Recul absolut: els robots eliminaran tota la contaminació ambiental

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

Des dels temps de l'antiga Grècia, el problema dels residus era agut. Una de les gestes d'Hèrcules -la neteja dels estables d'Augia- ja estava en el poder d'un semidéu en aquells temps. A Jerusalem, aquella part de la terra on s'abocaven les escombraries i on es cremaven les escombraries s'anomenava Gehenna Fiery, que més tard esdevingué la designació general de l'infern.

A l'Edat Mitjana, les escombraries i les aigües residuals es llençaven des de les finestres directament al carrer, fet que provocava epidèmies de malalties com el tifus i la pesta. Després de segles, no eliminem les escombraries per les finestres, sinó que les guardem als abocadors, i en alguns països les reciclem.

Cada any es creen 2.000 milions de tones d'escombraries al món. A Rússia, una família llença més de 250 kg a l'any, com a resultat dels quals s'han acumulat 38.000 milions de tones. Pel que fa a la superfície, són 4 milions d'hectàrees o només Suïssa. Per descomptat, les escombraries no es troben en un sol lloc, sinó que es distribueixen en milers d'abocadors, inclosos els il·legals. Les acumulacions més massives d'escombraries són els abocadors a Guangzhou i Hong Kong de cent hectàrees, un abocador d'aparells electrònics Guiyu a la Xina per 5, 2 mil hectàrees, o el gran pegat d'escombraries a l'oceà per 80 mil tones.

Les escombraries dels abocadors es cremen, causant problemes pulmonars i oculars o càncer als residents locals. Les escombraries es descomponen, s'endinsen al sòl, les plantes, les aigües subterrànies i els mars. Els peixos del mar mengen plàstic, que es diposita als seus teixits i acaba a la nostra taula. Encara que les escombraries estiguin lluny, ens toquen.

El problema de les escombraries és global. El semidéu ja no l'ajudarà: els robots han ocupat el seu lloc. Poden ser capaços de gestionar milers de milions de tones de residus, perquè els humans encara no ho estem fent. Fem una ullada a com els robots troben, recullen les escombraries, controlen les fonts de contaminació i ajuden la gent.

Robots: causa i solució

Ja hem escrit sobre com els robots ajuden a les vendes i al màrqueting: es troben amb hostes a restaurants, hotels, fan espectacles i treballen com a promotors. Fa molt de temps van ocupar el lloc de la gent en la producció. També són capaços de destruir les escombraries, però, curiosament, estan directament relacionats amb el problema d'aquestes escombraries.

La robotització massiva va començar als anys 50 i 60 del segle passat, quan es van introduir els robots industrials per a la producció de diversos béns: des d'automòbils fins a cosmètics. Al principi, els robots feien operacions senzilles, com estampar segells, després d'altres més complicades: tallar, soldar i instal·lar peces. Ara ja funcionen fàbriques totalment automatitzades, on es robotitza tot el cicle de tasques de producció.

El robot no es cansa, no demana ascens, paga vacances i no fa vaga, i l'eficiència és un ordre de magnitud superior a la d'un humà. Per tant, amb l'arribada dels robots, hi ha més béns i serveis. Més béns - més costos de recursos. Més costos de recursos i béns - més escombraries. La robotització fa que la producció sigui més barata, crea més productes de valor afegit i accelera l'economia. Si creix la producció, també creixen els residus d'aquesta producció.

No obstant això, el medi ambient no pot accelerar. Ella no pot fer front a les escombraries actuals, què podem dir del futur? A la natura, simplement no hi ha mecanismes, bacteris o animals que puguin processar ferro, vidre o productes derivats del petroli. Fa uns anys, es van descobrir bacteris que descomponen alguns tipus de plàstic, però molt lentament: 1 mil·límetre en 30 setmanes. Els bacteris trigaran milers d'anys a fer front al volum actual de plàstic, fins i tot si es tanquen totes les fàbriques que en produeixen de noves.

Els robots són una de les causes dels problemes d'escombraries, però també ens poden ajudar: recollir, classificar, llençar i reciclar les escombraries.

Cicle de les escombraries

Fem una ullada al cicle de vida de les escombraries, on els robots poden encaixar a la cadena i què poden fer exactament.

