Apsolutni trzaj: roboti će eliminisati svo zagađenje životne sredine

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

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

U srednjem vijeku, smeće i kanalizacija bacali su se sa prozora direktno na ulicu, što je izazivalo epidemije bolesti poput tifusa i kuge. Posle vekova, smeće se ne rešava kroz prozore, već ga odlažemo na deponije, au nekim zemljama i recikliramo.

Svake godine u svijetu se stvori 2 milijarde tona smeća. U Rusiji jedna porodica izbaci više od 250 kg godišnje, zbog čega je akumulirano 38 milijardi tona. Po površini, to je 4 miliona hektara ili samo Švajcarska. Naravno, smeće se ne nalazi na jednom mestu, već se distribuira na hiljade deponija, uključujući i divlje. Najmasovnije akumulacije smeća su deponije u Guangdžou i Hong Kongu od sto hektara, deponija elektronskih uređaja Guiyu u Kini od 5,2 hiljade hektara ili Velika deponija u okeanu od 80 hiljada tona.

Smeće na deponijama gori, izazivajući 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 đubre daleko, ono nas dira.

Problem smeća je globalan. Polubog joj više neće pomoći - roboti su zauzeli njegovo mjesto. Možda su u stanju da se nose sa milijardama tona otpada, jer ljudi to još ne rade. Pogledajmo kako roboti pronalaze, sakupljaju smeće, kontroliraju izvore zagađenja i pomažu ljudima.

Roboti - uzrok i rješenje

Već smo pisali o tome kako roboti pomažu u prodaji i marketingu: upoznaju goste u restoranima, hotelima, igraju na predstavama i rade kao promoteri. Davno su zauzeli mjesto ljudi u proizvodnji. Oni su u stanju i da unište smeće, ali su, zanimljivo, direktno povezani sa problemom ovog smeća.

Masovna robotizacija započela je 50-ih i 60-ih godina prošlog stoljeća, kada su uvedeni industrijski roboti za proizvodnju raznih proizvoda: od automobila do kozmetike. U početku su roboti izvodili jednostavne operacije, poput štancanja pečata, a zatim i složenije: rezanje, zavarivanje i ugradnju dijelova. Sada već rade potpuno automatizovane fabrike u kojima je robotizovan čitav ciklus proizvodnih zadataka.

Robot se ne umara, ne traži unapređenje, regres i ne štrajkuje, a efikasnost 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 ekonomiju. Ako proizvodnja raste, raste i otpad ove proizvodnje.

Međutim, okruženje ne može ubrzati. Ne može da se nosi sa sadašnjim smećem, šta da kažemo 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 razlažu neke vrste plastike, ali vrlo sporo - 1 milimetar u 30 sedmica. Bakterijama će biti potrebne hiljade godina da se izbore sa trenutnom količinom plastike, čak i ako se zatvore sve fabrike koje proizvode nove.

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

Ciklus smeća

Hajde da pogledamo životni ciklus smeća, gde se roboti mogu uklopiti u lanac i šta tačno mogu da urade.

Osim proizvodnje, vijek trajanja otpada podijeljen je na faze:

Kolekcija

Sortiranje

Obrada

Odlaganje

Sada sve ovo rade ljudi. Smeće skupljamo u vreće i odlažemo u kante. U nekim zemljama, kao što su Švedska, Finska ili Švajcarska, stanovnici su po zakonu obavezni da dodatno razvrstavaju otpad u staklo, plastiku, organske materije i druge vrste. Nakon što smeće uđe u kantu, pokupi se kamionom za smeće i odveze se u distributivni centar, zatim na deponiju ili u postrojenje za reciklažu otpada.

Ovaj prvi korak - sakupljanje smeća - može se robotizirati.

Sakupljanje i odlaganje smeća

Mašine za sakupljanje otpada

Prva faza robotizacije odvoza smeća su mašine za sakupljanje otpada. Oni su već implementirani i rade u Švedskoj u supermarketima, apotekama i benzinskim pumpama. Mašine prihvataju sitni kućni i štetni otpad: sijalice, baterije, lakove, lepkove, boje, sprejeve, staklene posude, limenke. Automat daje nagradu za primljeno smeće.

Ovako se rješavaju dva zadatka. Prvi je naučiti ljude sa finansijskim poticajima da nigdje ne bacaju smeće. Drugi je da se na neki način automatizira sakupljanje otpada.

