Absolutt rekyl: Roboter vil eliminere all miljøforurensning

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

Helt siden antikkens Hellas var spørsmålet om avfall akutt. En av Hercules bedrifter - rengjøringen av Augian-stallen - var allerede innenfor makten til bare en halvgud på den tiden. I Jerusalem ble den delen av landet hvor søppel ble dumpet og hvor søppel ble brent kalt Gehenna Fiery, som senere ble den generelle betegnelsen på helvete.

I middelalderen ble søppel og kloakk kastet fra vinduer rett ut på gaten, noe som forårsaket epidemier av sykdommer som tyfus og pest. Etter århundrer kvitter vi oss ikke med søppel gjennom vinduene, men lagrer det på søppelfyllinger, og i noen land resirkulerer vi det.

Hvert år skapes det 2 milliarder tonn søppel i verden. I Russland kaster en familie ut mer enn 250 kg per år, som et resultat av at 38 milliarder tonn har blitt akkumulert. Arealmessig er det 4 millioner hektar eller Sveits alene. Søppel ligger selvsagt ikke på ett sted, men fordeles på tusenvis av søppelfyllinger, også ulovlige. De mest massive ansamlingene av søppel er søppelfyllinger i Guangzhou og Hong Kong på hundre hektar, en dump av elektroniske enheter Guiyu i Kina for 5, 2 tusen hektar, eller Great Garbage Patch in the Ocean for 80 tusen tonn.

Søppel på søppelfyllinger brenner, forårsaker lunge- og øyeproblemer eller kreft hos lokale innbyggere. Søppel brytes ned, kommer ned i jord, planter og grunnvann og hav. Fisk i havet spiser plast, som avsettes i vevet deres og ender opp på bordet vårt. Selv om søppelet er langt unna, berører det oss.

Søppelproblemet er globalt. Halvguden vil ikke lenger hjelpe henne - roboter har tatt hans plass. De kan kanskje håndtere milliarder av tonn avfall, fordi mennesker ikke gjør det ennå. La oss ta en titt på hvordan roboter finner, samler søppel, kontrollerer forurensningskilder og hjelper mennesker.

Roboter – årsak og løsning

Vi har allerede skrevet om hvordan roboter hjelper til med salg og markedsføring: de møter gjester på restauranter, hoteller, spiller i forestillinger og jobber som promotere. For lenge siden tok de plassen til folk i produksjonen. De er også i stand til å ødelegge søppel, men interessant nok er de direkte relatert til problemet med dette søppelet.

Masserobotisering begynte på 50- og 60-tallet av forrige århundre, da industriroboter ble introdusert for produksjon av ulike varer: fra biler til kosmetikk. Først utførte roboter enkle operasjoner, som å stemple stempler, deretter mer kompliserte: kutte, sveise og installere deler. Nå er det allerede fullautomatiserte fabrikker i drift, hvor hele syklusen av produksjonsoppgaver er robotisert.

Roboten blir ikke sliten, ber ikke om forfremmelse, feriepenger og streiker ikke, og effektiviteten er en størrelsesorden høyere enn et menneskes. Derfor, med ankomsten av roboter, er det flere varer og tjenester. Flere varer – flere ressurskostnader. Flere kostnader på ressurser og varer – mer søppel. Robotisering gjør produksjonen billigere, skaper mer verdiøkende produkter og akselererer økonomien. Hvis produksjonen vokser, vokser også avfallet fra denne produksjonen.

Miljøet kan imidlertid ikke akselerere. Hun takler ikke dagens søppel, hva kan vi si om fremtiden? I naturen er det rett og slett ingen mekanismer, bakterier eller dyr som kan behandle jern, glass eller petroleumsprodukter. For noen år siden ble det oppdaget bakterier som bryter ned noen typer plast, men veldig sakte – 1 millimeter på 30 uker. Det vil ta bakterier tusenvis av år å takle dagens plastmengde, selv om alle fabrikker som produserer nye stenges.

Roboter er en av årsakene til søppelproblemer, men de kan også hjelpe oss: samle, sortere, kaste og resirkulere søppel.

