Absolutni odboj: roboti bodo odpravili vso onesnaženost okolja

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Vse od časov antične Grčije je bilo vprašanje odpadkov pereče. Eden od Herkulovih podvigov - čiščenje Avgijevih hlevov - je bil v tistih časih že v moči le polboga. V Jeruzalemu so tisti del dežele, kjer so odlagali smeti in kjer so sežigali smeti, imenovali Gehenna Fiery, kar je pozneje postalo splošna oznaka pekla.

V srednjem veku so smeti in odplake metali z oken neposredno na ulico, kar je povzročilo epidemije bolezni, kot sta tifus in kuga. Po stoletjih se smeti ne znebimo skozi okna, ampak jih odložimo na odlagališča, v nekaterih državah pa jih recikliramo.

Vsako leto na svetu nastane 2 milijardi ton smeti. V Rusiji ena družina letno vrže več kot 250 kg, zaradi česar se je nabralo 38 milijard ton. Po površini je 4 milijone hektarjev oziroma samo Švica. Seveda se smeti ne nahajajo na enem mestu, ampak so razporejene na tisoče odlagališč, tudi divjih. Najbolj množična kopičenja smeti so odlagališča v Guangzhouju in Hong Kongu na sto hektarjih, odlagališče elektronskih naprav Guiyu na Kitajskem za 5,2 tisoč hektarjev ali Velika smetišča v oceanu za 80 tisoč ton.

Smeti na odlagališčih gorijo, kar pri lokalnih prebivalcih povzroča težave s pljuči in očmi ali raka. Smeti se razgradijo, pridejo v tla, rastline in podtalnico ter morja. Ribe v morju jedo plastiko, ki se odlaga v njihova tkiva in konča na naši mizi. Tudi če so smeti daleč, se nas dotaknejo.

Problem smeti je globalen. Polbog ji ne bo več pomagal - njegovo mesto so zasedli roboti. Morda bodo sposobni ravnati z milijardami ton odpadkov, ker ljudje tega še ne počnejo. Oglejmo si, kako roboti najdejo, zbirajo smeti, nadzorujejo vire onesnaževanja in pomagajo ljudem.

Roboti – vzrok in rešitev

O tem, kako roboti pomagajo pri prodaji in marketingu, smo že pisali: srečujejo goste v restavracijah, hotelih, igrajo na predstavah in delujejo kot promotorji. Že dolgo nazaj so v proizvodnji zavzeli mesto ljudi. Sposobni so tudi uničiti smeti, vendar so, zanimivo, neposredno povezani s problemom teh smeti.

Množična robotizacija se je začela v 50. in 60. letih prejšnjega stoletja, ko so bili uvedeni industrijski roboti za proizvodnjo različnih izdelkov: od avtomobilov do kozmetike. Sprva so roboti izvajali enostavne operacije, kot je žigosanje žigov, nato pa bolj zapletene: rezanje, varjenje in namestitev delov. Zdaj že delujejo popolnoma avtomatizirane tovarne, kjer je celoten cikel proizvodnih nalog robotiziran.

Robot se ne naveliča, ne zahteva napredovanja, regresa in ne stavka, učinkovitost pa je za red večja kot pri človeku. Zato je s prihodom robotov več blaga in storitev. Več blaga - več stroškov virov. Več stroškov virov in blaga - več smeti. Z robotizacijo je proizvodnja cenejša, ustvarja se več izdelkov z dodano vrednostjo in pospešuje gospodarstvo. Če proizvodnja raste, rastejo tudi odpadki te proizvodnje.

Vendar se okolje ne more pospešiti. Sedanje smeti se ne more spopasti, kaj naj rečemo o prihodnosti? V naravi preprosto ni mehanizmov, bakterij ali živali, ki bi lahko predelale železo, steklo ali naftne derivate. Pred nekaj leti so odkrili bakterije, ki nekatere vrste plastike razgrajujejo, a zelo počasi – 1 milimeter v 30 tednih. Bakterije bodo potrebovale tisoče let, da bodo obvladale trenutno količino plastike, tudi če bodo vse tovarne, ki proizvajajo nove, zaprte.

Roboti so eden od vzrokov za težave s smeti, lahko pa nam tudi pomagajo: zbiramo, razvrščamo, odlagamo in recikliramo smeti.

