Absolut rekyl: Robotter vil eliminere al miljøforurening

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Lige siden det antikke Grækenlands dage var spørgsmålet om affald akut. En af Hercules' bedrifter - rengøringen af Augianske stalde - var allerede kun en halvguds magt i de dage. I Jerusalem blev den del af landet, hvor affald blev dumpet, og hvor affald blev brændt, kaldt Gehenna Fiery, som senere blev den generelle betegnelse for helvede.

I middelalderen blev affald og spildevand smidt fra vinduer direkte ud på gaden, hvilket forårsagede epidemier af sygdomme som tyfus og pest. Efter århundreder slipper vi ikke for affald gennem vinduerne, men opbevarer det på lossepladser, og i nogle lande genbruger vi det.

Hvert år bliver der skabt 2 milliarder tons affald i verden. I Rusland smider en familie mere end 250 kg ud om året, som et resultat af, at 38 milliarder tons er blevet akkumuleret. Arealmæssigt er det 4 millioner hektar eller Schweiz alene. Affald ligger naturligvis ikke ét sted, men fordeles på tusindvis af lossepladser, også ulovlige. De mest massive ophobninger af affald er lossepladser i Guangzhou og Hong Kong på hundrede hektar, en losseplads af elektroniske enheder Guiyu i Kina for 5, 2 tusinde hektar eller Great Garbage Patch in the Ocean for 80 tusinde tons.

Affald på lossepladser brænder, hvilket forårsager lunge- og øjenproblemer eller kræft hos lokale beboere. Affald nedbrydes, kommer ned i jorden, planter og grundvand og have. Fisk i havet spiser plastik, som aflejres i deres væv og ender på vores bord. Selvom affaldet er langt væk, rører det os.

Affaldsproblemet er globalt. Halvguden vil ikke længere hjælpe hende - robotter har taget hans plads. De kan muligvis håndtere milliarder af tons affald, fordi mennesker ikke gør det endnu. Lad os tage et kig på, hvordan robotter finder, samler affald, kontrollerer forureningskilder og hjælper folk.

Robotter - årsag og løsning

Vi har allerede skrevet om, hvordan robotter hjælper med salg og markedsføring: De møder gæster på restauranter, hoteller, spiller i forestillinger og arbejder som promotorer. For længe siden overtog de menneskers plads i produktionen. De er også i stand til at ødelægge affald, men interessant nok er de direkte relateret til problemet med dette affald.

Masserobotisering begyndte i 50'erne og 60'erne af det sidste århundrede, da industrirobotter blev introduceret til produktion af forskellige varer: fra biler til kosmetik. Først udførte robotter simple operationer, såsom stempling af stempler, derefter mere komplicerede: skæring, svejsning og installation af dele. Nu er der allerede fuldautomatiske fabrikker i drift, hvor hele cyklussen af produktionsopgaver er robotiseret.

Robotten bliver ikke træt, beder ikke om forfremmelse, feriepenge og strejker ikke, og effektiviteten er en størrelsesorden højere end et menneskes. Derfor er der med robotternes ankomst flere varer og tjenester. Flere varer - flere ressourceomkostninger. Flere omkostninger til ressourcer og varer - mere affald. Robotisering gør produktionen billigere, skaber flere værdiskabende produkter og accelererer økonomien. Hvis produktionen vokser, vokser spild af denne produktion også.

Miljøet kan dog ikke accelerere. Hun kan ikke klare det nuværende affald, hvad kan vi sige om fremtiden? I naturen er der ganske enkelt ingen mekanismer, bakterier eller dyr, der kan behandle jern, glas eller petroleumsprodukter. For nogle år siden blev der opdaget bakterier, der nedbryder nogle typer plastik, men meget langsomt – 1 millimeter på 30 uger. Det vil tage bakterier tusinder af år at klare den nuværende mængde plastik, selvom alle fabrikker, der producerer nye, lukkes.

Robotter er en af årsagerne til affaldsproblemer, men de kan også hjælpe os: indsamle, sortere, bortskaffe og genbruge affald.

