Rinculo assoluto: i robot elimineranno tutto l'inquinamento ambientale

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

Sin dai tempi dell'antica Grecia, il problema dei rifiuti era acuto. Una delle imprese di Ercole - la pulizia delle stalle di Augia - era già in potere di un semidio a quei tempi. A Gerusalemme, quella parte della terra dove venivano scaricate e bruciate le immondizie era chiamata Gehenna Fiery, che in seguito divenne la designazione generale dell'inferno.

Nel Medioevo, immondizia e liquami venivano gettati dalle finestre direttamente sulla strada, causando epidemie di malattie come il tifo e la peste. Dopo secoli, non ci liberiamo della spazzatura dalle finestre, ma la conserviamo nelle discariche e in alcuni paesi la ricicliamo.

Ogni anno nel mondo vengono creati 2 miliardi di tonnellate di rifiuti. In Russia, una famiglia butta fuori più di 250 kg all'anno, a seguito dei quali sono stati accumulati 38 miliardi di tonnellate. In termini di superficie, sono 4 milioni di ettari o solo la Svizzera. Certo, la spazzatura non si trova in un posto, ma è distribuita su migliaia di discariche, comprese quelle illegali. Gli accumuli di spazzatura più massicci sono le discariche a Guangzhou e Hong Kong di cento ettari, una discarica di dispositivi elettronici Guiyu in Cina per 5, 2mila ettari, o il Great Garbage Patch in the Ocean per 80mila tonnellate.

I rifiuti nelle discariche bruciano, causando problemi ai polmoni e agli occhi o cancro nei residenti locali. I rifiuti si decompongono, entrano nel suolo, nelle piante, nelle acque sotterranee e nei mari. I pesci del mare mangiano la plastica, che si deposita nei loro tessuti e finisce sulla nostra tavola. Anche se la spazzatura è lontana, ci tocca.

Il problema della spazzatura è globale. Il semidio non l'aiuterà più: i robot hanno preso il suo posto. Potrebbero essere in grado di gestire miliardi di tonnellate di rifiuti, perché gli umani non lo stanno ancora facendo. Diamo un'occhiata a come i robot trovano, raccolgono i rifiuti, controllano le fonti di inquinamento e aiutano le persone.

Robot: causa e soluzione

Abbiamo già scritto di come i robot aiutano nelle vendite e nel marketing: incontrano gli ospiti nei ristoranti, negli hotel, si esibiscono in spettacoli e lavorano come promotori. Molto tempo fa hanno preso il posto delle persone nella produzione. Sono anche in grado di distruggere i rifiuti, ma, cosa interessante, sono direttamente correlati al problema di questi rifiuti.

La robotizzazione di massa è iniziata negli anni '50 e '60 del secolo scorso, quando furono introdotti robot industriali per la produzione di vari beni: dalle automobili ai cosmetici. All'inizio, i robot eseguivano operazioni semplici, come lo stampaggio di timbri, poi quelle più complicate: taglio, saldatura e installazione di parti. Ora sono già operative fabbriche completamente automatizzate, dove l'intero ciclo delle attività di produzione è robotizzato.

Il robot non si stanca, non chiede promozioni, ferie pagate e non fa sciopero, e l'efficienza è di un ordine di grandezza superiore a quella di un umano. Pertanto, con l'arrivo dei robot, ci sono più beni e servizi. Più beni - più costi delle risorse. Più costi di risorse e merci - più spazzatura. La robotizzazione rende la produzione più economica, crea più prodotti a valore aggiunto e accelera l'economia. Se la produzione cresce, crescono anche gli scarti di questa produzione.

Tuttavia, l'ambiente non può accelerare. Non può far fronte alla spazzatura attuale, cosa possiamo dire del futuro? In natura, semplicemente non esistono meccanismi, batteri o animali che potrebbero elaborare ferro, vetro o prodotti petroliferi. Alcuni anni fa, sono stati scoperti batteri che decompongono alcuni tipi di plastica, ma molto lentamente - 1 millimetro in 30 settimane. I batteri impiegheranno migliaia di anni per far fronte all'attuale volume di plastica, anche se tutte le fabbriche che ne producono di nuove verranno chiuse.

I robot sono una delle cause dei problemi relativi ai rifiuti, ma possono anche aiutarci: raccogliere, ordinare, smaltire e riciclare i rifiuti.

Ciclo della spazzatura

Diamo un'occhiata al ciclo di vita della spazzatura, dove i robot possono inserirsi nella catena e cosa possono fare esattamente.

