Recul absolut: roboții vor elimina toată poluarea mediului

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Încă din zilele Greciei Antice, problema deșeurilor era acută. Una dintre isprăvile lui Hercule - curățarea grajdurilor Augean - era deja în puterea unui semizeu în acele zile. În Ierusalim, acea parte a pământului în care s-au aruncat gunoiul și unde s-au ars gunoaie se numea Gehenna Fiery, care a devenit mai târziu denumirea generală a iadului.

În Evul Mediu, gunoiul și canalizarea erau aruncate de la ferestre direct pe stradă, ceea ce a provocat epidemii de boli precum tifosul și ciuma. După secole, nu scăpăm de gunoi prin ferestre, ci îl depozităm la gropile de gunoi, iar în unele țări îl reciclăm.

În fiecare an, în lume sunt create 2 miliarde de tone de gunoi. În Rusia, o familie aruncă peste 250 kg pe an, în urma cărora s-au acumulat 38 de miliarde de tone. Ca suprafață, este de 4 milioane de hectare sau doar Elveția. Desigur, gunoiul nu se află într-un singur loc, ci este distribuit în mii de gropi de gunoi, inclusiv ilegale. Cele mai masive acumulări de gunoi sunt gropile de gunoi din Guangzhou și Hong Kong de o sută de hectare, o groapă de dispozitive electronice Guiyu din China pentru 5, 2 mii de hectare sau Marele Petic de gunoi din Ocean pentru 80 de mii de tone.

Gunoiul din gropile de gunoi ard, provocând probleme pulmonare și oculare sau cancer la locuitorii locali. Gunoiul se descompune, intră în sol, plante și apele subterane și mări. Peștii din mare mănâncă plastic, care se depune în țesuturile lor și ajunge pe masa noastră. Chiar dacă gunoiul este departe, ne atinge.

Problema gunoiului este globală. Semizeul nu o va mai ajuta - roboții i-au luat locul. Ei ar putea fi capabili să se ocupe de miliarde de tone de deșeuri, pentru că oamenii nu o fac încă. Să aruncăm o privire la modul în care roboții găsesc, colectează gunoiul, controlează sursele de poluare și ajută oamenii.

Roboții - cauză și soluție

Am scris deja despre modul în care roboții ajută în vânzări și marketing: se întâlnesc cu oaspeții în restaurante, hoteluri, joacă în spectacole și lucrează ca promotori. Cu mult timp în urmă au luat locul oamenilor în producție. De asemenea, sunt capabili să distrugă gunoiul, dar, interesant, sunt direct legate de problema acestui gunoi.

Robotizarea în masă a început în anii 50-60 ai secolului trecut, când au fost introduși roboții industriali pentru producția de diverse bunuri: de la mașini la produse cosmetice. La început, roboții executau operații simple, precum ștanțarea ștampilelor, apoi altele mai complicate: tăierea, sudarea și montarea pieselor. Acum funcționează deja fabrici complet automatizate, unde întregul ciclu de sarcini de producție este robotizat.

Robotul nu obosește, nu cere promovare, plată concediu și nu intră în grevă, iar eficiența este cu un ordin de mărime mai mare decât cea a unui om. Prin urmare, odată cu apariția roboților, există mai multe bunuri și servicii. Mai multe bunuri - mai multe costuri cu resursele. Mai multe costuri cu resurse și bunuri - mai mult gunoi. Robotizarea face producția mai ieftină, creează mai multe produse cu valoare adăugată și accelerează economia. Dacă producția crește, crește și risipa din această producție.

Cu toate acestea, mediul nu poate accelera. Ea nu poate face față gunoiului actual, ce putem spune despre viitor? În natură, pur și simplu nu există mecanisme, bacterii sau animale care ar putea prelucra fierul, sticla sau produsele petroliere. În urmă cu câțiva ani, au fost descoperite bacterii care descompun unele tipuri de plastic, dar foarte lent - 1 milimetru în 30 de săptămâni. Bacteriile vor avea nevoie de mii de ani pentru a face față volumului actual de plastic, chiar dacă toate fabricile care produc altele noi sunt închise.

Roboții sunt una dintre cauzele problemelor cu gunoiul, dar ne pot ajuta și: colectăm, sortați, aruncați și reciclați gunoiul.

Ciclul gunoiului

Să aruncăm o privire asupra ciclului de viață al gunoiului, unde roboții se pot integra în lanț și ce pot face ei exact.