A part de la producció, la vida útil dels residus es divideix en etapes:

Col · lecció

Classificació

Tramitació

Disposició

Ara tot això ho fa la gent. Recollim les escombraries en bosses i les posem als contenidors. En alguns països, com Suècia, Finlàndia o Suïssa, els residents estan obligats per llei a classificar els residus en vidre, plàstic, matèria orgànica i altres tipus. Un cop les escombraries han entrat al contenidor, són recollides per un camió d'escombraries i transportades a un centre de distribució, després a un abocador o a una planta de reciclatge de residus.

Aquest primer pas, la recollida d'escombraries, es pot robotitzar.

Recollida i eliminació d'escombraries

Màquines de recollida de residus

La primera etapa de la robotització de la recollida d'escombraries són les màquines de recollida de residus. Ja s'han implantat i estan treballant a Suècia en supermercats, farmàcies i benzineres. Les màquines accepten petits residus domèstics i nocius: bombetes, piles, vernissos, adhesius, pintures, aerosols, envasos de vidre, llaunes. La màquina expenedora dóna una recompensa per les escombraries rebudes.

Així es resolen dues tasques. El primer és ensenyar a les persones amb incentius econòmics a no llençar les escombraries enlloc. La segona és automatitzar d'alguna manera la recollida de residus.

Aquests dispositius encara es troben a Rússia només en petit nombre, per exemple, a les botigues d'aliments naturals VkusVill. Des de fa gairebé dos anys, les botigues disposen de contenidors per rebre piles. Cada mes recullen gairebé 10 tones de bateries i la botiga gasta 700 mil rubles per a l'eliminació de residus perillosos. No hi ha cap recompensa per les piles donades, però no és necessària: tot funciona per altruisme. Per separat, hi ha pandomats: dispositius per rebre ampolles de plàstic i alumini.

Contenidors de residus intel·ligents

Els veïns dels suecs, els holandesos de l'Haia, també han pres aquest camí i introdueixen els contenidors intel·ligents. Els contenidors tenen sensors de plenitud. La informació al respecte es transmet al servei de recollida quatre vegades al dia. El programari del servei analitza la quantitat d'escombraries i crea un calendari de recollida, cada vegada que la ruta és diferent, en funció de les dades. Els recol·lectors d'escombraries estalvien temps i diners en no recollir els contenidors mig buits, la conducció innecessària per la ruta i sense quedar-se encallat en embussos. A més, el sistema pot planificar una ruta per al dia següent, analitzant les dades durant diversos dies.

Els sensors es troben en 1.400 contenidors d'escombraries subterranis a La Haia. El fabricant és l'empresa Enevo de Finlàndia. Produeix sensors i programari d'anàlisi de residus i opera a 35 països. La implantació del sistema per als serveis públics i les empreses privades ha demostrat que la recollida automàtica és més eficient que la recollida manual. Les empreses estalvien un 30% en els costos de recollida de residus mitjançant sensors i programari. De vegades, l'estalvi pot arribar al 50%.

A Rússia, hi ha un analògic: un dispositiu de l'empresa Wasteout. Es tracta d'un dispositiu amb sensors integrats: ultrasons, temperatura, inclinació i un mòdul de ràdio per transmetre dades sobre la plenitud del contenidor. El sistema és similar a l'Enovo, però les mesures es prenen de manera diferent, de manera que no s'infringeix la patent. Els dispositius d'eliminació de residus s'instal·len a Moscou, Sant Petersburg i Kaluga. A Perm, són utilitzats per l'empresa Bumatika, que gestiona l'abocador. Els aparells estan configurats per treballar amb gelades, calor i estan protegits dels vàndals.

Camions d'escombraries intel·ligents

Si donem contenidors d'escombraries "intel·ligents", per què no fer el mateix amb els camions d'escombraries? Sembla un pas lògic? Si, aixó és correcte.

El 2017, dues empreses sueques, el gegant de l'automòbil Volvo i l'empresa d'eliminació de residus Renovo, van llançar un projecte conjunt ROAR: manipulació de residus autònoms basat en robots o camió d'escombraries robòtic.