Takvi uređaji se još uvijek nalaze u Rusiji samo u malom broju - na primjer, u prodavnicama zdrave hrane VkusVill. U prodavnicama već skoro dve godine postoje kontejneri za prijem baterija. Svakog mjeseca sakupe skoro 10 tona baterija, a trgovina potroši 700 hiljada rubalja za zbrinjavanje opasnog otpada. Za donirane baterije nema nagrade, ali nije potrebna - sve radi na altruizam. Odvojeno, tu su pandomati - uređaji za prijem plastičnih i aluminijskih boca.

Pametni kontejneri za otpad

Ovim putem su krenuli i susjedi Šveđana, Holanđani u Hagu, koji uvode pametne kontejnere. Kontejneri imaju senzore napunjenosti. Informacije o tome šalju se naplatnoj službi četiri puta dnevno. Softver u servisu analizira količinu smeća i pravi raspored prikupljanja – svaki put je ruta drugačija, ovisno o podacima. Smećari štede vrijeme i novac ne skupljajući poluprazne kante, nepotrebnu vožnju po trasi i bez zaglavljivanja u saobraćajnim gužvama. Osim toga, sistem može planirati rutu za sljedeći dan, analizirajući podatke za nekoliko dana.

Senzori se nalaze u 1.400 podzemnih kontejnera za smeće u Hagu. Proizvođač je kompanija Enevo iz Finske. Proizvodi senzore i softver za analizu otpada i posluje u 35 zemalja. Implementacija sistema za državne službe i privatna preduzeća pokazala je da je automatska naplata efikasnija od ručnog. Kompanije štede 30% na troškovima prikupljanja otpada pomoću senzora i softvera. Uštede ponekad mogu biti i do 50%.

U Rusiji postoji analog - uređaj kompanije Wasteout. Ovo je uređaj sa ugrađenim senzorima: ultrazvučnim, temperaturnim, nagibnim i radio modulom za prenos podataka o napunjenosti kontejnera. Sistem je sličan Enovo, ali se mjerenja vrše drugačije, tako da patent nije narušen. Uređaji za otpad su instalirani u Moskvi, Sankt Peterburgu i Kalugi. U Permu ih koristi kompanija Bumatika, koja upravlja deponijom. Uređaji su konfigurisani da rade na mrazu, vrućini i zaštićeni su od vandala.

Pametni kamioni za smeće

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

U 2017. godini dvije švedske kompanije, auto gigant Volvo i kompanija za odlaganje otpada Renovo, pokrenule su zajednički ROAR projekat - Autonomno rukovanje otpadom ili robotski kamion za smeće zasnovan na robotu.

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 koristeći GPS, uz minimalnu potrošnju goriva. Kamion za smeće pamti lokaciju rezervoara i drugih prepreka, može se kretati u rikverc i obilaziti parkirane automobile. Ima ugrađene senzore, a ako na putu 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 rezervoara. Ali projekat nije razvijen. Kamion za smeće bez dronova već radi efikasno.

Čišćenje rijeka i mora

Posebno pitanje je čišćenje mora, rijeka i jezera. Smeće je teže kontrolisati 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 sa malim

Luke i obalna područja

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

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

U budućnosti RanMarine planira sastaviti i pustiti velikog robota Great Waste Shark u more. Moći će sakupiti 500 kg smeća odjednom. Robot će se napajati solarnim panelima i kretati se morem pomoću navigatora.

Mora i jezera

Uređaj sličan po funkcionalnosti - Marine Drone - razvijen je u Francuskoj. Autori (International School of Design) odlučili su da razdvoje Veliko smeće. Marine Drone je sličan WasteSharku, ali pluta pod vodom. Robot je poput kante za otpatke 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 emiterima zvuka. Kada se korpa napuni, robot se vraća na brod, gdje se skupljeni otpad uklanja i baterije pune.

Još nekoliko razvoja morskih čistača

• Row-Bot je mali robot britanske proizvodnje koji uklanja bakterije iz vode. Energiju crpi iz samih bakterija, koju sama "probavlja".

• Seasarm iz SAD-a - plutajući transporter koji prikuplja naftne produkte sa površine vode.

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

Veliko mesto za smeće

Uklanjanje obalnih blokada rijeka, mora i jezera relativno je jednostavan zadatak. Jednostavan u odnosu na veliko smeće. Ovo je najveća deponija na svijetu - država smeća usred Tihog okeana. Toliko je ogroman da izgleda da će uskoro dobiti svoju zastavu i sjedište u UN-u.

Uglavnom je spot sačinjen od plastike i ribarskih mreža. Plastika se vremenom i pod utjecajem slane vode raspada, a zatim na čestice veličine od centimetra do milimetra ili manje. Čestice su suspendovane u vodi i formiraju "plastičnu supu". Ova supa se hrani planktonom, hrani se ribom, a dalje duž lanca ishrane plastika stiže do našeg stola.