Affaldscyklus

Lad os tage et kig på affaldets livscyklus, hvor robotter kan passe ind i kæden, og hvad de præcist kan gøre.

Bortset fra produktionen er affaldets levetid opdelt i faser:

Kollektion

Sortering

Forarbejdning

Bortskaffelse

Nu er alt dette gjort af mennesker. Vi samler affald i poser og lægger det i skraldespande. I nogle lande, såsom Sverige, Finland eller Schweiz, er indbyggere ved lov forpligtet til yderligere at sortere affald i glas, plastik, organisk materiale og andre typer. Efter at affaldet er kommet i skraldespanden, bliver det hentet af en skraldebil og transporteret til et distributionscenter, derefter til en losseplads eller til et affaldsgenbrugsanlæg.

Dette første trin - indsamling af affald - kan robotiseres.

Indsamling og bortskaffelse af affald

Affaldsindsamlingsmaskiner

Den første fase af robotisering af affaldsindsamling er affaldsindsamlingsmaskiner. De er allerede implementeret og arbejder i Sverige i supermarkeder, apoteker og tankstationer. Maskinerne tager imod mindre husholdningsaffald og skadeligt affald: pærer, batterier, lak, klæbemidler, maling, spraydåser, glasbeholdere, dåser. Automaten uddeler en belønning for det modtagne affald.

Sådan løses to opgaver. Den første er at lære folk med økonomiske incitamenter ikke at smide affald nogen steder. Det andet er at automatisere indsamlingen af affald på en eller anden måde.

Sådanne enheder findes stadig kun i Rusland i et lille antal - for eksempel i helsekostbutikker VkusVill. I snart to år har butikkerne haft containere til modtagelse af batterier. Hver måned indsamler de næsten 10 tons batterier, og butikken bruger 700 tusind rubler til bortskaffelse af farligt affald. Der er ingen belønning for donerede batterier, men det er ikke nødvendigt – alt virker på altruisme. Separat er der pandomater - enheder til modtagelse af plast- og aluminiumsflasker.

Smarte affaldsbeholdere

Svenskernes naboer, hollænderne i Haag, er også gået denne vej og introducerer smarte containere. Beholderne har fyldesensorer. Oplysninger herom sendes til indsamlingstjenesten fire gange dagligt. Softwaren i tjenesten analyserer mængden af affald og opbygger en indsamlingsplan – hver gang er ruten forskellig, afhængig af dataene. Skraldesamlere sparer tid og penge ved ikke at samle halvtomme skraldespande, unødvendig kørsel langs ruten og uden at sidde fast i trafikpropper. Derudover kan systemet planlægge en rute for den næste dag og analysere data i flere dage.

Sensorerne er i 1.400 underjordiske affaldscontainere i Haag. Producenten er firmaet Enevo fra Finland. Det producerer sensorer og software til affaldsanalyse og opererer i 35 lande. Implementering af systemet for offentlige tjenester og private virksomheder har vist, at automatisk indsamling er mere effektiv end manuel indsamling. Virksomheder sparer 30 % på affaldsindsamlingsomkostninger ved hjælp af sensorer og software. Besparelser kan nogle gange være så høje som 50%.

I Rusland er der en analog - en enhed fra Wasteout-selskabet. Dette er en enhed med indbyggede sensorer: ultralyd, temperatur, hældning og et radiomodul til transmission af data om beholderens fylde. Systemet ligner Enovo, men målene tages anderledes, så patentet er ikke krænket. Wasteout-enheder er installeret i Moskva, St. Petersborg og Kaluga. I Perm bruges de af firmaet Bumatika, som administrerer lossepladsen. Enhederne er konfigureret til at arbejde i frost, varme og er beskyttet mod vandaler.

Smarte skraldebiler

Hvis vi giver "smarte" skraldecontainere, hvorfor så ikke gøre det samme med skraldebiler? Det virker som et logisk skridt? Ja det er rigtigt.

I 2017 lancerede to svenske virksomheder, bilgiganten Volvo og renovationsvirksomheden Renovo, et fælles ROAR-projekt - Robot-based Autonomous Refuse handling eller robot skraldebil.