Oltre alla produzione, la vita dei rifiuti è suddivisa in fasi:

Collezione

Ordinamento

in lavorazione

Disposizione

Ora tutto questo è fatto dalle persone. Raccogliamo la spazzatura in sacchetti e la mettiamo nei cassonetti. In alcuni paesi, come Svezia, Finlandia o Svizzera, i residenti sono tenuti per legge a suddividere ulteriormente i rifiuti in vetro, plastica, materia organica e altri tipi. Dopo che la spazzatura è entrata nel bidone, viene raccolta da un camion della spazzatura e trasportata in un centro di distribuzione, quindi in una discarica o in un impianto di riciclaggio dei rifiuti.

Questo primo passaggio, la raccolta dei rifiuti, può essere robotizzato.

Raccolta e smaltimento dei rifiuti

Macchine per la raccolta dei rifiuti

La prima fase della robotizzazione della raccolta dei rifiuti sono le macchine per la raccolta dei rifiuti. Sono già stati implementati e stanno lavorando in Svezia nei supermercati, nelle farmacie e nelle stazioni di servizio. Le macchine accettano piccoli rifiuti domestici e nocivi: lampadine, batterie, vernici, adesivi, vernici, bombolette spray, contenitori in vetro, lattine. Il distributore automatico distribuisce una ricompensa per la spazzatura ricevuta.

Ecco come si risolvono due compiti. Il primo è insegnare alle persone con incentivi finanziari a non gettare spazzatura da nessuna parte. Il secondo è automatizzare in qualche modo la raccolta dei rifiuti.

Tali dispositivi si trovano ancora in Russia solo in piccole quantità, ad esempio nei negozi di alimenti naturali VkusVill. Da quasi due anni i negozi dispongono di contenitori per la ricezione delle batterie. Ogni mese raccolgono quasi 10 tonnellate di batterie e il negozio spende 700 mila rubli per lo smaltimento dei rifiuti pericolosi. Non c'è ricompensa per le batterie donate, ma non è necessaria: tutto funziona sull'altruismo. Separatamente, ci sono i pandomat: dispositivi per ricevere bottiglie di plastica e alluminio.

Contenitori per rifiuti intelligenti

Anche i vicini degli svedesi, gli olandesi all'Aia, hanno seguito questa strada e stanno introducendo cassonetti intelligenti. I contenitori sono dotati di sensori di riempimento. Le informazioni in merito vengono trasmesse al servizio di raccolta quattro volte al giorno. Il software nel servizio analizza la quantità di spazzatura e costruisce un programma di raccolta - ogni volta che il percorso è diverso, a seconda dei dati. I netturbini risparmiano tempo e denaro non raccogliendo bidoni semivuoti, guidando inutilmente lungo il percorso e senza rimanere bloccati nel traffico. Inoltre, il sistema può pianificare un percorso per il giorno successivo, analizzando i dati per diversi giorni.

I sensori si trovano in 1.400 cassonetti sotterranei a L'Aia. Il produttore è la società Enevo dalla Finlandia. Produce sensori e software di analisi dei rifiuti e opera in 35 paesi. L'implementazione del sistema per i servizi governativi e le aziende private ha dimostrato che la raccolta automatica è più efficiente della raccolta manuale. Le aziende risparmiano il 30% sui costi di raccolta dei rifiuti utilizzando sensori e software. Il risparmio a volte può arrivare fino al 50%.

In Russia esiste un analogo: un dispositivo della società Wasteout. Si tratta di un dispositivo con sensori incorporati: ultrasuoni, temperatura, tilt e un modulo radio per la trasmissione dei dati sulla pienezza del contenitore. Il sistema è simile a Enovo, ma le misurazioni vengono prese in modo diverso, quindi il brevetto non viene violato. I dispositivi di scarto sono installati a Mosca, San Pietroburgo e Kaluga. A Perm sono utilizzati dalla società Bumatika, che gestisce la discarica. I dispositivi sono configurati per funzionare in condizioni di gelo, calore e sono protetti da atti vandalici.

Camion della spazzatura intelligenti

Se diamo contenitori della spazzatura "intelligenti", perché non fare lo stesso con i camion della spazzatura? Sembra un passaggio logico? Si è giusto.

Nel 2017, due società svedesi, il gigante automobilistico Volvo e la società di smaltimento dei rifiuti Renovo, hanno lanciato un progetto ROAR congiunto: gestione autonoma dei rifiuti basata su robot o camion della spazzatura robotico.

