Abszolút visszarúgás: a robotok minden környezetszennyezést megszüntetnek

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

Az ókori Görögország napjai óta a hulladék kérdése akut volt. Herkules egyik hőstettje - az augei istállók takarítása - már akkoriban csak egy félisten hatalmában volt. Jeruzsálemben a földnek azt a részét, ahol szemetet dobtak ki, és ahol szemetet égettek, a Tüzes Gyehenna nevet viselték, amely később a pokol általános megnevezése lett.

A középkorban a szemetet és a szennyvizet az ablakokból közvetlenül az utcára dobták, ami olyan betegségek járványát okozta, mint a tífusz és a pestis. Évszázadok után nem az ablakon keresztül szabadulunk meg a szeméttől, hanem hulladéklerakókon tároljuk, egyes országokban pedig újrahasznosítjuk.

Évente 2 milliárd tonna szemét keletkezik a világon. Oroszországban egy család évente több mint 250 kg-ot dob ki, aminek eredményeként 38 milliárd tonna halmozódott fel. Területét tekintve 4 millió hektár vagy csak Svájc. Természetesen a szemetet nem egy helyen helyezik el, hanem több ezer szemétlerakóba osztják szét, beleértve az illegálisakat is. A legmasszívabb szemétfelhalmozódás a száz hektáros guangzhoui és hongkongi szemétlerakók, Kínában 5,2 ezer hektáron a Guiyu elektronikai eszközök lerakóhelye, vagy 80 ezer tonna az óceáni nagy szeméttelep.

A hulladéklerakókban lévő szemét ég, tüdő- és szemproblémákat vagy rákot okozva a helyi lakosokban. A szemét lebomlik, a talajba, a növényekbe és a talajvízbe és a tengerekbe kerül. A halak a tengerben megeszik a műanyagot, amely lerakódik a szöveteikben, és az asztalunkra kerül. Még ha messze van is a szemét, megérint minket.

A szemét probléma globális. A félisten többé nem segít neki – robotok vették át a helyét. Lehetséges, hogy több milliárd tonna hulladékot képesek kezelni, mert az emberek még nem csinálják. Vessünk egy pillantást arra, hogy a robotok hogyan találják meg, gyűjtik össze a szemetet, hogyan szabályozzák a szennyezőforrásokat, és hogyan segítenek az embereknek.

Robotok – ok és megoldás

Korábban már írtunk arról, hogy a robotok hogyan segítenek az értékesítésben és a marketingben: éttermekben, szállodákban találkoznak a vendégekkel, játszanak előadásokon és promóterként dolgoznak. Régen ők vették át az emberek helyét a termelésben. A szemetet is képesek megsemmisíteni, de érdekes módon közvetlenül kapcsolódnak ennek a szemétnek a problémájához.

A tömeges robotizáció a múlt század 50-es, 60-as éveiben kezdődött, amikor is az ipari robotokat vezették be különféle áruk gyártásához: az autóktól a kozmetikumokig. A robotok eleinte egyszerű műveleteket végeztek, például bélyegzőket, majd bonyolultabbakat is: darabolást, hegesztést és alkatrészek beszerelését. Most már teljesen automatizált gyárak működnek, ahol a termelési feladatok teljes ciklusa robotizált.

A robot nem fárad el, nem kér előléptetést, vakációt és nem sztrájkol, a hatékonysága pedig egy nagyságrenddel magasabb, mint az emberé. Ezért a robotok megjelenésével több áru és szolgáltatás jelenik meg. Több áru – több erőforrásköltség. Több erőforrás- és áruköltség – több szemét. A robotizálás olcsóbbá teszi a termelést, több hozzáadott értékű terméket hoz létre, és felgyorsítja a gazdaságot. Ha a termelés növekszik, akkor ennek a termelésnek a hulladéka is nő.

