Apsolutni trzaj: roboti će eliminirati svo onečišćenje okoliša

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Još od vremena antičke Grčke, pitanje otpada bilo je akutno. Jedan od Herkulovih pothvata - čišćenje Augejeve štale - već je tih dana bio u moći samo jednog poluboga. U Jeruzalemu se taj dio zemlje gdje se bacalo smeće i gdje se spaljivalo zvao Gehenna Vatrena, što je kasnije postalo opća oznaka pakla.

U srednjem vijeku smeće i kanalizacija bacali su se s prozora izravno na ulicu, što je uzrokovalo epidemije bolesti poput tifusa i kuge. Nakon stoljeća smeća se ne rješavamo kroz prozore, već ga odlažemo na deponije, a u nekim zemljama i recikliramo.

Svake godine u svijetu se stvori 2 milijarde tona smeća. U Rusiji jedna obitelj izbaci više od 250 kg godišnje, zbog čega se nakupilo 38 milijardi tona. Po površini to je 4 milijuna hektara ili samo Švicarska. Naravno, smeće se ne nalazi na jednom mjestu, već se raspoređuje na tisuće odlagališta, uključujući i divlja. Najmasovnije nakupine smeća su odlagališta u Guangzhouu i Hong Kongu od stotinu hektara, odlagalište elektroničkih uređaja Guiyu u Kini od 5,2 tisuće hektara ili Veliko smeće u oceanu od 80 tisuća tona.

Smeće na odlagalištima gori, uzrokujući probleme s plućima i očima ili rak kod lokalnog stanovništva. Smeće se razgrađuje, ulazi u tlo, biljke i podzemne vode i mora. Ribe u moru jedu plastiku koja se taloži u njihovim tkivima i završava na našem stolu. Čak i ako je smeće daleko, dotiče nas.

Problem smeća je globalan. Polubog joj više neće pomoći – na njegovo mjesto zauzeli su roboti. Možda će moći podnijeti milijarde tona otpada, jer ljudi to još ne rade. Pogledajmo kako roboti pronalaze, skupljaju smeće, kontroliraju izvore onečišćenja i pomažu ljudima.

Roboti – uzrok i rješenje

Već smo pisali o tome kako roboti pomažu u prodaji i marketingu: susreću goste u restoranima, hotelima, igraju na predstavama i rade kao promotori. Davno su zauzeli mjesto ljudi u proizvodnji. Oni su također sposobni uništavati smeće, ali su, zanimljivo, izravno povezani s problemom tog smeća.

Masovna robotizacija započela je 50-ih i 60-ih godina prošlog stoljeća, kada su uvedeni industrijski roboti za proizvodnju raznih roba: od automobila do kozmetike. U početku su roboti izvodili jednostavne operacije, poput žigosanja žigova, a zatim i složenije: rezanje, zavarivanje i ugradnju dijelova. Sada već rade potpuno automatizirane tvornice u kojima je robotiziran cijeli ciklus proizvodnih zadataka.

Robot se ne umara, ne traži promaknuće, regres i ne štrajkuje, a učinkovitost je za red veličine veća od ljudske. Stoga je dolaskom robota sve više robe i usluga. Više robe - više troškova resursa. Više troškova resursa i robe - više smeća. Robotizacija čini proizvodnju jeftinijom, stvara više proizvoda s dodanom vrijednošću i ubrzava gospodarstvo. Ako proizvodnja raste, raste i otpad ove proizvodnje.

Međutim, okoliš se ne može ubrzati. Ne može se nositi sa trenutnim smećem, što reći o budućnosti? U prirodi jednostavno ne postoje mehanizmi, bakterije ili životinje koje bi mogle prerađivati željezo, staklo ili naftne derivate. Prije nekoliko godina otkrivene su bakterije koje razgrađuju neke vrste plastike, ali vrlo sporo – 1 milimetar u 30 tjedana. Bakterijama će trebati tisuće godina da se izbore s trenutnom količinom plastike, čak i ako se zatvore sve tvornice koje proizvode nove.

Roboti su jedan od uzroka problema sa smećem, ali nam mogu i pomoći: sakupljati, sortirati, odlagati i reciklirati smeće.