Søppel syklus

La oss ta en titt på livssyklusen til søppel, hvor roboter kan passe inn i kjeden, og nøyaktig hva de kan gjøre.

Bortsett fra produksjonen er avfallets levetid delt inn i stadier:

Samling

Sortering

Behandling

Avhending

Nå er alt dette gjort av mennesker. Vi samler søppel i sekker og legger det i søppeldunker. I noen land, som Sverige, Finland eller Sveits, er innbyggere lovpålagt å i tillegg sortere avfall i glass, plast, organisk materiale og andre typer. Etter at søppelet har kommet inn i søppelbøtta, blir det plukket opp av en søppelbil og fraktet til et distribusjonssenter, deretter til et deponi eller til et avfallsgjenvinningsanlegg.

Dette første trinnet – søppelinnsamling – kan robotiseres.

Søppelhenting og deponering

Avfallsoppsamlingsmaskiner

Den første fasen av søppelinnsamlingsrobotisering er søppelinnsamlingsmaskiner. De er allerede implementert og jobber i Sverige i supermarkeder, apotek og bensinstasjoner. Maskinene tar imot småhusholdningsavfall og skadelig avfall: lyspærer, batterier, lakk, lim, maling, spraybokser, glassbeholdere, bokser. Automaten deler ut en belønning for mottatt søppel.

Slik løses to oppgaver. Den første er å lære folk med økonomiske insentiver å ikke kaste søppel hvor som helst. Det andre er å automatisere innsamlingen av avfall på en eller annen måte.

Slike enheter finnes fortsatt i Russland bare i et lite antall - for eksempel i helsekostbutikker VkusVill. I snart to år har butikkene hatt containere for mottak av batterier. Hver måned samler de nesten 10 tonn batterier, og butikken bruker 700 tusen rubler for deponering av farlig avfall. Det er ingen belønning for donerte batterier, men det er ikke nødvendig - alt fungerer på altruisme. Separat er det pandomater - enheter for mottak av plast- og aluminiumsflasker.

Smarte avfallsbeholdere

Naboene til svenskene, nederlenderne i Haag, har også tatt denne veien og introduserer smarte søppelcontainere. Beholderne har fyldesensorer. Informasjon om dette sendes innkrevingstjenesten fire ganger daglig. Programvaren i tjenesten analyserer mengden søppel og bygger en henteplan – hver gang er ruten forskjellig, avhengig av dataene. Søppelsamlere sparer tid og penger ved å ikke samle halvtomme søppelkasser, unødvendig kjøring langs ruten og uten å sette seg fast i bilkøer. I tillegg kan systemet planlegge en rute for neste dag, analysere data for flere dager.

Sensorene er i 1400 underjordiske søppelcontainere i Haag. Produsenten er Enevo-selskapet fra Finland. Den produserer sensorer og programvare for avfallsanalyse og opererer i 35 land. Implementering av systemet for statlige tjenester og private virksomheter har vist at automatisk innkreving er mer effektivt enn manuell innkreving. Bedrifter sparer 30 % på innsamlingskostnader for avfall ved bruk av sensorer og programvare. Besparelser kan noen ganger være så høye som 50 %.

I Russland er det en analog - en enhet fra Wasteout-selskapet. Dette er en enhet med innebygde sensorer: ultralyd, temperatur, tilt og en radiomodul for overføring av data om beholderens fylde. Systemet ligner på Enovo, men målene tas annerledes, så patentet blir ikke krenket. Wasteout-enheter er installert i Moskva, St. Petersburg og Kaluga. I Perm brukes de av selskapet Bumatika, som forvalter deponiet. Enhetene er konfigurert til å fungere i frost, varme og er beskyttet mot vandaler.

Smarte søppelbiler

Hvis vi gir «smarte» søppelcontainere, hvorfor ikke gjøre det samme med søppelbiler? Virker som et logisk skritt? Ja det er riktig.

I 2017 lanserte to svenske selskaper, bilgiganten Volvo og renovasjonsselskapet Renovo, et felles ROAR-prosjekt – Robot-based Autonomous Refuse handling eller robot søppelbil.