A környezet azonban nem tud felgyorsulni. Nem tud megbirkózni a jelenlegi szeméttel, mit mondhatnánk a jövőről? A természetben egyszerűen nincsenek olyan mechanizmusok, baktériumok vagy állatok, amelyek feldolgozhatnák a vasat, az üveget vagy a kőolajtermékeket. Néhány évvel ezelőtt olyan baktériumokat fedeztek fel, amelyek lebomlanak bizonyos típusú műanyagokat, de nagyon lassan - 1 millimétert 30 hét alatt. A baktériumoknak több ezer év kell ahhoz, hogy megbirkózzanak a jelenlegi műanyagmennyiséggel, még akkor is, ha minden újat gyártó gyárat bezárnak.

A robotok a szemétproblémák egyik okozói, de segítségünkre is lehetnek: összegyűjtik, válogatják, kidobják és újrahasznosítják a szemetet.

Szemetes körforgás

Vessünk egy pillantást a szemét életciklusára, hol férnek be a robotok a láncba, és pontosan mire is képesek.

A termelésen kívül a hulladék élettartama szakaszokra oszlik:

Gyűjtemény

Válogatás

Feldolgozás

Ártalmatlanítás

Most mindezt az emberek csinálják. A szemetet zsákokba gyűjtjük és kukákba rakjuk. Egyes országokban, például Svédországban, Finnországban vagy Svájcban, törvény kötelezi a lakosokat, hogy a hulladékot üvegre, műanyagra, szerves anyagokra és más fajtákra válogatják. Miután a szemetet a kukába került, egy szemeteskocsi felveszi és elszállítja egy elosztó központba, majd egy hulladéklerakóba vagy egy hulladékhasznosító üzembe.

Ez az első lépés – a szemétgyűjtés – robotizálható.

Szemétgyűjtés és elszállítás

Hulladékgyűjtő gépek

A szemétszállítási robotizálás első szakasza a hulladékgyűjtő gépek. Svédországban már bevezették és működnek szupermarketekben, gyógyszertárakban és benzinkutakban. A gépek kis háztartási és káros hulladékot fogadnak: izzók, akkumulátorok, lakkok, ragasztók, festékek, spray-dobozok, üvegedények, kannák. Az automata az átvett szemétért jutalmat ad ki.

Így oldódik meg két feladat. Az első az, hogy megtanítsuk az anyagi ösztönzőkkel rendelkező embereket, hogy ne dobjanak szemetet sehova. A második a hulladékgyűjtés automatizálása valamilyen módon.

Oroszországban még mindig csak kis számban találhatók ilyen eszközök - például a VkusVill egészségügyi élelmiszerboltokban. Az üzletekben már csaknem két éve van konténer az akkumulátorok fogadására. Minden hónapban csaknem 10 tonna akkumulátort gyűjtenek össze, és az üzlet 700 ezer rubelt költ a veszélyes hulladékok ártalmatlanítására. Az adományozott elemekért nincs jutalom, de nincs rá szükség – minden az önzetlenségen működik. Külön vannak pandomátok - műanyag és alumínium palackok fogadására szolgáló eszközök.

Intelligens hulladéktárolók

A svédek szomszédai, a hágai hollandok is ezt az utat járták be, és bevezetik az okos szemeteskukákat. A tartályok teltségérzékelőkkel rendelkeznek. Az erről szóló tájékoztatást naponta négyszer továbbítják a beszedési szolgálatnak. A szolgáltatásban található szoftver elemzi a szemét mennyiségét, és összegyűjti a begyűjtési ütemtervet – minden alkalommal más és más az útvonal, az adatoktól függően. A szemétgyűjtők időt és pénzt takarítanak meg azzal, hogy nem gyűjtik össze a félig üres kukákat, feleslegesen közlekednek az útvonalon, és nem akadnak el a forgalmi dugókban. Ezen kívül a rendszer meg tud tervezni egy útvonalat a következő napra, több napos adatokat elemezve.