Cikel smeti

Poglejmo si življenjski cikel smeti, kje se lahko roboti vklopijo v verigo in kaj točno zmorejo.

Poleg proizvodnje je življenjska doba odpadkov razdeljena na faze:

Zbirka

Razvrščanje

Obravnavati

Odlaganje

Zdaj vse to počnejo ljudje. Smeti zbiramo v vreče in jih odlagamo v zabojnike. V nekaterih državah, na primer na Švedskem, Finskem ali v Švici, morajo prebivalci po zakonu dodatno razvrščati odpadke v steklo, plastiko, organske snovi in druge vrste. Ko smeti pridejo v zabojnik, jih pobere smeti kamion in odpelje v distribucijski center, nato na deponijo ali v obrat za recikliranje odpadkov.

Ta prvi korak – zbiranje smeti – je mogoče robotizirati.

Zbiranje in odstranjevanje smeti

Stroji za zbiranje odpadkov

Prva faza robotizacije zbiranja smeti so stroji za zbiranje odpadkov. Na Švedskem so jih že implementirali in delujejo v supermarketih, lekarnah in bencinskih črpalkah. Stroji sprejemajo drobne gospodinjske in škodljive odpadke: žarnice, baterije, lake, lepila, barve, razpršilne doze, steklene posode, pločevinke. Za prejete smeti avtomat podeli nagrado.

Tako se rešujeta dve nalogi. Prvi je naučiti ljudi s finančnimi spodbudami, da smeti ne mečejo nikamor. Drugi je na nek način avtomatizirati zbiranje odpadkov.

Takšne naprave v Rusiji še vedno najdemo le v majhnem številu - na primer v trgovinah z zdravo hrano VkusVill. Trgovine imajo že skoraj dve leti posode za sprejem baterij. Vsak mesec zberejo skoraj 10 ton baterij, trgovina pa porabi 700 tisoč rubljev za odstranjevanje nevarnih odpadkov. Za podarjene baterije ni nagrade, vendar ni potrebna - vse deluje na altruizem. Ločeno obstajajo pandomati - naprave za sprejem plastičnih in aluminijastih steklenic.

Pametni zabojniki za odpadke

To pot so ubrali tudi sosedje Švedov, Nizozemci v Haagu, ki uvajajo pametne smetnjake. Posode imajo senzorje polnosti. Informacije o tem se zbirni službi posredujejo štirikrat na dan. Programska oprema v storitvi analizira količino smeti in sestavi urnik zbiranja – vsakič je pot drugačna, odvisno od podatkov. Pobiralci smeti prihranijo čas in denar, saj ne zbirajo napol praznih zabojnikov, nepotrebno vožnjo po poti in ne da bi se zataknili v prometnih zastojih. Poleg tega lahko sistem načrtuje pot za naslednji dan in analizira podatke za več dni.

Senzorji so v 1400 podzemnih zabojnikih za smeti v Haagu. Proizvajalec je podjetje Enevo s Finske. Proizvaja senzorje in programsko opremo za analizo odpadkov ter deluje v 35 državah. Uvedba sistema za državne službe in zasebna podjetja je pokazala, da je avtomatsko zbiranje učinkovitejše od ročnega. Podjetja prihranijo 30 % pri stroških zbiranja odpadkov z uporabo senzorjev in programske opreme. Prihranki so včasih lahko tudi 50-odstotni.

V Rusiji obstaja analog - naprava podjetja Wasteout. To je naprava z vgrajenimi senzorji: ultrazvočnim, temperaturnim, nagibnim in radijskim modulom za prenos podatkov o polnosti posode. Sistem je podoben Enovo, vendar se meritve izvajajo drugače, zato patent ni kršen. Odpadne naprave so nameščene v Moskvi, Sankt Peterburgu in Kalugi. V Permu jih uporablja podjetje Bumatika, ki upravlja odlagališče. Naprave so konfigurirane za delovanje v zmrzali, vročini in so zaščitene pred vandali.

Pametni smetnjaki

Če damo "pametne" zabojnike za smeti, zakaj potem ne bi storili enako s smetnjaki? Se vam zdi logičen korak? Ja, tako je.

Leta 2017 sta dve švedski podjetji, avtomobilski gigant Volvo in podjetje za odstranjevanje odpadkov Renovo, začeli s skupnim projektom ROAR - Avtonomno ravnanje z odpadki na osnovi robota ali robotski smetikar.