El camió d'escombraries és operat per una persona, però part de l'obra està automatitzada. El conductor estableix noves rutes i el cotxe les recorda. La propera vegada el cotxe conduirà cap als contenidors tot sol mitjançant GPS, amb un consum mínim de combustible. El camió d'escombraries recorda la ubicació dels tancs i altres obstacles, pot moure's al revés i circular pels cotxes aparcats. Té sensors instal·lats, i si veu un gat, un nen o un altre objecte en moviment per la carretera, el cotxe s'aturarà. L'únic que fa una persona és accionar un mecanisme que carrega els residus al cos.

Un any abans, els mateixos camions d'escombraries estaven equipats amb drons per controlar la càrrega del dipòsit. Però el projecte no es va desenvolupar. Un camió d'escombraries sense drons ja funciona de manera eficient.

Neteja de rius i mars

Un tema a part és la neteja de mars, rius i llacs. Les escombraries són més difícils de controlar a l'aigua que a la terra. Els corrents porten residus a diversos llocs, les escombraries s'acumulen al fons o a la columna d'aigua. Si no hi ha corrent, les escombraries romanen a la costa i s'han d'eliminar manualment.

Com s'enfrontaran els robots a això? Comencem petit

Ports i zones costaneres

RanMarine ha desenvolupat el robot WasteShark que surarà als ports i zones costaneres i recollirà els residus abans que entrin a l'oceà obert. WasteShark és una "caixa amb boca" de plàstic flotant i un motor elèctric. La caixa "empassa" les escombraries de l'aigua i alhora analitza la qualitat de l'aigua, mesura la temperatura del mar i de l'aire i transmet aquestes dades "a la riba". L'operador de caixa corregeix el curs en funció de les dades.

WasteShark s'ha provat a Rotterdam i ara està recollint escombraries al Regne Unit i Dubai.

En el futur, RanMarine planeja muntar i llançar al mar un gran robot Great Waste Shark. Podrà recollir 500 kg d'escombraries alhora. El robot serà alimentat per plaques solars i navegarà pel mar amb un navegador.

Mars i llacs

A França es va desenvolupar un dispositiu similar en funcionalitat, Marine Drone. Els autors (International School of Design) van decidir desmuntar el Great Garbage Patch. Marine Drone és similar al WasteShark però flota sota l'aigua. El robot és com un contenidor d'escombraries amb motors i bateries que flota i atrapa les deixalles de manera autònoma.

El robot neda fins al lloc on es recullen les escombraries a la nau, després es baixa, i el drone marí agafa ampolles de plàstic, bosses, cartró, espantant simultàniament els peixos amb emissors de so. Quan la cistella està plena, el robot torna a la nau, on s'eliminen els residus recollits i es recarreguen les bateries.

Uns quants desenvolupaments més de netejadors marins

• Row-Bot és un petit robot de fabricació britànica que elimina els bacteris de l'aigua. Treu energia dels mateixos bacteris, que "digereix" en si mateix.

• Seasarm dels EUA: un transportador flotant que recull productes petroliers de la superfície de l'aigua.

• FRED de ClearBlueSea - Plataforma de vela de 30 m que recull plàstic al mar.

Gran lloc d'escombraries

Eliminar els bloquejos costaners de rius, mars i llacs és una tasca relativament senzilla. Simple en relació amb el gran pegat d'escombraries. Aquest és l'abocador més gran del món: un estat d'escombraries al mig de l'oceà Pacífic. És tan gran que sembla que aviat tindrà la seva pròpia bandera i un seient a l'ONU.

Majoritàriament el lloc està format per plàstic i xarxes de pesca. El plàstic es descompon amb el temps i sota la influència de l'aigua salada, i després en partícules que varien d'un centímetre a un mil·límetre o menys. Les partícules queden suspeses en aigua i formen una "sopa de plàstic". Aquesta sopa s'alimenta de plàncton, s'alimenta de peix i, més enllà de la cadena alimentària, el plàstic arriba a la nostra taula.