Az érzékelők 1400 föld alatti szemetes konténerben vannak Hágában. A gyártó a finn Enevo cég. Érzékelőket és hulladékelemző szoftvereket gyárt, és 35 országban működik. A rendszer kormányzati szolgáltatások és magáncégek számára történő bevezetése megmutatta, hogy az automatikus begyűjtés hatékonyabb, mint a kézi begyűjtés. A cégek 30%-ot takarítanak meg a hulladékgyűjtési költségeken az érzékelők és szoftverek használatával. A megtakarítás néha akár az 50%-ot is elérheti.

Oroszországban van egy analóg - a Wasteout cég eszköze. Ez egy beépített érzékelőkkel ellátott eszköz: ultrahangos, hőmérséklet-, dőlés- és rádiómodullal a tartály teltségére vonatkozó adatok továbbítására. A rendszer hasonló az Enovo-hoz, de a méréseket másképp végzik, így a szabadalom nem sérül. Moszkvában, Szentpéterváron és Kalugában telepítik a selejtező berendezéseket. Permben a hulladéklerakót kezelő Bumatika cég használja. Az eszközök úgy vannak beállítva, hogy fagyban, hőségben működjenek, és védve vannak a vandáloktól.

Intelligens szemeteskocsik

Ha „okos” szemetes konténereket adunk, akkor miért ne tennénk ugyanezt a szemeteskocsikkal? Logikus lépésnek tűnik? Igen ez igaz.

2017-ben két svéd cég, a Volvo autóipari óriás és a Renovo hulladéklerakó cég közös ROAR projektet indított – Robot-alapú Autonomous Refuse Handling vagy robotikus szemeteskocsi.

A szemeteskocsit egy személy kezeli, de a munka egy része automatizált. Az új útvonalakat a sofőr határozza meg, és az autó emlékszik rájuk. Legközelebb az autó magától, GPS segítségével, minimális üzemanyag-fogyasztás mellett hajt a konténerekhez. A szemeteskocsi megjegyzi a tartályok és egyéb akadályok helyét, képes hátramenetben mozogni és megkerülni a parkoló autókat. Érzékelők vannak felszerelve, és ha macskát, gyereket vagy más mozgó tárgyat lát az úton, az autó megáll. Az egyetlen dolog, amit az ember tesz, az az, hogy olyan mechanizmust működtet, amely a hulladékot betölti a szervezetbe.

Egy évvel korábban ugyanazokat a szemeteskocsikat drónokkal szerelték fel a tartályok terhelésének figyelésére. De a projektet nem fejlesztették ki. A drónok nélküli szemeteskocsi már hatékonyan működik.

Folyók és tengerek tisztítása

Külön kérdés a tengerek, folyók, tavak tisztítása. A szemetet nehezebb ellenőrizni a vízben, mint a szárazföldön. Az áramlatok sokféle helyre szállítják a hulladékot, a szemét az alján vagy a vízoszlopban halmozódik fel. Ha nincs áram, akkor a szemét a part mellett marad, és kézzel kell eltávolítani.

Hogyan fognak a robotok megbirkózni ezzel? Kezdjük kicsiben

Kikötők és tengerparti területek

A RanMarine kifejlesztette a WasteShark robotot, amely a kikötőkben és a part menti területeken lebeg, és összegyűjti a hulladékot, mielőtt az bejutna a nyílt óceánba. A WasteShark egy lebegő műanyag "doboz szájjal" és elektromos motorral. A doboz „lenyeli” a vízben lévő szemetet, és egyidejűleg elemzi a víz minőségét, méri a tenger és a levegő hőmérsékletét, és továbbítja ezeket az adatokat „a partra”. A boxkezelő az adatok alapján korrigálja a pályát.

A WasteSharkot Rotterdamban tesztelték, és most az Egyesült Királyságban és Dubaiban szedi össze a szemetet.

A jövőben a RanMarine egy nagy Great Waste Shark robot összeállítását és tengerbe bocsátását tervezi. Egyszerre 500 kg szemetet tud majd összeszedni. A robot napelemekkel fog működni, és navigátorral navigál a tengeren.