Il camion della spazzatura è gestito da una persona, ma parte del lavoro è automatizzato. I nuovi percorsi vengono tracciati dall'autista e l'auto li ricorda. La prossima volta l'auto raggiungerà i container da sola utilizzando il GPS, con un consumo minimo di carburante. Il camion della spazzatura ricorda la posizione dei carri armati e altri ostacoli, può muoversi in retromarcia e aggirare le auto parcheggiate. Ha dei sensori installati e se vede un gatto, un bambino o un altro oggetto in movimento sulla strada, l'auto si ferma. L'unica cosa che una persona fa è azionare un meccanismo che carica i rifiuti nel corpo.

Un anno prima, gli stessi camion della spazzatura erano dotati di droni per monitorare il carico dei serbatoi. Ma il progetto non è stato sviluppato. Un camion della spazzatura senza droni funziona già in modo efficiente.

Pulizia di fiumi e mari

Un problema a parte è la pulizia di mari, fiumi e laghi. La spazzatura è più difficile da controllare in acqua che a terra. Le correnti trasportano i rifiuti in una varietà di luoghi, i rifiuti si accumulano sul fondo o nella colonna d'acqua. Se non c'è corrente, la spazzatura rimane al largo della costa e deve essere rimossa manualmente.

Come se la caveranno i robot? Cominciamo in piccolo

Porti e zone costiere

RanMarine ha sviluppato il robot WasteShark che galleggerà nei porti e nelle aree costiere e raccoglierà i rifiuti prima che entrino in mare aperto. WasteShark è una "scatola di plastica galleggiante con una bocca" e un motore elettrico. La scatola "inghiotte" la spazzatura nell'acqua e contemporaneamente analizza la qualità dell'acqua, misura la temperatura del mare e dell'aria e trasmette questi dati "a riva". L'operatore del box corregge la rotta in base ai dati.

WasteShark è stato testato a Rotterdam e ora raccoglie rifiuti nel Regno Unito ea Dubai.

In futuro, RanMarine prevede di assemblare e rilasciare in mare un grande robot Great Waste Shark. Potrà raccogliere 500 kg di spazzatura alla volta. Il robot sarà alimentato da pannelli solari e navigherà nel mare utilizzando un navigatore.

Mari e laghi

Un dispositivo simile per funzionalità - Marine Drone - è stato sviluppato in Francia. Gli autori (International School of Design) hanno deciso di smontare il Great Garbage Patch. Marine Drone è simile a WasteShark ma galleggia sott'acqua. Il robot è come un bidone della spazzatura con motori e batterie che galleggia e cattura i detriti in modo autonomo.

Il robot nuota fino al luogo in cui viene raccolta la spazzatura sulla nave, quindi viene abbassata e il drone marino cattura bottiglie di plastica, borse, cartone, spaventando contemporaneamente il pesce con emettitori di suoni. Quando il cestello è pieno, il robot torna alla nave, dove i rifiuti raccolti vengono rimossi e le batterie vengono ricaricate.

Qualche altro sviluppo di detergenti marini

• Row-Bot è un piccolo robot di fabbricazione britannica che rimuove i batteri dall'acqua. Trae energia dai batteri stessi, che "digerisce" in sé.

• Seasarm dagli USA - un trasportatore galleggiante che raccoglie i prodotti petroliferi dalla superficie dell'acqua.

• FRED di ClearBlueSea - piattaforma velica di 30 m che raccoglie la plastica in mare.

Grande discarica

Rimuovere i blocchi costieri di fiumi, mari e laghi è un compito relativamente semplice. Semplice rispetto all'area della spazzatura grande. Questa è la più grande discarica del mondo, uno stato di immondizia nel mezzo dell'Oceano Pacifico. È così grande che sembra che presto otterrà la propria bandiera e un seggio all'ONU.

Per lo più lo spot è costituito da plastica e reti da pesca. La plastica si scompone nel tempo e sotto l'influenza dell'acqua salata, quindi in particelle di dimensioni variabili da un centimetro a un millimetro o meno. Le particelle sono sospese in acqua e formano una "zuppa di plastica". Questa zuppa si nutre di plancton, si nutre di pesce e, più avanti lungo la catena alimentare, la plastica arriva sulla nostra tavola.