Ciklus smeća

Pogledajmo životni ciklus smeća, gdje se roboti mogu uklopiti u lanac i što točno mogu učiniti.

Osim proizvodnje, vijek trajanja otpada dijeli se na faze:

Kolekcija

Sortiranje

Obrada

Raspolaganje

Sada sve to rade ljudi. Smeće skupljamo u vreće i odlažemo u kante. U nekim zemljama, poput Švedske, Finske ili Švicarske, stanovnici su po zakonu obvezni dodatno razvrstati otpad u staklo, plastiku, organsku tvar i druge vrste. Nakon što smeće uđe u kantu, pokupi se kamionom za smeće i odvozi u distribucijski centar, zatim na odlagalište otpada ili u postrojenje za reciklažu otpada.

Ovaj prvi korak – odvoz smeća – može se robotizirati.

Odvoz i odlaganje smeća

Strojevi za sakupljanje otpada

Prva faza robotizacije odvoza smeća su strojevi za sakupljanje otpada. Već su implementirani i rade u Švedskoj u supermarketima, ljekarnama i benzinskim postajama. Strojevi prihvaćaju sitni kućni i štetni otpad: žarulje, baterije, lakove, ljepila, boje, sprejeve, staklene posude, limenke. Automat daje nagradu za primljeno smeće.

Tako se rješavaju dva zadatka. Prvi je naučiti ljude s financijskim poticajima da nigdje ne bacaju smeće. Drugi je da se na neki način automatizira skupljanje otpada.

Takvi uređaji se još uvijek nalaze u Rusiji samo u malom broju - na primjer, u trgovinama zdrave hrane VkusVill. U trgovinama već gotovo dvije godine postoje spremnici za prihvat baterija. Svaki mjesec skupe gotovo 10 tona baterija, a trgovina potroši 700 tisuća rubalja za zbrinjavanje opasnog otpada. Za donirane baterije nema nagrade, ali nije potrebna – sve radi na altruizam. Zasebno postoje pandomati - uređaji za primanje plastičnih i aluminijskih boca.

Pametni spremnici za otpad

Tim su putem krenuli i susjedi Šveđana, Nizozemci u Haagu, koji uvode pametne kontejnere. Spremnici imaju senzore napunjenosti. Informacije o tome dostavljaju se naplatnoj službi četiri puta dnevno. Softver u servisu analizira količinu smeća i gradi raspored prikupljanja – svaki put je ruta drugačija, ovisno o podacima. Skupljači smeća štede vrijeme i novac ne skupljajući poluprazne kante, nepotrebnu vožnju po trasi i bez zaglavljivanja u prometnim gužvama. Osim toga, sustav može planirati rutu za sljedeći dan, analizirajući podatke za nekoliko dana.

Senzori se nalaze u 1400 podzemnih kontejnera za smeće u Haagu. Proizvođač je tvrtka Enevo iz Finske. Proizvodi senzore i softver za analizu otpada i djeluje u 35 zemalja. Implementacija sustava za državne službe i privatne tvrtke pokazala je da je automatska naplata učinkovitija od ručnog. Tvrtke štede 30% na troškovima prikupljanja otpada pomoću senzora i softvera. Uštede ponekad mogu doseći i 50%.

U Rusiji postoji analog - uređaj tvrtke Wasteout. Riječ je o uređaju s ugrađenim senzorima: ultrazvučnim, temperaturnim, nagibnim i radio modulom za prijenos podataka o napunjenosti spremnika. Sustav je sličan Enovo, ali se mjerenja provode drugačije, pa se patent ne krši. Uređaji za otpad su instalirani u Moskvi, Sankt Peterburgu i Kalugi. U Permu ih koristi tvrtka Bumatika, koja upravlja odlagalištem. Uređaji su konfigurirani za rad na mrazu, vrućini i zaštićeni su od vandala.

Pametni kamioni za smeće

Ako dajemo “pametne” kontejnere za smeće, zašto onda ne bismo učinili isto sa kamionima za smeće? Čini se kao logičan korak? Da to je tocno.

Dvije švedske tvrtke, auto gigant Volvo i tvrtka za zbrinjavanje otpada Renovo, 2017. godine pokrenule su zajednički projekt ROAR - Autonomous Refuse handling na bazi robota ili robotski kamion za smeće.