Kamion za smeti upravlja oseba, vendar je del dela avtomatiziran. Nove poti postavi voznik in avto si jih zapomni. Naslednjič se bo avto do kontejnerjev pripeljal sam z GPS-om, z minimalno porabo goriva. Smetnjar si zapomni lokacijo rezervoarjev in drugih ovir, lahko se premika vzvratno in obkroži parkirane avtomobile. Ima nameščene senzorje, in če na cesti zagleda mačko, otroka ali drug premikajoči se predmet, se bo avto ustavil. Edina stvar, ki jo človek počne, je, da upravlja mehanizem, ki nalaga odpadke v telo.

Leto prej so bili isti tovornjaki za smeti opremljeni z droni za spremljanje obremenitve rezervoarjev. Toda projekt ni bil razvit. Tovornjak za smeti brez dronov že deluje učinkovito.

Čiščenje rek in morij

Ločeno vprašanje je čiščenje morij, rek in jezer. Smeti je težje nadzorovati v vodi kot na kopnem. Tokovi prenašajo odpadke na različna mesta, smeti se kopičijo na dnu ali v vodnem stolpcu. Če ni toka, ostanejo smeti ob obali in jih je treba odstraniti ročno.

Kako se bodo s tem spopadli roboti? Začnimo z majhnim

Pristanišča in obalna območja

RanMarine je razvil robota WasteShark, ki bo plaval v pristaniščih in obalnih območjih ter zbiral odpadke, preden vstopijo v odprt ocean. WasteShark je plavajoča plastična "škatla z usti" in električni motor. Škatla »pogoltne« smeti v vodi in hkrati analizira kakovost vode, izmeri temperaturo morja in zraka ter te podatke posreduje »na obalo«. Operater škatle popravi smer na podlagi podatkov.

WasteShark je bil testiran v Rotterdamu in zdaj pobira smeti v Združenem kraljestvu in Dubaju.

V prihodnosti namerava RanMarine sestaviti in v morje izpustiti velikega robota Great Waste Shark. Naenkrat bo lahko zbral 500 kg smeti. Robota bodo poganjali sončni paneli in bo krmaril po morju s pomočjo navigatorja.

Morja in jezera

V Franciji so razvili podobno napravo - Marine Drone. Avtorji (International School of Design) so se odločili, da razstavijo Veliko smeti. Marine Drone je podoben WasteSharku, vendar lebdi pod vodo. Robot je kot koš za smeti z motorji in baterijami, ki samostojno plava in lovi odpadke.

Robot priplava do mesta, kjer se na ladji zbirajo smeti, nato se spusti, Marine Drone pa ujame plastične steklenice, vrečke, karton, hkrati pa z oddajniki zvoka prestraši ribe. Ko je košara polna, se robot vrne na ladjo, kjer odstranijo zbrane odpadke in napolnijo baterije.

Še nekaj razvoja čistil za morje

• Row-Bot je majhen britanski robot, ki odstranjuje bakterije iz vode. Energijo črpa iz samih bakterij, ki jo sama »prebavi«.

• Seasarm iz ZDA - plavajoči transporter, ki zbira naftne produkte s površine vode.

• FRED iz ClearBlueSea - 30m jadralna platforma, ki zbira plastiko na morju.

Veliko mesto za smeti

Odstranjevanje obalnih blokad rek, morij in jezer je razmeroma preprosta naloga. Preprosto glede na veliko smeti. To je največje odlagališče odpadkov na svetu – država smeti sredi Tihega oceana. Tako je ogromen, da se zdi, da bo kmalu dobil svojo zastavo in sedež v ZN.

Večinoma je mesto sestavljeno iz plastike in ribiških mrež. Plastika se sčasoma in pod vplivom slane vode razgradi, nato pa na delce velikosti od centimetra do milimetra ali manj. Delci se suspendirajo v vodi in tvorijo "plastično juho". Ta juha se prehranjuje s planktonom, hrani se z ribami, naprej pa po prehranjevalni verigi pride plastika do naše mize.