Boyan Slat, un giovane inventore olandese, vuole risolvere questo problema. Bojan ha fondato Ocean Cleanup, una startup il cui obiettivo è ripulire l'oceano dalla plastica. Lo sviluppo di Boyana è un braccio galleggiante a forma di V gigante, di diverse decine o centinaia di metri, a cui è attaccata una rete. La rete è affondata nell'acqua ad angolo e si bilancia su ancore e piccoli galleggianti. L'intera struttura è protesa nel mare e vi penetrano detriti grazie alla corrente.

Le "prove" sono state effettuate al largo delle coste dell'Olanda, di San Francisco e del Giappone, e ora la costruzione si sta dirigendo verso il Great Spot. Sì, il design di Boyan non è un robot, ma forse risolverà il più grande problema della spazzatura senza l'intervento umano.

Raccolta differenziata e riciclaggio

Il passaggio successivo è l'ordinamento. Si è deciso di combinare lo smistamento e la raccolta in Cina. La startup di Clean Robotics ha introdotto una simbiosi tra un bidone della spazzatura e un robot di smistamento: Trashbot. Il robot è un bidone della spazzatura con telecamere, sensori, metal detector e motori. Quando una persona si avvicina al robot, i sensori lo rilevano e i motori aprono il coperchio del serbatoio. I detriti cadono verso l'interno e il sistema separa i detriti in metallo, plastica e altri tipi.

L'opzione è esotica. Se non consideri ibridi così strani di un bidone della spazzatura e un trasportatore di smistamento, il metodo classico di smistamento dei rifiuti avviene in più fasi:

Smistamento in metallo e non metallo

Ordinati per peso

Dipartimento di plastica

Separazione della carta

Separazione dei rifiuti alimentari

Smistamento manuale dei residui da parte dei lavoratori che, secondo determinate regole, separano i rifiuti

Ogni fase è suddivisa in sottofasi. Tutto dipende dal livello di sviluppo delle imprese di trasformazione nel paese. I rifiuti, che vengono disposti in diversi contenitori, vengono inviati a speciali impianti per il trattamento tecnologico.

Smistamento dei rifiuti edili

Come per altri lavori monotoni, la fase di smistamento è automatizzata. L'azienda finlandese ZenRobotics ha creato una tecnologia Recycler che combina tre fasi in una, ma finora solo per i rifiuti edili.

Fisicamente un robot è composto da due manipolatori, un nastro trasportatore, contenitori volumetrici e sensori: videocamere di vario tipo e metal detector. Non fisicamente: intelligenza artificiale, che si basa su un algoritmo di ricerca adattivo. L'algoritmo utilizza i principi del funzionamento del cervello umano. Gli mostrano campioni di spazzatura, indicano a quale tipo corrisponde e l'algoritmo impara a trovarne uno simile nella massa totale di rifiuti.

I detriti vengono alimentati su un nastro trasportatore e i sensori e l'algoritmo di un robot addestrato determinano il materiale dell'articolo. Il robot afferra un oggetto che pesa fino a 20 kg con il manipolatore e lo dirige verso l'apposito contenitore di stoccaggio o nastro trasportatore per la lavorazione. La precisione del robot è del 98%.

Se il robot non è in grado di riconoscere un pezzo di immondizia, passerà lungo il trasportatore fino a un contenitore separato, quindi di nuovo all'inizio del trasportatore. Rispetto al metodo manuale, tale ordinamento è più efficiente anche con errori. Il sistema di smistamento può essere composto da due o più robot. Il software del robot è autoapprendente e funziona in modo più accurato.

Un robot simile per la pulizia dei rifiuti edili è stato sviluppato in Cina. A Songjiang, uno dei distretti di Shanghai, auto delle dimensioni di un edificio di cinque piani stanno rimuovendo i detriti da un cantiere. Separano i rifiuti in terra, sabbia, mattoni e rifiuti destinati all'incenerimento. I robot frantumano grandi frazioni di calcestruzzo, pietre o malta per facilitarne il trasporto in discarica. I rifiuti edili sono molto polverosi, ma questo problema è stato risolto con una cortina d'acqua. In un'ora, il robot elabora 300 tonnellate di spazzatura. Ciò equivale al lavoro di 25 persone.

Questi robot sono robot pilota. Hanno in programma di migliorare il dispositivo quest'anno. La progettazione viene eseguita dal centro di ricerca CSG Robot Base. I piani sono di raggiungere un livello di lavorazione di 600mila tonnellate all'anno. La Cina è un paese in continua costruzione. L'industria delle costruzioni rappresenta il 6-7% del PIL del paese, quindi questi robot sono destinati a essere utilizzati ovunque.