Søppelbilen betjenes av en person, men en del av arbeidet er automatisert. Nye ruter legges av sjåføren, og bilen husker dem. Neste gang kjører bilen til containerne på egen hånd ved hjelp av GPS, med minimalt drivstofforbruk. Søppelbilen husker plasseringen av tanker og andre hindringer, kan kjøre i revers og kjøre rundt parkerte biler. Den har sensorer installert, og hvis den ser en katt, et barn eller et annet bevegelig objekt på veien, vil bilen stoppe. Det eneste en person gjør er å betjene en mekanisme som laster avfall inn i kroppen.

Et år tidligere var de samme søppelbilene utstyrt med droner for å overvåke tanklast. Men prosjektet ble ikke utviklet. En søppelbil uten droner fungerer allerede effektivt.

Rensing av elver og hav

En egen sak er rensing av hav, elver og innsjøer. Søppel er vanskeligere å kontrollere i vann enn på land. Strømmer fører avfall til en rekke steder, søppel samler seg på bunnen eller i vannsøylen. Hvis det ikke er strøm, forblir søppelet utenfor kysten og må fjernes manuelt.

Hvordan skal robotene takle dette? La oss begynne i det små

Havner og kystområder

RanMarine har utviklet WasteShark-roboten som skal flyte i havner og kystområder og samle opp avfall før det kommer ut i det åpne hav. WasteShark er en flytende plast "boks med munn" og en elektrisk motor. Boksen «sluker» søppelet i vannet og analyserer samtidig vannkvaliteten, måler temperaturen på havet og luften og overfører disse dataene «til land». Boksoperatøren retter kursen basert på dataene.

WasteShark har blitt testet i Rotterdam og plukker nå søppel i Storbritannia og Dubai.

I fremtiden planlegger RanMarine å sette sammen og slippe ut en stor Great Waste Shark-robot i havet. Han vil kunne samle 500 kg søppel om gangen. Roboten skal drives av solcellepaneler og navigere i havet ved hjelp av en navigator.

Hav og innsjøer

En enhet tilsvarende funksjonalitet - Marine Drone - ble utviklet i Frankrike. Forfatterne (International School of Design) bestemte seg for å ta fra hverandre Great Garbage Patch. Marine Drone ligner på WasteShark, men flyter under vann. Roboten er som en søppelbøtte med motorer og batterier som flyter og fanger opp rusk autonomt.

Roboten svømmer til stedet der søppelet samles på skipet, deretter senkes det, og Marine Drone fanger opp plastflasker, poser, papp, samtidig som den skremmer fisken med lydsmittere. Når kurven er full, går roboten tilbake til skipet, hvor det oppsamlede avfallet fjernes og batteriene lades.

Noen flere utviklinger av marine rengjøringsmidler

• Row-Bot er en liten britiskprodusert robot som fjerner bakterier fra vann. Den henter energi fra selve bakteriene, som den "fordøyer" i seg selv.

• Seasarm fra USA - en flytende transportør som samler opp oljeprodukter fra vannoverflaten.

• FRED fra ClearBlueSea - 30m seilplattform som samler plast til sjøs.

Stor søppelplass

Å fjerne kystblokkeringer av elver, hav og innsjøer er en relativt enkel oppgave. Enkel i forhold til Large Garbage Patch. Dette er den største søppelfyllingen i verden – en søppelstat midt i Stillehavet. Den er så enorm at den ser ut til å snart få sitt eget flagg og et sete i FN.

Stort sett består stedet av plast og fiskegarn. Plast brytes ned over tid og under påvirkning av saltvann, og deretter til partikler som varierer i størrelse fra en centimeter til en millimeter eller mindre. Partiklene suspenderes i vann og danner en "plastsuppe". Denne suppen lever av plankton, den lever av fisk, og videre i næringskjeden kommer plasten til bordet vårt.