Boyan Slat, mladi izumitelj iz Nizozemske, želi rešiti ta problem. Bojan je ustanovil Ocean Cleanup, startup, katerega cilj je očistiti ocean plastike. Boyanin razvoj je velikanska, nekaj deset ali sto metrov, plavajoča roka v obliki črke V, na katero je pritrjena mreža. Mreža je potopljena v vodo pod kotom in uravnoteži na sidrih in majhnih plovcih. Celotna konstrukcija je raztegnjena v morje in zaradi toka vanjo pridejo naplavine.

Testne "voze" so izvedli ob obali Nizozemske, San Francisca in Japonske, zdaj pa gre gradnja proti Veliki točki. Ja, Boyanova zasnova ni robot, a morda bo brez človekovega posredovanja rešil največji problem smeti.

Razvrščanje in recikliranje odpadkov

Naslednji korak je razvrščanje. Odločeno je bilo združiti sortiranje in zbiranje na Kitajskem. Startup Clean Robotics je predstavil simbiozo koša za smeti in robota za sortiranje - Trashbot. Robot je koš za smeti s kamerami, senzorji, detektorji kovin in motorji. Ko se človek približa robotu, senzorji to zaznajo in motorji odprejo pokrov rezervoarja. Odpadki padejo navznoter in sistem loči ostanke na kovine, plastiko in druge vrste.

Možnost je eksotična. Če ne upoštevate tako nenavadnih hibridov smetnjaka in sortirnega transporterja, potem klasična metoda razvrščanja smeti poteka v več fazah:

Razvrščanje na kovinske in nekovinske

Razvrščeno po teži

Oddelek za plastiko

Ločevanje papirja

Ločevanje živilskih odpadkov

Ročno sortiranje ostankov s strani delavcev, ki po določenih pravilih ločujejo smeti

Vsaka stopnja je razdeljena na podstopnje. Vse je odvisno od stopnje razvoja predelovalnih podjetij v državi. Odpadki, ki so razporejeni v različne zabojnike, se pošljejo v posebne obrate za tehnološko predelavo.

Razvrščanje gradbenih odpadkov

Kot pri drugem monotonem delu je korak razvrščanja avtomatiziran. Podjetje ZenRobotics s Finske je ustvarilo tehnologijo Recycler, ki združuje tri stopnje v eno, a zaenkrat le za gradbene odpadke.

Fizično je robot dva manipulatorja, tekoči trak, volumetrične posode in senzorji: video kamere različnih vrst in detektorji kovin. Nefizično - umetna inteligenca, ki temelji na prilagodljivem iskalnem algoritmu. Algoritem uporablja principe delovanja človeških možganov. Pokažejo mu vzorce smeti, navedejo, kateri vrsti ustreza, in algoritem se nauči najti podobnega v skupni masi odpadkov.

Odpadki se dovajajo na tekoči trak, senzorji in izurjeni robotov algoritem pa določajo material predmeta. Robot z manipulatorjem zagrabi do 20 kg težji predmet in ga usmeri v ustrezen zabojnik ali tekoči trak za obdelavo. Natančnost robota je 98 %.

Če robot ne more prepoznati kosa smeti, bo šel po tekočem traku v ločen zabojnik, nato pa spet na začetek transportnega traku. V primerjavi z ročnim načinom je takšno razvrščanje učinkovitejše tudi pri napakah. Sistem za razvrščanje je lahko sestavljen iz dveh ali več robotov. Programska oprema robota se samouči in deluje bolj natančno.

Podoben robot za čiščenje gradbenih odpadkov so razvili na Kitajskem. V Songjiangu, enem od okrožij Šanghaja, avtomobili v velikosti petnadstropne stavbe čistijo naplavine z gradbišča. Odpadke ločujejo na zemljo, pesek, opeke in odpadke za sežig. Roboti drobijo velike frakcije betona, kamnov ali malte, da jih lažje odpeljejo na odlagališče. Gradbeni odpadki so zelo zaprašeni, vendar so ta problem rešili z vodno zaveso. V eni uri robot predela 300 ton smeti. To je enako delu 25 ljudi.

Ti roboti so pilotni roboti. Letos nameravajo izboljšati napravo. Zasnovo izvaja raziskovalni center CSG Robot Base. Načrti naj bi dosegli raven predelave 600 tisoč ton na leto. Kitajska je država s kontinuirano gradnjo. Gradbena industrija predstavlja 6-7 % BDP države, zato so takšni roboti obsojeni na uporabo povsod.