Skraldebilen betjenes af en person, men en del af arbejdet er automatiseret. Nye ruter lægges af chaufføren, og bilen husker dem. Næste gang kører bilen til containerne på egen hånd ved hjælp af GPS, med minimalt brændstofforbrug. Skraldebilen husker placeringen af tanke og andre forhindringer, kan køre i bakgear og køre uden om parkerede biler. Den har sensorer installeret, og hvis den ser en kat, et barn eller et andet bevægeligt objekt på vejen, stopper bilen. Det eneste, en person gør, er at betjene en mekanisme, der læsser affald ind i kroppen.

Et år tidligere var de samme skraldebiler udstyret med droner til at overvåge tankbelastningen. Men projektet blev ikke udviklet. En skraldebil uden droner fungerer allerede effektivt.

Rensning af floder og have

Et særskilt spørgsmål er rensning af have, floder og søer. Affald er sværere at kontrollere i vand end på land. Strømme fører affald til en række forskellige steder, affald samler sig i bunden eller i vandsøjlen. Hvis der ikke er strøm, forbliver affaldet ude for kysten og skal fjernes manuelt.

Hvordan skal robotterne håndtere dette? Lad os starte i det små

Havne og kystområder

RanMarine har udviklet WasteShark-robotten, der vil flyde i havne og kystområder og samle affald, inden det kommer ud i det åbne hav. WasteShark er en flydende plastik "boks med mund" og en elmotor. Boksen "sluger" affaldet i vandet og analyserer samtidig vandkvaliteten, måler temperaturen på havet og luften og sender disse data "til kysten". Boksoperatøren retter kursen ud fra dataene.

WasteShark er blevet testet i Rotterdam og samler nu affald op i Storbritannien og Dubai.

I fremtiden planlægger RanMarine at samle og frigive en stor Great Waste Shark-robot i havet. Han vil kunne samle 500 kg affald ad gangen. Robotten vil blive drevet af solpaneler og navigere på havet ved hjælp af en navigator.

Hav og søer

En enhed lignende funktionalitet - Marine Drone - blev udviklet i Frankrig. Forfatterne (International School of Design) besluttede at adskille Great Garbage Patch. Marine Drone ligner WasteShark, men flyder under vandet. Robotten er som en skraldespand med motorer og batterier, der flyder og fanger affald autonomt.

Robotten svømmer hen til det sted, hvor affaldet samles på skibet, derefter sænkes det, og Marine Drone fanger plastikflasker, poser, pap og skræmmer samtidig fiskene af med lydemittere. Når kurven er fuld, vender robotten tilbage til skibet, hvor det indsamlede affald fjernes og batterierne genoplades.

Et par flere udviklinger af marine rengøringsmidler

• Row-Bot er en lille britisk fremstillet robot, der fjerner bakterier fra vand. Den trækker energi fra selve bakterierne, som den "fordøjer" i sig selv.

• Seasarm fra USA - en flydende transportør, der opsamler olieprodukter fra vandoverfladen.

• FRED fra ClearBlueSea - 30m sejlplatform, der opsamler plastik til søs.

Stort affaldssted

Fjernelse af kystblokeringer af floder, have og søer er en forholdsvis enkel opgave. Simpel i forhold til Large Garbage Patch. Dette er den største losseplads i verden - en affaldsstat midt i Stillehavet. Det er så stort, at det ser ud til, at det snart får sit eget flag og en plads i FN.

For det meste består stedet af plastik og fiskenet. Plast nedbrydes over tid og under påvirkning af saltvand og derefter til partikler, der varierer i størrelse fra en centimeter til en millimeter eller mindre. Partiklerne suspenderes i vand og danner en "plastiksuppe". Denne suppe lever af plankton, den lever af fisk, og længere henne i fødekæden kommer plastik til vores bord.