În afară de producție, durata de viață a deșeurilor este împărțită în etape:

Colectie

Triere

Prelucrare

Eliminare

Acum toate acestea sunt făcute de oameni. Colectăm gunoiul în saci și îl punem în coșuri. În unele țări, precum Suedia, Finlanda sau Elveția, rezidenții sunt obligați prin lege să trieze suplimentar deșeurile în sticlă, plastic, materie organică și alte tipuri. După ce gunoiul a intrat în coș, acesta este ridicat de un camion de gunoi și transportat la un centru de distribuție, apoi la o groapă de gunoi sau la o fabrică de reciclare a deșeurilor.

Acest prim pas - colectarea gunoiului - poate fi robotizat.

Colectarea și eliminarea gunoiului

Mașini de colectare a deșeurilor

Prima etapă a robotizării colectării gunoiului este mașinile de colectare a deșeurilor. Acestea au fost deja implementate și lucrează în Suedia în supermarketuri, farmacii și benzinării. Mașinile acceptă mici deșeuri menajere și nocive: becuri, baterii, lacuri, adezivi, vopsele, spray-uri, recipiente din sticlă, cutii. Automatul oferă o recompensă pentru gunoiul primit.

Așa se rezolvă două sarcini. Prima este să înveți oamenii cu stimulente financiare să nu arunce gunoiul nicăieri. Al doilea este de a automatiza colectarea deșeurilor într-un fel.

Astfel de dispozitive se găsesc încă în Rusia doar în număr mic - de exemplu, în magazinele naturiste VkusVill. De aproape doi ani, magazinele dispun de containere pentru primirea bateriilor. În fiecare lună, colectează aproape 10 tone de baterii, iar magazinul cheltuiește 700 de mii de ruble pentru eliminarea deșeurilor periculoase. Nu există recompensă pentru bateriile donate, dar nu este nevoie - totul funcționează pe altruism. Separat, există pandomats - dispozitive pentru primirea sticlelor din plastic și aluminiu.

Containere inteligente pentru deșeuri

Vecinii suedezilor, olandezii de la Haga, au luat-o și ei pe această cale și introduc tomberoane inteligente. Recipientele au senzori de plinătate. Informațiile despre aceasta sunt transmise serviciului de colectare de patru ori pe zi. Software-ul din serviciu analizează cantitatea de gunoi și construiește un program de colectare - de fiecare dată traseul este diferit, în funcție de date. Colectatorii de gunoi economisesc timp si bani prin faptul ca nu colecteaza pubele pe jumatate goale, conduc inutil pe traseu si fara a ramane blocat in ambuteiaje. În plus, sistemul poate planifica o rută pentru ziua următoare, analizând datele pentru câteva zile.

Senzorii se află în 1.400 de containere subterane de gunoi din Haga. Producătorul este compania Enevo din Finlanda. Produce senzori și software de analiză a deșeurilor și operează în 35 de țări. Implementarea sistemului pentru serviciile guvernamentale și companiile private a arătat că colectarea automată este mai eficientă decât colectarea manuală. Companiile economisesc 30% la costurile de colectare a deșeurilor folosind senzori și software. Economiile pot ajunge uneori până la 50%.

În Rusia, există un analog - un dispozitiv de la compania Wasteout. Acesta este un dispozitiv cu senzori încorporați: ultrasunete, temperatură, înclinare și un modul radio pentru transmiterea datelor despre plinul containerului. Sistemul este similar cu Enovo, dar măsurătorile sunt luate diferit, astfel încât brevetul nu este încălcat. Dispozitivele Wasteout sunt instalate la Moscova, Sankt Petersburg și Kaluga. În Perm, acestea sunt folosite de firma Bumatika, care gestionează depozitul de gunoi. Dispozitivele sunt configurate pentru a funcționa pe îngheț, căldură și sunt protejate de vandali.

Camioane inteligente de gunoi

Dacă dăm containere de gunoi „inteligente”, atunci de ce să nu facem același lucru cu camioanele de gunoi? Vi se pare un pas logic? Da, este corect.

În 2017, două companii suedeze, gigantul auto Volvo și compania de eliminare a deșeurilor Renovo, au lansat un proiect comun ROAR - Robot-based Autonomous Refuse Handling sau robot de gunoi.