Kamionom za smeće upravlja osoba, ali je dio posla automatiziran. Nove rute postavlja vozač, a automobil ih pamti. Sljedeći put auto će do kontejnera voziti sam pomoću GPS-a, uz minimalnu potrošnju goriva. Kamion za smeće pamti mjesto spremnika i drugih prepreka, može se kretati unatrag i obilaziti parkirane automobile. Ima ugrađene senzore, a ako na cesti vidi mačku, dijete ili neki drugi pokretni predmet, auto će stati. Jedina stvar koju čovjek radi je da upravlja mehanizmom koji unosi otpad u tijelo.

Godinu dana ranije, isti kamioni za smeće bili su opremljeni dronovima za praćenje opterećenja spremnika. Ali projekt nije razvijen. Kamion za smeće bez dronova već radi učinkovito.

Čišćenje rijeka i mora

Posebno pitanje je čišćenje mora, rijeka i jezera. Smeće je teže kontrolirati u vodi nego na kopnu. Struje nose otpad na razna mjesta, smeće se nakuplja na dnu ili u vodenom stupcu. Ako nema struje, onda smeće ostaje uz obalu i mora se ručno ukloniti.

Kako će se roboti nositi s tim? Počnimo s malim

Luke i obalna područja

RanMarine je razvio robota WasteShark koji će plutati u lukama i obalnim područjima i skupljati otpad prije nego što uđe u otvoreni ocean. WasteShark je plutajuća plastična "kutija s ustima" i električni motor. Kutija “guta” smeće u vodi i istovremeno analizira kvalitetu vode, mjeri temperaturu mora i zraka te te podatke prenosi “na obalu”. Operator kutije ispravlja tečaj na temelju podataka.

WasteShark je testiran u Rotterdamu i sada skuplja smeće u Velikoj Britaniji i Dubaiju.

U budućnosti RanMarine planira sastaviti i pustiti velikog robota Great Waste Shark u more. Moći će skupiti 500 kg smeća odjednom. Robota će pokretati solarni paneli i navigirati morem pomoću navigatora.

Mora i jezera

Uređaj sličan po funkcionalnosti - Marine Drone - razvijen je u Francuskoj. Autori (International School of Design) odlučili su rastaviti Veliko smeće. Marine Drone sličan je WasteSharku, ali pluta pod vodom. Robot je poput kante za smeće s motorima i baterijama koja samostalno pluta i hvata krhotine.

Robot pliva do mjesta gdje se na brodu skuplja smeće, zatim se spušta, a Marine Drone hvata plastične boce, vrećice, karton, istovremeno plašeći ribu odašiljačima zvuka. Kada se košara napuni, robot se vraća na brod, gdje se skupljeni otpad odvozi i pune baterije.

Još nekoliko razvoja sredstava za čišćenje mora

• Row-Bot je mali robot britanske proizvodnje koji uklanja bakterije iz vode. Iz samih bakterija crpi energiju koju u sebi „probavlja“.

• Seasarm iz SAD-a - plutajući transporter koji skuplja naftne produkte s površine vode.

• FRED iz ClearBlueSea - platforma za jedrenje od 30m koja skuplja plastiku na moru.

Veliko mjesto za smeće

Uklanjanje obalnih blokada rijeka, mora i jezera relativno je jednostavan zadatak. Jednostavno u odnosu na veliko smeće. Ovo je najveće odlagalište otpada na svijetu – država smeća usred Tihog oceana. Toliko je ogroman da se čini da će uskoro dobiti svoju zastavu i sjedište u UN-u.

Uglavnom se spot sastoji od plastike i ribarskih mreža. Plastika se s vremenom i pod utjecajem slane vode raspada, a zatim na čestice veličine od centimetra do milimetra ili manje. Čestice su suspendirane u vodi i tvore "plastičnu juhu". Ova juha se hrani planktonom, hrani se ribom, a dalje duž prehrambenog lanca plastika dolazi do našeg stola.