Tengerek és tavak

Egy hasonló funkcionalitású eszközt - Marine Drone - Franciaországban fejlesztettek ki. A szerzők (International School of Design) úgy döntöttek, hogy szétszedik a Great Garbage Foltot. A Marine Drone hasonló a WasteShark-hoz, de a víz alatt lebeg. A robot olyan, mint egy szemetes edény motorokkal és akkumulátorokkal, amely önállóan lebeg és felfogja a törmeléket.

A robot odaúszik, ahol a szemetet gyűjtik a hajón, majd leeresztik, és a Marine Drone műanyag palackokat, zacskókat, kartont fog fel, ezzel egyidejűleg hangkibocsátókkal riasztja el a halakat. Amikor a kosár megtelik, a robot visszatér a hajóhoz, ahol elszállítják az összegyűjtött hulladékot, és újratöltik az akkumulátorokat.

Néhány további fejlesztés a tengeri tisztítószerekről

• A Row-Bot egy kis brit gyártású robot, amely eltávolítja a baktériumokat a vízből. Magukból a baktériumokból nyeri az energiát, amit önmagában "emészt meg".

• Seasarm az USA-ból – úszó szállítószalag, amely összegyűjti az olajtermékeket a víz felszínéről.

• FRED a ClearBlueSea-tól – 30 méteres vitorlás platform, amely a műanyagot gyűjti a tengeren.

Nagy szemetes hely

A folyók, tengerek és tavak part menti dugulásának megszüntetése viszonylag egyszerű feladat. A Large Garbage Patch-hez képest egyszerű. Ez a világ legnagyobb szemétlerakója - egy szemétállam a Csendes-óceán közepén. Olyan hatalmas, hogy úgy tűnik, hamarosan saját zászlót és helyet kap az ENSZ-ben.

A helyszín többnyire műanyagból és halászhálóból áll. A műanyag idővel és sós víz hatására lebomlik, majd egy centimétertől egy milliméterig terjedő vagy kisebb méretű részecskékre. A részecskék vízben szuszpendálva "műanyag levest" képeznek. Ez a leves planktonnal táplálkozik, halakkal táplálkozik, a táplálékláncon tovább pedig a műanyag kerül az asztalunkra.

Ezt a problémát szeretné megoldani egy fiatal holland feltaláló, Boyan Slat. Bojan megalapította az Ocean Cleanup nevű startupot, amelynek célja az óceán megtisztítása a műanyagoktól. Boyana fejlődése egy óriási, több tíz-száz méter hosszú, V alakú lebegő kar, amelyre háló van rögzítve. A háló ferdén süllyesztve van a vízbe, és horgonyokon és kis úszókon egyensúlyoz. Az egész szerkezet a tengerbe nyúlik, az áramlatnak köszönhetően törmelék kerül bele.

Próba "futásokat" hajtottak végre Hollandia, San Francisco és Japán partjainál, most pedig a Great Spot felé tart az építkezés. Igen, Boyan terve nem egy robot, de talán emberi beavatkozás nélkül megoldja a legnagyobb szemétproblémát.

Hulladék válogatás és újrahasznosítás

A következő lépés a válogatás. Úgy döntöttek, hogy Kínában kombinálják a válogatást és a begyűjtést. A Clean Robotics startup bevezette a szemeteskuka és a válogatórobot szimbiózisát – a Trashbotot. A robot egy kuka, kamerákkal, érzékelőkkel, fémdetektorokkal és motorokkal. Amikor egy személy közeledik a robothoz, az érzékelők érzékelik ezt, és a motorok kinyitják a tartály fedelét. A törmelék befelé esik, és a rendszer szétválasztja a törmeléket fémre, műanyagra és más típusokra.