Boyan Slat, un jove inventor dels Països Baixos, vol resoldre aquest problema. Bojan va fundar Ocean Cleanup, una startup que té com a objectiu netejar l'oceà de plàstic. El desenvolupament de Boyana és un braç gegant, de diverses desenes o centenars de metres, flotant en forma de V, al qual s'adjunta una xarxa. La xarxa s'enfonsa a l'aigua amb un angle i s'equilibra sobre àncores i petits flotadors. Tota l'estructura s'estira cap al mar, i la runa hi s'endinsa gràcies al corrent.

Les "execucions" de prova es van dur a terme a la costa d'Holanda, San Francisco i el Japó, i ara la construcció es dirigeix cap al Great Spot. Sí, el disseny de Boyan no és un robot, però potser resoldrà el major problema d'escombraries sense intervenció humana.

Selecció i reciclatge de residus

El següent pas és l'ordenació. Es va decidir combinar la classificació i la recollida a la Xina. La startup Clean Robotics ha introduït una simbiosi entre una paperera i un robot de classificació: Trashbot. El robot és una paperera amb càmeres, sensors, detectors de metalls i motors. Quan una persona s'acosta al robot, els sensors ho detecten i els motors obren la tapa del dipòsit. Els residus cauen cap a dins i el sistema separa els residus en metall, plàstic i altres tipus.

L'opció és exòtica. Si no teniu en compte híbrids tan estranys d'un contenidor d'escombraries i un transportador de classificació, el mètode clàssic de classificació d'escombraries consta de diverses etapes:

Classificació en metall i no metàl·lic

Ordenat per pes

Departament de plàstica

Separació de paper

Separació de residus alimentaris

Classificació manual de residus per part dels treballadors que, segons determinades normes, separen les escombraries

Cada etapa es divideix en subetapes. Tot depèn del nivell de desenvolupament de les empreses de transformació del país. Els residus, que es distribueixen en diferents contenidors, s'envien a plantes especials per al seu processament tecnològic.

Classificació de residus de construcció

Com amb altres treballs monòtons, el pas de classificació està automatitzat. L'empresa finlandesa ZenRobotics ha creat una tecnologia Recycler que combina tres etapes en una, però fins ara només per als residus de la construcció.

Físicament, un robot són dos manipuladors, una cinta transportadora, contenidors volumètrics i sensors: càmeres de vídeo de diversos tipus i detectors de metalls. No físicament: intel·ligència artificial, que es basa en un algorisme de cerca adaptatiu. L'algorisme utilitza els principis del funcionament del cervell humà. Li mostren mostres d'escombraries, indiquen a quin tipus correspon i l'algoritme aprèn a trobar-ne una de semblant en la massa total de residus.

Els residus s'alimenten a una cinta transportadora i els sensors i l'algoritme d'un robot entrenat determinen el material de l'article. El robot agafa un objecte amb un pes de fins a 20 kg amb el manipulador i el dirigeix al contenidor d'emmagatzematge o cinta transportadora adequat per al seu processament. La precisió del robot és del 98%.

Si el robot no pot reconèixer un tros d'escombraries, anirà per la cinta transportadora a un contenidor separat i, a continuació, tornarà a l'inici de la cinta transportadora. En comparació amb el mètode manual, aquesta classificació és més eficient fins i tot amb errors. El sistema de classificació pot estar compost per dos o més robots. El programari del robot és d'autoaprenentatge i, a més, funciona amb més precisió.

A la Xina s'ha desenvolupat un robot similar per netejar els residus de la construcció. A Songjiang, un dels districtes de Xangai, cotxes de la mida d'un edifici de cinc pisos estan netejant les runes d'una obra. Separen els residus en terra, sorra, maons i residus per a la incineració. Els robots trituran grans fraccions de formigó, pedres o morter per facilitar-ne el transport a l'abocador. Els residus de la construcció són molt polsosos, però aquest problema es va solucionar amb una cortina d'aigua. En una hora, el robot processa 300 tones d'escombraries. Això equival a la feina de 25 persones.

Aquests robots són robots pilot. Tenen previst millorar el dispositiu aquest any. El disseny el realitza el centre de recerca CSG Robot Base. Els plans són arribar a un nivell de processament de 600 mil tones anuals. La Xina és un país amb construcció contínua. La indústria de la construcció representa entre el 6 i el 7% del PIB del país, de manera que aquests robots estan condemnats a utilitzar-se a tot arreu.