Boyan Slat, mladi izumitelj iz Nizozemske, želi riješiti ovaj problem. Bojan je osnovao Ocean Cleanup, startup čiji je cilj očistiti ocean od plastike. Bojanin razvoj je divovski, nekoliko desetaka ili stotina metara, plutajući krak u obliku slova V, na koji je pričvršćena mreža. Mreža je uronjena u vodu pod kutom i balansira na sidrima i malim plovcima. Cijela konstrukcija je ispružena u more, a krhotine u nju dospijevaju zahvaljujući struji.

Probne "vože" obavljene su uz obalu Nizozemske, San Francisca i Japana, a sada izgradnja ide prema Velikoj točki. Da, Boyanov dizajn nije robot, ali možda će riješiti najveći problem smeća bez ljudske intervencije.

Razvrstavanje i recikliranje otpada

Sljedeći korak je sortiranje. Odlučeno je kombinirati sortiranje i sakupljanje u Kini. Startup Clean Robotics predstavio je simbiozu kante za smeće i robota za sortiranje - Trashbot. Robot je kanta za smeće s kamerama, senzorima, detektorima metala i motorima. Kada se osoba približi robotu, senzori to detektiraju i motori otvaraju poklopac spremnika. Krhotine padaju prema unutra i sustav razdvaja krhotine na metal, plastiku i druge vrste.

Opcija je egzotična. Ako ne smatrate tako čudne hibride kante za smeće i transportera za sortiranje, onda klasična metoda razvrstavanja smeća ide u nekoliko faza:

Razvrstavanje na metalne i nemetalne

Sortirano po težini

Odjel za plastiku

Odvajanje papira

Odvajanje otpada od hrane

Ručno razvrstavanje ostataka od strane radnika koji po određenim pravilima odvajaju smeće

Svaka faza je podijeljena na podetape. Sve ovisi o razini razvoja prerađivačkih poduzeća u zemlji. Otpad koji se razlaže u različite spremnike šalje se u posebne pogone za tehnološku obradu.

Razvrstavanje građevinskog otpada

Kao i kod drugog monotonog rada, korak sortiranja je automatiziran. Tvrtka ZenRobotics iz Finske kreirala je Recycler tehnologiju koja spaja tri faze u jednu, ali zasad samo za građevinski otpad.

Fizički, robot su dva manipulatora, pokretna traka, volumetrijske posude i senzori: video kamere raznih vrsta i detektori metala. Nefizički - umjetna inteligencija, koja se temelji na adaptivnom algoritmu pretraživanja. Algoritam koristi principe funkcioniranja ljudskog mozga. Pokazuju mu uzorke smeća, naznače kojoj vrsti ono odgovara, a algoritam uči pronaći sličan u ukupnoj masi otpada.

Krhotine se unose na pokretnu traku, a senzori i algoritam uvježbanog robota određuju materijal predmeta. Robot manipulatorom hvata predmet težine do 20 kg i usmjerava ga u odgovarajući spremnik ili pokretnu traku na obradu. Točnost robota je 98%.

Ako robot ne može prepoznati komad smeća, onda će on ići po transporteru do zasebnog spremnika, a zatim opet do početka transportera. U usporedbi s ručnim načinom, takvo je sortiranje učinkovitije čak i s pogreškama. Sustav za sortiranje može se sastojati od dva ili više robota. Softver robota se samostalno uči i dalje radi točnije.

Sličan robot za čišćenje građevinskog otpada razvijen je u Kini. U Songjiangu, jednom od okruga Šangaja, automobili veličine peterokatnice čiste krhotine s gradilišta. Odvajaju otpad na tlo, pijesak, cigle i otpad za spaljivanje. Roboti drobe velike frakcije betona, kamenja ili žbuke kako bi ih lakše transportirali do odlagališta. Građevinski otpad je jako prašnjav, ali ovaj problem je riješen vodenom zavjesom. U jednom satu robot preradi 300 tona smeća. To je jednako radu 25 ljudi.

Ovi roboti su pilot roboti. Ove godine planiraju poboljšati uređaj. Dizajn provodi istraživački centar CSG Robot Base. Planovi su dostići razinu prerade od 600 tisuća tona godišnje. Kina je zemlja s kontinuiranom izgradnjom. Građevinska industrija čini 6-7% BDP-a zemlje, pa su takvi roboti osuđeni na svugdje.