A lehetőség egzotikus. Ha nem veszi figyelembe a szemetes és a válogató szállítószalag ilyen furcsa hibridjeit, akkor a szemétválogatás klasszikus módszere több szakaszból áll:

Válogatás fémre és nemfémre

Súly szerint rendezve

Műanyag Tanszék

Papír szétválasztás

Élelmiszer-hulladék elkülönítése

A maradékok kézi válogatása olyan dolgozók által, akik bizonyos szabályok szerint szeparálják a szemetet

Minden szakasz alszakaszokra van felosztva. Mindez az ország feldolgozóipari vállalkozásainak fejlettségi szintjétől függ. A különböző tartályokba helyezett hulladékot speciális üzemekbe küldik technológiai feldolgozásra.

Építési hulladék válogatása

A többi monoton munkához hasonlóan a válogatás lépése automatizált. A finn ZenRobotics cég olyan Recycler technológiát hozott létre, amely három szakaszt egyesít egyben, de egyelőre csak az építési hulladékra.

Fizikailag egy robot két manipulátor, egy szállítószalag, térfogatmérő tartályok és érzékelők: különféle típusú videokamerák és fémdetektorok. Nem fizikailag - mesterséges intelligencia, amely adaptív keresési algoritmuson alapul. Az algoritmus az emberi agy működésének alapelveit használja. Mutatják neki a szemétmintákat, jelzik, hogy melyik típusnak felel meg, és az algoritmus megtanulja, hogy találjon hasonlót a hulladék teljes tömegében.

A törmeléket egy szállítószalagra adagolják, a szenzorok és egy betanított robot algoritmusa pedig meghatározza az árucikk anyagát. A robot a manipulátorral megragad egy legfeljebb 20 kg súlyú tárgyat, és a megfelelő tárolóedényhez vagy szállítószalaghoz irányítja feldolgozásra. A robot pontossága 98%.

Ha a robot nem ismer fel egy szemetet, akkor a szállítószalag mentén egy külön konténerbe megy, majd ismét a szállítószalag elejére. A kézi módszerhez képest az ilyen rendezés még hibákkal is hatékonyabb. A válogatórendszer két vagy több robotból állhat. A robot szoftvere öntanuló és a továbbiakban még pontosabban működik.

Hasonló robotot fejlesztettek ki Kínában az építési hulladék tisztítására. Songjiangban, Sanghaj egyik kerületében egy ötemeletes épület méretű autók takarítják el a törmeléket egy építkezésről. A hulladékot talajra, homokra, téglára és elégetésre szánt hulladékra választják szét. A robotok nagy frakciókat törnek össze betonból, kövekből vagy habarcsból, hogy megkönnyítsék a hulladéklerakóra szállításukat. Az építési hulladék nagyon poros, de ezt a problémát vízfüggönnyel sikerült megoldani. Egy óra alatt 300 tonna szemetet dolgoz fel a robot. Ez 25 ember munkájának felel meg.

Ezek a robotok pilótarobotok. Idén a készülék fejlesztését tervezik. A tervezést a CSG Robot Base kutatóközpont végzi. A tervek szerint évi 600 ezer tonnás feldolgozási szintet kívánnak elérni. Kína egy olyan ország, ahol folyamatos az építkezés. Az ország GDP-jének 6-7 százalékát az építőipar adja, így az ilyen robotok mindenhol használatra vannak ítélve.

Rendezés különböző típusokba

Egy másik hasonló válogatót fejlesztettek ki Németországban. A Gunther Envirotech kifejlesztette a Splitter válogatóüzemet. Finnországi társaival ellentétben a német készülék nem használ érzékelőket, érzékelőket vagy szoftvereket. Ehelyett a mechanika dolgozik: egy bizonyos alakú csigák és tengelyek három kategóriába sorolják a hulladékot alak, méret és tömeg szerint. A Splitter robot szemétválogatása durva és alkalmas az elsődleges frakcionálásra.