Boyan Slat, en ung oppfinner fra Nederland, ønsker å løse dette problemet. Bojan grunnla Ocean Cleanup, en oppstart som har som mål å rense havet for plast. Boyanas utvikling er en gigantisk, flere titalls eller hundrevis av meter, flytende arm i form av en V, som et nett er festet til. Nettet er senket ned i vannet på skrå og balanserer på ankre og små flyter. Hele strukturen er strukket ut i havet, og rusk kommer inn i den takket være strømmen.

Test «runs» ble utført utenfor kysten av Holland, San Francisco og Japan, og nå går konstruksjonen mot Great Spot. Ja, Boyans design er ikke en robot, men kanskje det vil løse det største søppelproblemet uten menneskelig innblanding.

Avfallssortering og gjenvinning

Neste trinn er sortering. Det ble besluttet å kombinere sortering og innsamling i Kina. Clean Robotics-oppstart har introdusert en symbiose av en søppelbøtte og en sorteringsrobot - Trashbot. Roboten er en søppelbøtte med kameraer, sensorer, metalldetektorer og motorer. Når en person nærmer seg roboten, oppdager sensorer dette og motorene åpner tanklokket. Avfallet faller innover og systemet skiller avfallet i metall, plast og andre typer.

Alternativet er eksotisk. Hvis du ikke vurderer slike merkelige hybrider av en søppelbøtte og en sorteringstransportør, går den klassiske metoden for sortering av søppel i flere stadier:

Sortering i metall og ikke-metall

Sortert etter vekt

Institutt for plast

Papirseparasjon

Separering av matavfall

Manuell sortering av rester av arbeidere som etter visse regler separerer søppelet

Hvert trinn er delt inn i undertrinn. Alt avhenger av utviklingsnivået til prosesseringsbedrifter i landet. Avfall, som legges ut i forskjellige beholdere, sendes til spesielle anlegg for teknologisk behandling.

Sortering av byggeavfall

Som med annet monotont arbeid er sorteringstrinnet automatisert. Selskapet ZenRobotics fra Finland har laget en Recycler-teknologi som kombinerer tre trinn til ett, men foreløpig kun for byggeavfall.

Fysisk er en robot to manipulatorer, et transportbånd, volumetriske beholdere og sensorer: videokameraer av ulike typer og metalldetektorer. Ikke-fysisk - kunstig intelligens, som er basert på en adaptiv søkealgoritme. Algoritmen bruker prinsippene for funksjonen til den menneskelige hjernen. De viser ham prøver av søppel, indikerer hvilken type det tilsvarer, og algoritmen lærer å finne en lignende i den totale avfallsmassen.

Avfall mates inn på et transportbånd, og sensorer og en trent robots algoritme bestemmer materialet til gjenstanden. Roboten griper en gjenstand som veier opptil 20 kg med manipulatoren og dirigerer den til den aktuelle lagerbeholderen eller transportbåndet for behandling. Robotens nøyaktighet er 98 %.

Hvis roboten ikke kan gjenkjenne et stykke søppel, vil den gå langs transportbåndet til en separat beholder, og deretter igjen til begynnelsen av transportbåndet. Sammenlignet med den manuelle metoden er slik sortering mer effektiv selv ved feil. Sorteringssystemet kan bestå av to eller flere roboter. Robotens programvare er selvlærende og fungerer videre mer nøyaktig.

En lignende robot for rengjøring av byggeavfall er utviklet i Kina. I Songjiang, et av distriktene i Shanghai, rydder biler på størrelse med en fem-etasjers bygning rusk fra en byggeplass. De skiller avfallet i jord, sand, murstein og avfall for forbrenning. Roboter knuser store fraksjoner av betong, stein eller mørtel for å gjøre det lettere å transportere dem til deponiet. Byggeavfall er svært støvete, men dette problemet ble løst med en vanngardin. På én time behandler roboten 300 tonn søppel. Dette tilsvarer arbeidet til 25 personer.

Disse robotene er pilotroboter. De planlegger å forbedre enheten i år. Designet er utført av forskningssenteret CSG Robot Base. Planene er å nå et behandlingsnivå på 600 tusen tonn per år. Kina er et land med kontinuerlig bygging. Byggebransjen står for 6-7 % av landets BNP, så slike roboter er dømt til å brukes overalt.