Boyan Slat, en ung opfinder fra Holland, ønsker at løse dette problem. Bojan grundlagde Ocean Cleanup, en startup, hvis mål er at rense havet for plastik. Boyanas udvikling er en kæmpe, flere tiere eller hundreder af meter, flydende arm i form af et V, hvortil der er fastgjort et net. Nettet er sænket ned i vandet i en vinkel og balancerer på ankre og små flydere. Hele strukturen strækkes ud i havet, og affald kommer ind i den takket være strømmen.

Test-"kørsler" blev udført ud for Hollands, San Franciscos og Japans kyst, og nu er byggeriet på vej mod Great Spot. Ja, Boyans design er ikke en robot, men måske vil det løse det største affaldsproblem uden menneskelig indgriben.

Affaldssortering og genbrug

Næste trin er sortering. Det blev besluttet at kombinere sortering og indsamling i Kina. Clean Robotics startup har introduceret en symbiose af en skraldespand og en sorteringsrobot - Trashbot. Robotten er en skraldespand med kameraer, sensorer, metaldetektorer og motorer. Når en person nærmer sig robotten, registrerer sensorer dette, og motorerne åbner tanklåget. Affaldet falder indad, og systemet adskiller affaldet i metal, plastik og andre typer.

Muligheden er eksotisk. Hvis du ikke overvejer sådanne mærkelige hybrider af en skraldespand og en sorteringstransportør, går den klassiske metode til sortering af affald i flere faser:

Sortering i metal og ikke-metal

Sorteret efter vægt

Afdeling for plastik

Papiradskillelse

Separering af madaffald

Manuel sortering af rester af arbejdere, der efter visse regler separerer affaldet

Hver fase er opdelt i underfaser. Det hele afhænger af udviklingsniveauet for forarbejdningsvirksomheder i landet. Affald, der lægges ud i forskellige beholdere, sendes til specielle anlæg til teknologisk behandling.

Sortering af byggeaffald

Som ved andet monotont arbejde er sorteringstrinnet automatiseret. Virksomheden ZenRobotics fra Finland har skabt en Recycler-teknologi, der kombinerer tre trin til én, men indtil videre kun til byggeaffald.

Fysisk er en robot to manipulatorer, et transportbånd, volumetriske beholdere og sensorer: videokameraer af forskellige typer og metaldetektorer. Ikke-fysisk - kunstig intelligens, som er baseret på en adaptiv søgealgoritme. Algoritmen bruger principperne for den menneskelige hjernes funktion. De viser ham prøver af affald, angiver hvilken type det svarer til, og algoritmen lærer at finde en lignende i den samlede affaldsmasse.

Affald føres ind på et transportbånd, og sensorer og en trænet robots algoritme bestemmer emnets materiale. Robotten griber en genstand, der vejer op til 20 kg, med manipulatoren og dirigerer den til den passende opbevaringsbeholder eller transportbånd til behandling. Robottens nøjagtighed er 98%.

Hvis robotten ikke kan genkende et stykke affald, vil den gå langs transportøren til en separat beholder og derefter igen til begyndelsen af transportøren. Sammenlignet med den manuelle metode er en sådan sortering mere effektiv selv med fejl. Sorteringssystemet kan bestå af to eller flere robotter. Robottens software er selvlærende og fungerer yderligere mere præcist.

En lignende robot til rensning af byggeaffald er udviklet i Kina. I Songjiang, et af Shanghais distrikter, er biler på størrelse med en fem-etagers bygning ved at rydde affald fra en byggeplads. De adskiller affaldet i jord, sand, mursten og affald til forbrænding. Robotter knuser store fraktioner af beton, sten eller mørtel for at gøre det nemmere at transportere dem til lossepladsen. Byggeaffald er meget støvet, men dette problem blev løst med et vandgardin. På en time behandler robotten 300 tons affald. Det svarer til 25 personers arbejde.

Disse robotter er pilotrobotter. De planlægger at forbedre enheden i år. Designet er udført af forskningscentret CSG Robot Base. Planerne er at nå et forarbejdningsniveau på 600 tusinde tons om året. Kina er et land med kontinuerligt byggeri. Byggebranchen står for 6-7 % af landets BNP, så sådanne robotter er dømt til at blive brugt overalt.