Classificació en diferents tipus

Un altre classificador similar es va desenvolupar a Alemanya. Gunther Envirotech ha desenvolupat la planta de classificació Splitter. A diferència dels seus homòlegs de Finlàndia, el dispositiu alemany no utilitza sensors, sensors ni programari. En canvi, la mecànica treballa: les barrens i els eixos d'una forma determinada classifiquen els residus segons la forma, la mida i el pes en tres categories. La classificació de les escombraries pel robot Splitter és dura i adequada per al fraccionament primari.

L'evolució posterior dels classificadors seguirà el camí de la complicació. Les escombraries es classificaran en formigó, maons lleugers i pesats, formigó cel·lular, silicat, guix, amiant. Fora del sector de la construcció, els robots s'han de complicar encara més: classificar en plàstic, paper, fusta, dispositius electrònics, roba, residus d'aliments, medicaments. Cada categoria requereix una divisió per pes, mida i tipus, per exemple, cartró i paper.

Aquest camí ja està en marxa al MIT - Massachusetts Institute of Technology. RoCycle robot classificador en desenvolupament. Tal com està concebut, el robot és capaç de determinar el tipus de material. Per fer-ho, disposa de sensors tàctils, i en el futur s'hi afegiran càmeres i visió per computador.

Hi ha molts altres robots de classificació actius

• AMP Cortex d'AMP Robotics als EUA. El robot extreu el cartró amb una ventosa del corrent de deixalles del transportador. Les escombraries es determinen mitjançant un programari que es pot actualitzar a través del "núvol".

• Robots Liam. Als EUA, desmunta iPhones obsolets i, a Anglaterra, televisors amb tubs d'imatge.

• Robot SamurAI de Machinex Technologies del Canadà. Reconeix plàstics, cartró, caixes, envasos amb visió artificial. La precisió d'un robot ja és igual a la d'un humà.

• Robot rus per a la classificació de residus del GC "Tecnologies ambientals i energètiques". Reconeix 20 tipus de plàstic entre altres residus que es mouen al llarg de la cinta transportadora, no només per càmeres, sinó per un espectròmetre que explora la composició química i el color.

També hi ha projectes joves russos que encara no han portat els seus productes al mercat. Entre ells hi ha Neuro Recycling, resident de YotaLab. L'empresa està desenvolupant un sistema de classificació de residus amb robots de càrrega mitjana i lleugera que estan controlats per una xarxa neuronal. L'equip del projecte compta amb 120 persones, 50 d'elles es dediquen al desenvolupament.

Tàndem robot-humà

La perspectiva d'introduir la robotització en la recollida, classificació i reciclatge de residus és real. Ja ara, utilitzant les tecnologies que estan "a mà", sense plantejar-se idees utòpiques o fantàstiques, és possible automatitzar i robotitzar les etapes de la vida de les escombraries.

Com podria semblar?

Papereres intel·ligents. Quan estan plens, senyalen al "centre de control", el programari rep el senyal i forma una ruta.

Les escombraries són recollides per un camió d'escombraries semiautomàtic que pot aparcar sol i recorda el camí.

En el punt de transferència, les escombraries es classifiquen mitjançant transportadors robòtics en plàstic, vidre, cartró, residus alimentaris i es posen en contenidors separats. Determinats tipus de residus es compacten amb una premsa, es recullen en blocs o bosses i s'envien a un abocador o a una planta de tractament de residus.

A la fàbrica mecànicament: grues, manipuladors, carros; les escombraries s'envien a reciclar.

Els robots transportadors per a la classificació de residus de construcció i civils ja estan en funcionament. La robotització de residus redueix el percentatge de residus que van als abocadors i augmenta el percentatge de residus reciclats. L'automatització pot ser rendible: substituir un robot per una dotzena de persones a la classificació i uns quants conductors en un camió d'escombraries redueix costos i augmenta l'eficiència. Aquesta és una etapa completament lògica en el desenvolupament de la humanitat, igual que l'automatització del treball dels treballadors a les fàbriques. Tot i que l'autonomia absoluta encara no és possible, el tàndem de robots i humans a l'esfera de les escombraries és força real.