Razvrščanje v različne vrste

Še en podoben sortirnik je bil razvit v Nemčiji. Gunther Envirotech je razvil sortirnico Splitter. Za razliko od svojih analogov s Finske nemška naprava ne uporablja senzorjev, senzorjev ali programske opreme. Namesto tega deluje mehanika: polža in gredi določene oblike razvrstijo odpadke glede na obliko, velikost in težo v tri kategorije. Razvrščanje smeti z robotom Splitter je grobo in primerno za primarno frakcioniranje.

Nadaljnji razvoj sortirnikov bo šel po poti zapletov. Smeti bodo razvrščali v beton, lahke in težke opeke, porobeton, silikat, mavec, azbest. Zunaj gradbene industrije se morajo roboti še bolj zakomplicirati: razvrščanje plastike, papirja, lesa, elektronskih naprav, tkanin, živilskih odpadkov, zdravil. Vsaka kategorija zahteva delitev po teži, velikosti in vrsti, na primer karton in papir.

Ta pot je že na poti na MIT - Massachusetts Institute of Technology. RoCycle robotski razvrščevalnik v razvoju. Kot je zamišljeno, je robot sposoben določiti vrsto materiala. Za to ima tipne senzorje, v prihodnosti pa bodo dodane kamere in računalniški vid.

Obstaja še kar nekaj drugih aktivnih robotov za razvrščanje

• AMP Cortex iz AMP Robotics v ZDA. Robot s priseskom izvleče karton iz toka odpadkov na tekočem traku. Smeti se določajo s programsko opremo, ki jo je mogoče posodabljati prek »oblaka«.

• Roboti Liam. V ZDA razstavlja zastarele iPhone, v Angliji pa televizorje s slikovnimi cevmi.

• Robot SamurAI iz kanadske Machinex Technologies. Prepozna plastiko, karton, škatle, embalažo s strojnim vidom. Natančnost robota je že enaka človeški.

• Ruski robot za sortiranje odpadkov GC "Okoljske in energetske tehnologije". Med drugimi odpadki, ki se premikajo po tekočem traku, prepozna 20 vrst plastike, ne le s kamerami, temveč s spektrometrom, ki išče kemično sestavo in barvo.

Obstajajo tudi mladi ruski projekti, ki svojih izdelkov še niso pripeljali na trg. Med njimi je tudi Neuro Recycling, rezident YotaLaba. Podjetje razvija sistem za razvrščanje odpadkov z uporabo srednje in lahkih robotov, ki jih upravlja nevronska mreža. Projektna ekipa ima 120 ljudi, od katerih jih je 50 vključenih v razvoj.

Tandem robot-človek

Možnost uvedbe robotizacije pri zbiranju, sortiranju in recikliranju odpadkov je realna. Že zdaj je z uporabo tehnologij, ki so "pri roki", brez upoštevanja utopičnih ali fantastičnih idej mogoče avtomatizirati in robotizirati faze življenja smeti.

Kako bi lahko izgledalo?

Pametne koše za smeti. Ko so polni, signalizirajo v "nadzorni center", programska oprema sprejme signal in oblikuje pot.

Smeti pobere polavtomatsko vozilo za smeti, ki lahko samostojno parkira in si zapomni pot.

Na prekladalnem mestu se smeti z robotskimi transporterji razvrstijo v plastiko, steklo, karton, živilske odpadke in jih odložijo v ločene zabojnike. Določene vrste odpadkov stisnemo s stiskalnico, zberemo v bloke ali vreče in pošljemo bodisi na odlagališče ali v obrat za predelavo odpadkov.

V tovarni mehansko: žerjavi, manipulatorji, nosilci; smeti oddajo v recikliranje.

Transportni roboti za sortiranje gradbenih in civilnih odpadkov že delujejo. Z robotizacijo odpadkov se zmanjša odstotek odpadkov, ki gredo na odlagališča, in poveča odstotek recikliranih odpadkov. Avtomatizacija je lahko dobičkonosna: zamenjava robota z ducatom ljudi pri sortiranju in nekaj vozniki na smetnjaku zmanjša stroške in poveča učinkovitost. To je povsem logična faza v razvoju človeštva, enako kot avtomatizacija dela delavcev v tovarnah. Čeprav absolutna avtonomija še ni mogoča, je tandem robotov in ljudi v sferi smeti povsem realen.