A válogatók további fejlődése a bonyodalom útját fogja követni. A szemetet betonra, könnyű és nehéz téglára, pórusbetonra, szilikátra, gipszre, azbesztre válogatják majd. Az építőiparon kívül a robotokat még bonyolultabbá kell tenni: műanyagra, papírra, fára, elektronikai eszközökre, ruhákra, élelmiszer-hulladékra, gyógyszerre válogatni. Minden kategória súly, méret és típus szerinti felosztást igényel, például karton és papír.

Ez az út már úton van az MIT - Massachusetts Institute of Technology-nál. RoCycle robotválogató fejlesztés alatt. Az elképzelés szerint a robot képes meghatározni az anyag típusát. Ehhez tapintható szenzorokkal rendelkezik, a jövőben pedig kamerákkal és számítógépes látásmóddal is bővül.

Van még jó néhány aktív válogatórobot

• AMP Cortex az AMP Robotics cégtől az Egyesült Államokban. A robot egy tapadókoronggal húzza ki a kartont a szállítószalagon lévő hulladékáramból. A szemetet a „felhőn” keresztül frissíthető szoftver segítségével határozzák meg.

• Robotok Liam. Az USA-ban az elavult iPhone-okat, Angliában pedig a képcsöves tévéket szereli szét.

• Robot SamurAI a kanadai Machinex Technologies-től. Felismeri a műanyagot, kartont, dobozokat, csomagolást gépi látással. A robot pontossága már egyenlő az emberével.

• Orosz robot a GC "Environmental and Energy Technologies" hulladékának válogatására. 20 fajta műanyagot ismer fel a szállítószalag mentén mozgó egyéb törmelékek között, nemcsak kamerák, hanem spektrométerek segítségével, amelyek a kémiai összetételt és a színt vizsgálják.

Vannak olyan fiatal orosz projektek is, amelyek még nem hozták piacra termékeiket. Köztük van a Neuro Recycling is, a YotaLab egyik lakosa. A vállalat egy neurális hálózat által vezérelt, közepes és kis teljesítményű robotok felhasználásával hulladékválogató rendszert fejleszt. A projektcsapat 120 fős, közülük 50 fő foglalkozik fejlesztéssel.

Robot-ember tandem

A robotizáció bevezetése a hulladékgyűjtésben, -válogatásban és -újrahasznosításban valós. Már most, a „kéznél lévő” technológiák felhasználásával, utópisztikus vagy fantasztikus ötletek figyelembevétele nélkül automatizálható, robotizálható a szemétélet szakaszai.

Hogyan nézhet ki?

Okos szemeteskukák. Amikor megteltek, jeleznek az "irányítóközpontnak", a szoftver fogadja a jelet és útvonalat alakít ki.

A szemetet egy félautomata kukásautó szedi össze, amely önállóan tud parkolni és emlékszik az útra.

Az átrakóhelyen a szemetet robotszállító szállítószalagok szétválogatják műanyagra, üvegre, kartonra, élelmiszer-hulladékra, és külön konténerekbe teszik. Bizonyos típusú hulladékokat préssel tömörítenek, tömbökbe vagy zsákokba gyűjtik, és vagy hulladéklerakóba, vagy hulladékfeldolgozó üzembe küldik.

Gyárilag mechanikusan: daruk, manipulátorok, hordozók; a szemetet újrahasznosításra küldik.

Az építési és polgári hulladékok válogatására szolgáló szállítószalagos robotok már működnek. A hulladékrobotizálás csökkenti a hulladéklerakókba kerülő hulladék százalékos arányát, és növeli az újrahasznosított hulladékok arányát. Az automatizálás jövedelmező lehet: ha egy robotot lecserélünk egy tucatnyi emberrel a válogatáson, és néhány sofőrrel a szemeteskocsin, az csökkenti a költségeket és növeli a hatékonyságot. Ez teljesen logikus szakasza az emberiség fejlődésének, ugyanaz, mint a munkások munkavégzésének automatizálása a gyárakban. Bár az abszolút autonómia még nem lehetséges, a robotok és az emberek tandemje a szemétszférában egészen valóságos.