Camionul de gunoi este operat de o persoană, dar o parte din lucru este automatizată. Noi rute sunt trasate de șofer, iar mașina le amintește. Data viitoare mașina va conduce singură către containere folosind GPS-ul, cu un consum minim de combustibil. Camionul de gunoi își amintește locația rezervoarelor și a altor obstacole, se poate deplasa în marșarier și ocolește mașinile parcate. Are senzori instalați, iar dacă vede o pisică, un copil sau un alt obiect în mișcare pe drum, mașina se va opri. Singurul lucru pe care îl face o persoană este să opereze un mecanism care încarcă deșeuri în organism.

Cu un an mai devreme, aceleași camioane de gunoi erau echipate cu drone pentru a monitoriza încărcarea rezervorului. Dar proiectul nu a fost dezvoltat. Un camion de gunoi fără drone funcționează deja eficient.

Curățarea râurilor și a mărilor

O problemă separată este curățarea mărilor, râurilor și lacurilor. Gunoiul este mai greu de controlat în apă decât pe uscat. Curenții transportă deșeuri într-o varietate de locuri, gunoiul se acumulează în fund sau în coloana de apă. Dacă nu există curent, gunoiul rămâne în largul coastei și trebuie îndepărtat manual.

Cum vor face roboții asta? Să începem cu mici

Porturi și zone de coastă

RanMarine a dezvoltat robotul WasteShark care va pluti în porturi și zonele de coastă și va colecta deșeurile înainte ca acestea să intre în oceanul deschis. WasteShark este o „cutie cu gura” plutitoare din plastic și un motor electric. Cutia „înghite” gunoiul din apă și simultan analizează calitatea apei, măsoară temperatura mării și a aerului și transmite aceste date „până la țărm”. Operatorul casetei corectează cursul pe baza datelor.

WasteShark a fost testat în Rotterdam și acum ridică gunoi în Marea Britanie și Dubai.

Pe viitor, RanMarine intenționează să asambleze și să elibereze în mare un robot mare Great Waste Shark. Va putea strânge câte 500 kg de gunoi o dată. Robotul va fi alimentat de panouri solare și va naviga prin mare folosind un navigator.

Mări și lacuri

Un dispozitiv similar ca funcționalitate - Marine Drone - a fost dezvoltat în Franța. Autorii (Școala Internațională de Design) au decis să demonteze Great Garbage Patch. Marine Drone este similară cu WasteShark, dar plutește sub apă. Robotul este ca un coș de gunoi cu motoare și baterii care plutește și prinde resturile în mod autonom.

Robotul înoată până la locul în care gunoiul este adunat pe navă, apoi este coborât, iar Drona Marină prinde sticle de plastic, pungi, carton, sperie simultan peștii cu emițători de sunet. Când coșul este plin, robotul se întoarce la navă, unde deșeurile colectate sunt îndepărtate și bateriile sunt reîncărcate.

Încă câteva evoluții ale agenților de curățare marine

• Row-Bot este un robot mic de fabricație britanică care elimină bacteriile din apă. Atrage energie din bacteriile înseși, pe care o „digeră” în sine.

• Seasarm din SUA - un transportor plutitor care colectează produse petroliere de la suprafața apei.

• FRED de la ClearBlueSea - platformă cu vele de 30 m care colectează plastic pe mare.

Loc mare de gunoi

Înlăturarea blocajelor de coastă ale râurilor, mărilor și lacurilor este o sarcină relativ simplă. Simplu în raport cu petecul mare de gunoi. Acesta este cel mai mare depozit de gunoi din lume - un stat de gunoi în mijlocul Oceanului Pacific. Este atât de uriaș încât se pare că va obține în curând propriul steag și un loc la ONU.

În mare parte, locul este alcătuit din plastic și plase de pescuit. Plasticul se descompune în timp și sub influența apei sărate și apoi în particule cu dimensiuni de la un centimetru la un milimetru sau mai puțin. Particulele sunt suspendate în apă și formează o „supă de plastic”. Această supă se hrănește cu plancton, se hrănește cu pește, iar mai departe de-a lungul lanțului trofic, plasticul ajunge la masa noastră.

Boyan Slat, un tânăr inventator din Țările de Jos, vrea să rezolve această problemă. Bojan a fondat Ocean Cleanup, un startup al cărui scop este să curețe oceanul de plastic. Dezvoltarea Boyanei este un gigant, de câteva zeci sau sute de metri, braț plutitor în formă de V, de care este atașată o plasă. Plasa este scufundată în apă într-un unghi și se echilibrează pe ancore și flotoare mici. Întreaga structură este întinsă în mare, iar resturile intră în ea datorită curentului.