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

Probne "voćnje" obavljene su uz obalu Holandije, San Franciska i Japana, a sada se izgradnja kreće prema Velikoj tački. Da, Boyanov dizajn nije robot, ali možda će riješiti najveći problem smeća bez ljudske intervencije.

Razvrstavanje i reciklaža 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 sa kamerama, senzorima, detektorima metala i motorima. Kada se osoba približi robotu, senzori to detektuju i motori otvaraju poklopac rezervoara. Krhotine padaju prema unutra i sistem ih razdvaja 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 sortiranja smeća ide u nekoliko faza:

Razvrstavanje na metalne i nemetalne

Sortirano po težini

Odjel za plastiku

Odvajanje papira

Odvajanje otpada od hrane

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

Svaka faza je podijeljena na podetape. Sve zavisi od stepena razvoja prerađivačkih preduzeća u zemlji. Otpad koji se razlaže u različite kontejnere šalje se u specijalna postrojenja za tehnološku preradu.

Razvrstavanje građevinskog otpada

Kao i kod drugog monotonog posla, korak sortiranja je automatiziran. Kompanija ZenRobotics iz Finske kreirala je Recycler tehnologiju koja kombinuje tri faze u jednu, ali za sada samo za građevinski otpad.

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

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

Ako robot ne može prepoznati komad smeća, onda će on ići duž transportera do zasebnog kontejnera, a zatim opet do početka transportera. U poređenju sa ručnim metodom, takvo sortiranje je efikasnije čak i sa greškama. Sistem za sortiranje može biti sastavljen od dva ili više robota. Softver robota se samostalno uči i dalje radi preciznije.

Sličan robot za čišćenje građevinskog otpada razvijen je u Kini. U Songjiangu, jednom od okruga Šangaja, automobili veličine petospratnice čiste ruševine sa gradilišta. Oni odvajaju otpad na zemlju, pijesak, cigle i otpad za spaljivanje. Roboti drobe velike frakcije betona, kamenja ili maltera kako bi ih lakše transportovali do deponije. Građevinski otpad je jako prašnjav, ali je ovaj problem riješen vodenom zavjesom. Za sat vremena robot preradi 300 tona smeća. Ovo je ekvivalentno radu 25 ljudi.

Ovi roboti su pilot roboti. Planiraju da poboljšaju uređaj ove godine. Dizajn je izveo istraživački centar CSG Robot Base. Planovi su dostizanje nivoa prerade od 600 hiljada tona godišnje. Kina je zemlja sa kontinuiranom izgradnjom. Građevinska industrija čini 6-7% BDP-a zemlje, tako da su takvi roboti osuđeni da se koriste svuda.

Razvrstavanje u različite vrste

Još jedan sličan sorter razvijen je u Njemačkoj. Gunther Envirotech je razvio postrojenje za sortiranje 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 sortiraju otpad prema obliku, veličini i težini u tri kategorije. Sortiranje smeća pomoću robota Splitter je grubo i pogodno za primarno frakcionisanje.

Dalja evolucija sortera će ići putem komplikacija. Smeće će se sortirati na beton, laku i tešku ciglu, gazirani beton, silikat, gips, azbest. Izvan građevinske industrije, roboti moraju postati još složeniji: sortiranje u plastiku, papir, drvo, elektronske 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 sorter 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 kompjuterski vid.

Postoji još dosta aktivnih robota za sortiranje

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

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

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

• Ruski robot za sortiranje otpada iz GC "Ekološke i energetske tehnologije". Prepoznaje 20 vrsta plastike među ostalim ostacima koji se kreću duž transportera, ne samo pomoću kamera, već i spektrometra koji skenira hemijski sastav i boju.

Tu su i mladi ruski projekti koji još nisu plasirali svoje proizvode na tržište. Među njima je i Neuro Recycling, stanovnik YotaLaba. Kompanija razvija sistem za sortiranje otpada koristeći robote srednje i lake upotrebe koji su kontrolirani neuronskom mrežom. Projektni tim ima 120 ljudi, od kojih je 50 angažovano na razvoju.

Tandem robot-čovek

Izgledi za uvođenje robotizacije u prikupljanje, sortiranje i reciklažu 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 preuzima poluautomatski kamion za smeće koji može sam da parkira i pamti put.

Na mjestu prijenosa smeće se robotskim transporterima sortira u plastiku, staklo, karton, otpad od hrane i odlaže u posebne kontejnere. Određene vrste otpada se sabijaju presom, skupljaju u blokove ili vreće i šalju na deponiju ili u postrojenje za preradu otpada.

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

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