Sortering i ulike typer

En annen lignende sorterer ble utviklet i Tyskland. Gunther Envirotech har utviklet sorteringsanlegget Splitter. I motsetning til sine kolleger fra Finland, bruker ikke den tyske enheten sensorer, sensorer eller programvare. I stedet fungerer mekanikken: skruer og sjakter av en bestemt form sorterer avfallet etter form, størrelse og vekt i tre kategorier. Sorteringen av søppel av Splitter-roboten er grov og egnet for primærfraksjonering.

Videre utvikling av sorterere vil følge komplikasjonens vei. Søppel skal sorteres i betong, lett og tung murstein, porebetong, silikat, gips, asbest. Utenfor byggebransjen må roboter bli enda mer kompliserte: sortering i plast, papir, tre, elektroniske enheter, tøy, matavfall, medisiner. Hver kategori krever en inndeling etter vekt, størrelse og type, for eksempel papp og papir.

Denne veien er allerede på vei ved MIT – Massachusetts Institute of Technology. RoCycle robotsorterer under utvikling. Som unnfanget er roboten i stand til å bestemme type materiale. For å gjøre dette har han taktile sensorer, og i fremtiden vil kameraer og datasyn bli lagt til.

Det er ganske mange andre aktive sorteringsroboter

• AMP Cortex fra AMP Robotics i USA. Roboten trekker ut pappen med en sugekopp fra ruskstrømmen på transportøren. Søppel bestemmes ved hjelp av programvare som kan oppdateres gjennom «skyen».

• Roboter Liam. I USA demonterer han utdaterte iPhones, og i England - TV-er med billedrør.

• Robot SamurAI fra Canadas Machinex Technologies. Gjenkjenner plast, papp, esker, emballasje med maskinsyn. Nøyaktigheten til en robot er allerede lik den til et menneske.

• Russisk robot for sortering av avfall fra GC "Environmental and Energy Technologies". Den gjenkjenner 20 typer plast blant annet rusk som beveger seg langs transportøren, ikke bare av kameraer, men av et spektrometer som skanner etter kjemisk sammensetning og farge.

Det er også unge russiske prosjekter som ennå ikke har brakt produktene sine til markedet. Blant dem er Neuro Recycling, bosatt i YotaLab. Selskapet utvikler et avfallssorteringssystem ved hjelp av middels og lette roboter som styres av et nevralt nettverk. Prosjektteamet har 120 personer, 50 av dem er engasjert i utvikling.

Robot-menneske tandem

Utsiktene til å innføre robotisering innen innsamling, sortering og resirkulering av avfall er reelle. Allerede nå er det mulig å automatisere og robotisere stadiene i søppellivet, ved å bruke teknologiene som er «på hånden», uten å vurdere utopiske eller fantastiske ideer.

Hvordan kan det se ut?

Smarte søppeldunker. Når de er fulle signaliserer de til «kontrollsenteret», programvaren mottar signalet og danner en rute.

Søppel hentes av en halvautomatisk søppelbil som kan parkere på egen hånd og husker veien.

På overføringsstedet sorteres søppelet med robottransportbånd til plast, glass, papp, matavfall og settes i separate beholdere. Enkelte typer avfall komprimeres med en presse, samles i blokker eller poser og sendes enten til et deponi eller til et avfallsbehandlingsanlegg.

På fabrikken mekanisk: kraner, manipulatorer, bærere; søppel sendes til gjenvinning.

Transportørroboter for sortering av bygg- og anleggsavfall er allerede i drift. Avfallsrobotisering reduserer andelen avfall som går til deponier og øker andelen resirkulert avfall. Automatisering kan være lønnsomt: Å erstatte en robot med et titalls personer på sortering og noen få sjåfører på en søppelbil reduserer kostnadene og øker effektiviteten. Dette er et helt logisk stadium i menneskehetens utvikling, det samme som automatisering av arbeidernes arbeid i fabrikker. Selv om absolutt autonomi ennå ikke er mulig, er tandem av roboter og mennesker i søppelsfæren ganske reell.