Au fost efectuate „testări” în largul coastei Olandei, San Francisco și Japoniei, iar acum construcția se îndreaptă spre Great Spot. Da, designul lui Boyan nu este un robot, dar poate că va rezolva cea mai mare problemă a gunoiului fără intervenția umană.

Sortarea și reciclarea deșeurilor

Următorul pas este sortarea. S-a decis să combine sortarea și colectarea în China. Startup-ul Clean Robotics a introdus o simbioză între un coș de gunoi și un robot de sortare - Trashbot. Robotul este un coș de gunoi cu camere, senzori, detectoare de metale și motoare. Când o persoană se apropie de robot, senzorii detectează acest lucru și motoarele deschid capacul rezervorului. Resturile cad spre interior, iar sistemul separă resturile în metal, plastic și alte tipuri.

Opțiunea este exotică. Dacă nu luați în considerare astfel de hibrizi ciudați ai unui coș de gunoi și a unui transportor de sortare, atunci metoda clasică de sortare a gunoiului se desfășoară în mai multe etape:

Sortare în metal și nemetal

Sortate după greutate

Departamentul de plastic

Separarea hârtiei

Separarea deșeurilor alimentare

Sortarea manuală a reziduurilor de către lucrătorii care, după anumite reguli, separă gunoiul

Fiecare etapă este împărțită în sub-etape. Totul depinde de nivelul de dezvoltare al întreprinderilor de prelucrare din țară. Deșeurile, care sunt așezate în diferite containere, sunt trimise la instalații speciale pentru prelucrare tehnologică.

Sortarea deșeurilor de construcții

Ca și în cazul altor lucrări monotone, etapa de sortare este automatizată. Compania ZenRobotics din Finlanda a creat o tehnologie Recycler care combină trei etape într-una singură, dar până acum doar pentru deșeurile din construcții.

Din punct de vedere fizic, un robot este două manipulatoare, o bandă transportoare, containere volumetrice și senzori: camere video de diferite tipuri și detectoare de metale. Nonfizic - inteligență artificială, care se bazează pe un algoritm de căutare adaptiv. Algoritmul folosește principiile funcționării creierului uman. Îi arată mostre de gunoi, indică ce tip corespunde, iar algoritmul învață să găsească unul similar în masa totală a deșeurilor.

Resturile sunt introduse pe o bandă transportoare, iar senzorii și algoritmul unui robot antrenat determină materialul articolului. Robotul apucă un obiect cu o greutate de până la 20 kg cu manipulatorul și îl direcționează către containerul de depozitare sau banda transportoare adecvată pentru procesare. Precizia robotului este de 98%.

Dacă robotul nu poate recunoaște o bucată de gunoi, atunci va merge de-a lungul transportorului la un container separat și apoi din nou la începutul transportorului. În comparație cu metoda manuală, o astfel de sortare este mai eficientă chiar și în cazul erorilor. Sistemul de sortare poate fi compus din doi sau mai mulți roboți. Software-ul robotului este de auto-învățare și funcționează în continuare mai precis.

Un robot similar pentru curățarea deșeurilor de construcții a fost dezvoltat în China. În Songjiang, unul dintre cartierele din Shanghai, mașini de dimensiunea unei clădiri cu cinci etaje curăță resturile de pe un șantier. Acestea separă deșeurile în sol, nisip, cărămizi și deșeuri pentru incinerare. Roboții zdrobesc fracțiuni mari de beton, pietre sau mortar pentru a le facilita transportul la depozitul de gunoi. Deșeurile din construcții sunt foarte praf, dar această problemă a fost rezolvată cu o perdea de apă. Într-o oră, robotul procesează 300 de tone de gunoi. Aceasta echivalează cu munca a 25 de persoane.

Acești roboți sunt roboți pilot. Ei plănuiesc să îmbunătățească dispozitivul în acest an. Proiectarea este realizată de centrul de cercetare CSG Robot Base. Planurile sunt de a atinge un nivel de procesare de 600 de mii de tone pe an. China este o țară cu construcție continuă. Industria construcțiilor reprezintă 6-7% din PIB-ul țării, așa că astfel de roboți sunt sortiți să fie folosiți peste tot.

