und -auswertbare Form überführt. Das beinhaltet die Extraktion von Daten sowie die Validierung und Auswertung aus heterogenen PDF-Dokumenten mit Text, Tabellen sowie Bildern. Darüber hinaus sollen handschriftliche Anmerkungen ebenfalls erfasst werden können. Optional können Bilder aus den Gutachten extrahiert, abgelegt und mit der richtigen Seite im originalen Gutachten verlinkt werden, sodass eine prüfende Person schnell durch den Prüfbericht navigieren kann.

Das gesuchte Tool soll hochgeladene Dokumente klassifizieren und extrahierte Werte mit bestehenden Grenzwerten abgleichen. Bei Auffälligkeiten sollen diese an die prüfende Person gemeldet und angezeigt werden. Eine vollautomatisierte Beurteilung der hochgeladenen Dokumente ist nicht vorgesehen. Die inhaltliche Bewertung und Interpretation der Ergebnisse verbleiben bewusst bei der prüfenden Person.

Durch strukturierte Ablage der Daten soll der Standardisierungsgrad der Gutachten angehoben werden. Darüber hinaus sollen eingereichte Beurteilungsnachweise auf Vollständigkeit und Konformität mit geltenden Regelungen geprüft werden. Optional kann das Tool automatisiert abgleichen, ob die richtigen Dokumente unter dem richtigen Abschnitt in der Datenbank des Bundesministeriums (Elektronisches Datenmanagement – Umwelt (EDM)) hochgeladen wurde, um Prüfprozesse zu beschleunigen.

Die extrahierten Daten sollen so aufbereitet werden, dass diese weiterführend zur Evaluierung der aktuellen Beschaffenheit von Sekundärstoffen herangezogen werden können. Ziel ist die Bewertung von Entwicklungen im historischen Vergleich sowie ein Überblick über Schadstoffgehalte und Ressourcenpotenziale als Planungs- und Regelungsgrundlage. Extrahierte Daten sollen als PDF heruntergeladen sowie in einem einheitlichen Dateiformat extrahiert werden können. Darauf basierend können nunmehr endlich gesicherte und nachvollviehbare Qualitätsniveaus für Sekundärstoffe etabliert werden. Diese Daten schaffen eine wichtige Grundlage für das Policy-Making und die Optimierung der Kreislaufwirtschaft.

Folgende Kernfunktionen sollen jedenfalls abgedeckt werden:
• Informationsextraktion: Automatische Identifikation relevanter Inhalte (Grenzwerte, Materialbezeichnungen, Analyseergebnisse, Abfallcodes)
• Tabellen- und Datenextraktion: Auslesen von Messwerten und Parametern aus strukturierten und unstrukturierten Tabellenformaten
• Dokumentenklassifikation: Zuordnung zu Abfallart, Behandlungstechnologie und rechtlichem Geltungsbereich
• Compliance-Check: Automatisierter Abgleich extrahierter Werte mit den jeweils geltenden Grenzwerten der einschlägigen Verordnung
• Zusammenfassung: Erstellung kompakter Zusammenfassungen für die Sachbearbeitenden

Gesucht werden Tools, die auf EU-konforme KI-Modelle zurückgreifen, sowie mit aktuellen Normen wie dem EU AI Act und der DSGVO konform sind. Um anfänglich keine zusätzliche Infrastruktur im Bundesministerium aufbauen zu müssen, wird nach Lösungen gesucht, die auf einer eigenen Instanz in einer souveränen Cloud betrieben werden können und, wenn nötig, auf eigene Server transferierbar sind. Zusätzlich werden Schnittstellen zu Data-Warehouses und anderen Systemen sowie die Verwaltung von Zugriffsrechten benötigt. Sowohl die Projektabwicklung als auch die Dokumentation haben in deutscher Sprache zu erfolgen.

Nicht Ziele:
• Standardisierung von Gutachten durch Musterformulare für Sachverständige
• Aufbau externer Repositories
• Aufbau neuer Infrastruktur
• Tools, die Werte verfälschen oder halluzinieren

Nutzen Sie die Chance und präsentieren Sie Ihre innovativen Ansätze. Unternehmen, Start-Ups und Forschungseinrichtungen sind eingeladen, ihre Lösungsansätze einzureichen. Bitte stellen Sie eine kurze Beschreibung der Lösung, der Kosten (Angabe von sowohl Beschaffungs- als auch von Wartungskosten) sowie einen möglichen Projektablauf bereit.

Beziehen Sie sich bei der Kostendarstellung auf eine wachsende Anzahl an Gutachten. Gehen Sie für das erste Jahr von 200 Gutachten pro Jahr aus, steigend innerhalb der nächsten 2-3 Jahre auf etwa 2.000 Gutachten pro Jahr. Der Umfang kann je nach Materie und Art des Gutachtens zwischen 20 und 400 Seiten betragen.

Beschreibung:
Reichen Sie Ihre Idee über das Online-Formular ein. Achten Sie darauf, dass Ihr Konzept zu den Anforderungen und Bewertungskriterien passt. Überzeugen Sie mit nachvollziehbaren Anwendungsfällen und Referenzen.
Zusätzlich braucht es ein Titelbild. Dieses ist Ihr visuelles Aushängeschild bei der Übersicht der Einreichungen zu dieser Challenge.
Optional können Sie auch noch eine Datei anhängen. Diese Datei soll die Texte der Formularfelder ergänzen, aber nicht ersetzen und wiederholen! Nutzen Sie den Dateianhang z.B. für Grafiken oder Präsentationen.

Zusammenfassung des Mehrwerts:
Bringen Sie das Alleinstellungsmerkmal und entscheidende Vorteile auf den Punkt! Was macht Ihre Lösung besonders innovativ? Was zeichnet sie aus?
Anwendungsbeispiele, Referenzen und ein realistischer Projektverlauf helfen bei der Bewertung.

Vertrauliche Infos (nur für die Jury):
Diese Information kann über die Plattform vertraulich eingereicht werden.
In dieses Textfeld können Sie weitere Informationen eintragen, die Sie ausschließlich mit den Projektverantwortlichen teilen möchten. Alternativ ist die Zusendung einer PDF per E-Mail an die Moderatoren der Challenge möglich.

WICHTIGER HINWEIS:
Einreichungen im Konsortium sind möglich. Fassen Sie sich kurz (Richtwert: maximal 10-12 Präsentationsfolien oder 4-5 Din A4 Seiten). Wir befinden uns mit der Challenge in der Markterkundung. Es ist daher nicht notwendig, extra für diesen Anlass ausgearbeitete Entwürfe oder Machbarkeitsstudien zu erstellen.