Ordinamento in diversi tipi

Un altro sorter simile è stato sviluppato in Germania. Gunther Envirotech ha sviluppato l'impianto di smistamento Splitter. A differenza dei suoi omologhi finlandesi, il dispositivo tedesco non utilizza sensori, sensori o software. Invece la meccanica funziona: coclee e alberi di una certa forma smistano i rifiuti in base a forma, dimensione e peso in tre categorie. Lo smistamento dei rifiuti da parte del robot Splitter è approssimativo e adatto al frazionamento primario.

L'ulteriore evoluzione delle selezionatrici seguirà il percorso della complicazione. I rifiuti saranno smistati in cemento, mattoni leggeri e pesanti, cemento cellulare, silicato, gesso, amianto. Al di fuori del settore edile, i robot devono diventare ancora più complicati: smistare plastica, carta, legno, dispositivi elettronici, stoffa, rifiuti alimentari, medicine. Ogni categoria richiede una divisione per peso, dimensione e tipo, ad esempio cartone e carta.

Questo percorso è già in corso al MIT - Massachusetts Institute of Technology. Selezionatore robot RoCycle in fase di sviluppo. Così come concepito, il robot è in grado di determinare il tipo di materiale. Per fare questo, ha sensori tattili e in futuro verranno aggiunte telecamere e visione artificiale.

Ci sono molti altri robot di smistamento attivi

• AMP Cortex di AMP Robotics negli Stati Uniti. Il robot estrae il cartone con una ventosa dal flusso di detriti sul trasportatore. L'immondizia viene determinata tramite un software aggiornabile tramite il "cloud".

• Robot Liam. Negli Stati Uniti smantella gli iPhone obsoleti e in Inghilterra i televisori con i cinescopi.

• Robot SamurAI della canadese Machinex Technologies. Riconosce plastica, cartone, scatole, imballaggi con visione artificiale. La precisione di un robot è già uguale a quella di un umano.

• Robot russo per lo smistamento dei rifiuti dal GC "Environmental and Energy Technologies". Riconosce 20 tipi di plastica tra gli altri detriti che si muovono lungo il trasportatore, non solo dalle telecamere, ma da uno spettrometro che esegue la scansione della composizione chimica e del colore.

Ci sono anche giovani progetti russi che non hanno ancora portato i loro prodotti sul mercato. Tra questi c'è Neuro Recycling, residente a YotaLab. L'azienda sta sviluppando un sistema di raccolta differenziata che utilizza robot medi e leggeri controllati da una rete neurale. Il team di progetto conta 120 persone, 50 delle quali impegnate nello sviluppo.

Tandem robot-umano

La prospettiva di introdurre la robotizzazione nella raccolta, selezione e riciclaggio dei rifiuti è reale. Già ora, utilizzando le tecnologie “a portata di mano”, senza considerare idee utopiche o fantastiche, è possibile automatizzare e robotizzare le fasi della vita spazzatura.

Come potrebbe sembrare?

Bidoni della spazzatura intelligenti. Quando sono pieni, segnalano al "centro di controllo", il software riceve il segnale e forma un percorso.

La spazzatura viene raccolta da un camion della spazzatura semiautomatico che può parcheggiare da solo e ricorda la strada.

Nel punto di trasferimento, i rifiuti vengono smistati da trasportatori robotizzati in plastica, vetro, cartone, rifiuti alimentari e messi in contenitori separati. Alcuni tipi di rifiuti vengono compattati con una pressa, raccolti in blocchi o sacchi e inviati a una discarica oa un impianto di trattamento dei rifiuti.

In fabbrica meccanicamente: gru, manipolatori, trasportatori; la spazzatura viene avviata al riciclaggio.

I robot trasportatori per lo smistamento dei rifiuti edili e civili sono già in funzione. La robotizzazione dei rifiuti riduce la percentuale di rifiuti che va in discarica e aumenta la percentuale di rifiuti riciclati. L'automazione può essere redditizia: sostituire un robot con una dozzina di persone per lo smistamento e pochi conducenti su un camion della spazzatura riduce i costi e aumenta l'efficienza. Questa è una fase completamente logica nello sviluppo dell'umanità, la stessa dell'automazione del lavoro degli operai nelle fabbriche. Sebbene l'autonomia assoluta non sia ancora possibile, il tandem di robot e umani nella sfera della spazzatura è abbastanza reale.