Sortering i forskellige typer

En anden lignende sorterer blev udviklet i Tyskland. Gunther Envirotech har udviklet sorteringsanlægget Splitter. I modsætning til sine kolleger fra Finland, bruger den tyske enhed ikke sensorer, sensorer eller software. I stedet fungerer mekanikken: snegle og skakter af en bestemt form sorterer affaldet efter form, størrelse og vægt i tre kategorier. Sorteringen af affald med Splitter-robotten er grov og velegnet til primær fraktionering.

Yderligere udvikling af sorteringsmaskiner vil følge komplikationens vej. Affald vil blive sorteret i beton, lette og tunge mursten, porebeton, silikat, gips, asbest. Uden for byggebranchen skal robotter blive endnu mere komplicerede: sortering i plastik, papir, træ, elektroniske enheder, klud, madaffald, medicin. Hver kategori kræver en opdeling efter vægt, størrelse og type, for eksempel pap og papir.

Denne vej er allerede på vej ved MIT - Massachusetts Institute of Technology. RoCycle robot sorterer under udvikling. Som udtænkt er robotten i stand til at bestemme typen af materiale. Til dette har han taktile sensorer, og i fremtiden vil kameraer og computersyn blive tilføjet.

Der er en del andre aktive sorteringsrobotter

• AMP Cortex fra AMP Robotics i USA. Robotten trækker pappet ud med en sugekop fra affaldsstrømmen på transportøren. Skrald bestemmes ved hjælp af software, der kan opdateres gennem "skyen".

• Robotter Liam. I USA afmonterer han forældede iPhones, og i England - TV'er med billedrør.

• Robot SamurAI fra Canadas Machinex Technologies. Genkender plastik, pap, kasser, emballage med maskinsyn. En robots nøjagtighed er allerede lig med et menneskes.

• Russisk robot til sortering af affald fra GC "Environmental and Energy Technologies". Den genkender 20 typer plastik blandt andet affald, der bevæger sig langs transportøren, ikke kun af kameraer, men af et spektrometer, der scanner for kemisk sammensætning og farve.

Der er også unge russiske projekter, som endnu ikke har bragt deres produkter på markedet. Blandt dem er Neuro Recycling, der er bosiddende i YotaLab. Virksomheden udvikler et affaldssorteringssystem ved hjælp af mellem- og lette robotter, der styres af et neuralt netværk. Projektgruppen har 120 personer, 50 af dem er engageret i udvikling.

Robot-menneske tandem

Udsigten til at indføre robotisering i affaldsindsamling, sortering og genbrug er reel. Allerede nu er det muligt at automatisere og robotisere affaldslivets stadier, ved at bruge de teknologier, der er "på hånden", uden at overveje utopiske eller fantastiske ideer.

Hvordan kan det se ud?

Smarte skraldespande. Når de er fyldte, giver de signal til "kontrolcenteret", softwaren modtager signalet og danner en rute.

Affald bliver samlet op af en halvautomatisk skraldebil, der kan parkere på egen hånd og husker vejen.

På overførselsstedet sorteres affaldet ved hjælp af robottransportører i plast, glas, pap, madaffald og lægges i separate beholdere. Visse typer affald komprimeres med en presse, opsamles i blokke eller poser og sendes enten til en losseplads eller til et affaldsbehandlingsanlæg.

På fabrikken mekanisk: kraner, manipulatorer, transportører; affald sendes til genbrug.

Transportørrobotter til sortering af bygge- og civilaffald er allerede i drift. Robotisering af affald reducerer procentdelen af affald, der går til lossepladser, og øger procentdelen af genanvendt affald. Automatisering kan være rentabelt: Udskiftning af en robot med et dusin personer til sortering og nogle få chauffører på en skraldebil reducerer omkostningerne og øger effektiviteten. Dette er en fuldstændig logisk fase i menneskehedens udvikling, det samme som automatiseringen af arbejdernes arbejde på fabrikkerne. Selvom absolut autonomi endnu ikke er mulig, er tandem af robotter og mennesker i skraldekuglen ret reel.