Sortarea în diferite tipuri

Un alt sortator similar a fost dezvoltat în Germania. Gunther Envirotech a dezvoltat instalația de sortare Splitter. Spre deosebire de omologii săi din Finlanda, dispozitivul german nu folosește senzori, senzori sau software. În schimb, mecanicii lucrează: melcurile și arborii de o anumită formă sortează deșeurile în funcție de formă, dimensiune și greutate în trei categorii. Sortarea gunoiului de către robotul Splitter este dură și potrivită pentru fracționarea primară.

Evoluția ulterioară a sortatoarelor va urma calea complicației. Gunoiul va fi sortat în beton, cărămizi ușoare și grele, beton celular, silicat, gips, azbest. În afara industriei construcțiilor, roboții trebuie să devină și mai complicati: sortarea în plastic, hârtie, lemn, dispozitive electronice, pânză, deșeuri alimentare, medicamente. Fiecare categorie necesită o împărțire în funcție de greutate, dimensiune și tip, de exemplu, carton și hârtie.

Această cale este deja pe drum la MIT - Massachusetts Institute of Technology. Sortator robot RoCycle în dezvoltare. Așa cum a fost conceput, robotul este capabil să determine tipul de material. Pentru a face acest lucru, are senzori tactili, iar pe viitor se vor adăuga camere și computer vision.

Există destul de mulți alți roboți de sortare activi

• AMP Cortex de la AMP Robotics din SUA. Robotul extrage cartonul cu o ventuză din fluxul de reziduuri de pe transportor. Gunoiul este determinat prin intermediul unui software care poate fi actualizat prin „cloud”.

• Roboții Liam. În SUA, demontează iPhone-uri învechite, iar în Anglia - televizoare cu tuburi de imagine.

• Robot SamurAI de la Machinex Technologies din Canada. Recunoaște plastic, carton, cutii, ambalaje cu viziune artificială. Precizia unui robot este deja egală cu cea a unui om.

• Robot rusesc pentru sortarea deșeurilor din GC „Tehnologii de mediu și energie”. Recunoaște 20 de tipuri de plastic, printre alte resturi care se deplasează de-a lungul transportorului, nu doar de camere, ci și de un spectrometru care scanează pentru compoziția chimică și culoare.

Există și proiecte tinere rusești care nu și-au adus încă produsele pe piață. Printre aceștia se numără Neuro Recycling, un rezident al YotaLab. Compania dezvoltă un sistem de sortare a deșeurilor folosind roboți de serviciu mediu și ușoară care sunt controlați de o rețea neuronală. Echipa de proiect are 120 de oameni, dintre care 50 sunt implicați în dezvoltare.

Tandem robot-om

Perspectiva introducerii robotizării în colectarea, sortarea și reciclarea deșeurilor este reală. Deja acum, folosind tehnologiile care sunt „la îndemână”, fără a lua în considerare idei utopice sau fantastice, este posibilă automatizarea și robotizarea etapelor vieții gunoiului.

Cum ar putea arăta?

Coșuri de gunoi inteligente. Când sunt pline, semnalizează „centrul de control”, software-ul primește semnalul și formează o rută.

Gunoiul este ridicat de un camion de gunoi semi-automat care poate parca singur și își amintește drumul.

La punctul de transfer, gunoiul este sortat de transportoare robotizate în plastic, sticlă, carton, deșeuri alimentare și puse în containere separate. Anumite tipuri de deșeuri sunt compactate cu o presă, colectate în blocuri sau saci și trimise fie la o groapă de gunoi, fie la o fabrică de procesare a deșeurilor.

La fabrica mecanic: macarale, manipulatoare, transportoare; gunoiul este trimis spre reciclare.

Roboții transportoare pentru sortarea deșeurilor de construcții și civile sunt deja în funcțiune. Robotizarea deșeurilor reduce procentul de deșeuri care ajung la gropile de gunoi și crește procentul de deșeuri reciclate. Automatizarea poate fi profitabilă: înlocuirea unui robot cu o duzină de oameni la sortare și câțiva șoferi pe un camion de gunoi reduce costurile și crește eficiența. Aceasta este o etapă complet logică în dezvoltarea omenirii, la fel ca și automatizarea muncii muncitorilor în fabrici. Deși autonomia absolută nu este încă posibilă, tandemul de roboți și oameni din sfera gunoiului este destul de real.