Razvrstavanje u različite vrste

Još jedan sličan sorter razvijen je u Njemačkoj. Gunther Envirotech razvio je sortirnicu Splitter. Za razliku od svojih kolega iz Finske, njemački uređaj ne koristi senzore, senzore ili softver. Umjesto toga, radi mehanika: pužovi i osovine određenog oblika razvrstavaju otpad prema obliku, veličini i težini u tri kategorije. Razvrstavanje smeća pomoću robota Splitter je grubo i prikladno za primarno frakcioniranje.

Daljnja evolucija sortera slijedit će put komplikacije. Smeće će se razvrstati na beton, laku i tešku ciglu, porobeton, silikat, gips, azbest. Izvan građevinske industrije, roboti moraju postati još kompliciraniji: razvrstavanje u plastiku, papir, drvo, elektroničke uređaje, tkaninu, otpad od hrane, lijekove. Svaka kategorija zahtijeva podjelu po težini, veličini i vrsti, na primjer, karton i papir.

Ovaj put je već na putu na MIT-u - Massachusetts Institute of Technology. RoCycle robot za razvrstavanje u razvoju. Kako je zamišljeno, robot može odrediti vrstu materijala. Da bi to učinio, ima taktilne senzore, a u budućnosti će se dodati kamere i računalni vid.

Postoji još dosta aktivnih robota za sortiranje

• AMP Cortex tvrtke AMP Robotics u SAD-u. Robot vadi karton usisnom čašom iz struje krhotina na transporteru. Smeće se utvrđuje pomoću softvera koji se može ažurirati putem "oblaka".

• Roboti Liam. U SAD-u rastavlja zastarjele iPhonee, a u Engleskoj - televizore sa slikovnim cijevima.

• Robot SamurAI iz kanadske Machinex Technologies. Strojnim vidom prepoznaje plastiku, karton, kutije, ambalažu. Točnost robota već je jednaka ljudskoj.

• Ruski robot za razvrstavanje otpada iz GC-a "Environmental and Energy Technologies". Prepoznaje 20 vrsta plastike među ostalim krhotinama koje se kreću duž transportera, ne samo pomoću kamera, već i spektrometra koji skenira kemijski sastav i boju.

Tu su i mladi ruski projekti koji još nisu doveli svoje proizvode na tržište. Među njima je i Neuro Recycling, stanovnik YotaLaba. Tvrtka razvija sustav za razvrstavanje otpada koristeći srednje i lake robote koji su kontrolirani neuronskom mrežom. Projektni tim ima 120 ljudi, od kojih je 50 angažirano na razvoju.

Tandem robot-čovjek

Izgledi za uvođenje robotizacije u prikupljanje, razvrstavanje i recikliranje otpada su realni. Već sada, koristeći tehnologije koje su "pri ruci", bez razmatranja utopijskih ili fantastičnih ideja, moguće je automatizirati i robotizirati faze života smeća.

Kako bi to moglo izgledati?

Pametne kante za smeće. Kada su puni, signaliziraju "kontrolnom centru", softver prima signal i formira rutu.

Smeće pokupi poluautomatski kamion za smeće koji može sam parkirati i pamti put.

Na mjestu prijenosa smeće se robotskim transporterima razvrstava u plastiku, staklo, karton, otpad od hrane i odlaže u zasebne spremnike. Određene vrste otpada sabijaju se prešom, skupljaju u blokove ili vreće i šalju na odlagalište ili u pogon za preradu otpada.

U tvornici mehanički: dizalice, manipulatori, nosači; smeće se šalje na reciklažu.

Transportni roboti za razvrstavanje građevinskog i civilnog otpada već su u funkciji. Robotizacija otpada smanjuje postotak otpada koji odlazi na odlagališta i povećava postotak recikliranog otpada. Automatizacija može biti isplativa: zamjena robota s desetak ljudi na sortiranju i nekoliko vozača na kamionu za smeće smanjuje troškove i povećava učinkovitost. Ovo je sasvim logična faza u razvoju čovječanstva, kao i automatizacija radničkog rada u tvornicama. Iako apsolutna autonomija još nije moguća, tandem robota i ljudi u sferi smeća sasvim je stvaran.