Absolutní zpětný ráz: roboti odstraní veškeré znečištění životního prostředí

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Již od dob starověkého Řecka byla otázka odpadu akutní. Jedna z Herkulových užitků - čištění Augejských stájí - byla v té době již v moci pouze poloboha. V Jeruzalémě se ta část země, kde se vyhazovaly odpadky a kde se odpadky spalovaly, nazývala Gehenna Fiery, což se později stalo obecným označením pekla.

Ve středověku se odpadky a splašky vyhazovaly z oken přímo na ulici, což způsobovalo epidemie nemocí jako tyfus a mor. Po staletích se odpadků nezbavujeme okny, ale ukládáme je na skládky a v některých zemích je recyklujeme.

Každý rok se na světě vytvoří 2 miliardy tun odpadků. V Rusku vyhodí jedna rodina ročně více než 250 kg, v důsledku čehož se nahromadilo 38 miliard tun. V přepočtu na plochu jsou to 4 miliony hektarů nebo samotné Švýcarsko. Odpadky se samozřejmě nenacházejí na jednom místě, ale jsou rozmístěny na tisíce skládek, včetně těch nelegálních. Nejmasovějším hromaděním odpadků jsou skládky v Guangzhou a Hong Kongu o rozloze sto hektarů, skládka elektronických zařízení Guiyu v Číně o rozloze 5,2 tisíce hektarů nebo Velká odpadková skvrna v oceánu o velikosti 80 tisíc tun.

Odpadky na skládkách hoří a místním obyvatelům způsobují plicní a oční problémy nebo rakovinu. Odpadky se rozkládají, dostávají se do půdy, rostlin i podzemních vod a moří. Ryby v moři požírají plast, který se ukládá v jejich tkáních a končí na našem stole. I když jsou odpadky daleko, dotknou se nás.

Problém s odpadky je globální. Polobůh jí už nepomůže – jeho místo zaujali roboti. Možná budou schopni zvládnout miliardy tun odpadu, protože lidé to zatím nedělají. Pojďme se podívat na to, jak roboti nacházejí, sbírají odpadky, kontrolují zdroje znečištění a pomáhají lidem.

Roboti – příčina a řešení

O tom, jak roboti pomáhají v prodeji a marketingu, jsme již psali: setkávají se s hosty v restauracích, hotelech, hrají na představeních a pracují jako promotéři. Kdysi dávno nahradili lidi ve výrobě. Jsou také schopni ničit odpadky, ale je zajímavé, že přímo souvisejí s problémem tohoto odpadu.

Masová robotizace začala v 50. a 60. letech minulého století, kdy byly zavedeny průmyslové roboty pro výrobu různého zboží: od automobilů po kosmetiku. Nejprve roboti prováděli jednoduché operace, jako je lisování razítek, pak složitější: řezání, svařování a montáž dílů. Nyní již fungují plně automatizované továrny, kde je celý cyklus výrobních úkolů robotizován.

Robot se neunaví, nežádá o povýšení, proplacení dovolené a nestávkuje a efektivita je řádově vyšší než u člověka. S příchodem robotů proto přibývá zboží a služeb. Více zboží – vyšší náklady na zdroje. Více nákladů na zdroje a zboží - více odpadu. Robotizace zlevňuje výrobu, vytváří produkty s vyšší přidanou hodnotou a zrychluje ekonomiku. Pokud výroba roste, roste i odpad této výroby.

Prostředí však nemůže akcelerovat. Nedokáže se vyrovnat se současnými odpadky, co můžeme říci o budoucnosti? V přírodě prostě neexistují mechanismy, bakterie nebo zvířata, která by dokázala zpracovat železo, sklo nebo ropné produkty. Před pár lety byly objeveny bakterie, které některé druhy plastů rozkládají, ale velmi pomalu – 1 milimetr za 30 týdnů. Bakteriím bude trvat tisíce let, než se vyrovnají se současným objemem plastů, i když budou všechny továrny na výrobu nových uzavřeny.

Roboti jsou jednou z příčin problémů s odpadky, ale mohou nám také pomoci: sbírat, třídit, likvidovat a recyklovat odpadky.

Cyklus odpadků

Pojďme se podívat na životní cyklus odpadků, kam se roboti mohou zařadit do řetězce a co přesně umí.

Kromě výroby je životnost odpadu rozdělena do fází:

Sbírka

Řazení

zpracovává se

Likvidace

Nyní to vše dělají lidé. Odpadky sbíráme do pytlů a dáváme do popelnic. V některých zemích, jako je Švédsko, Finsko nebo Švýcarsko, jsou obyvatelé ze zákona povinni dále třídit odpad na sklo, plasty, organické hmoty a další druhy. Poté, co odpadky vstoupí do koše, jsou vyzvednuty popelářským autem a převezeny do distribučního centra, poté na skládku nebo do zařízení na recyklaci odpadu.

Tento první krok – sběr odpadu – lze robotizovat.

Odvoz a likvidace odpadků

Stroje na sběr odpadu

První etapou robotizace svozu odpadu jsou stroje na svoz odpadu. Již byly implementovány a fungují ve Švédsku v supermarketech, lékárnách a čerpacích stanicích. Stroje přijímají drobný domovní a škodlivý odpad: žárovky, baterie, laky, lepidla, barvy, spreje, skleněné nádoby, plechovky. Automat rozdává odměnu za přijaté odpadky.

Takto se řeší dva úkoly. První je naučit lidi finančními pobídkami, aby nikam nevyhazovali odpadky. Druhým je nějakým způsobem automatizovat svoz odpadu.

Taková zařízení se v Rusku stále vyskytují jen v malém množství – například v prodejnách zdravé výživy VkusVill. Již téměř dva roky mají prodejny kontejnery pro příjem baterií. Každý měsíc shromažďují téměř 10 tun baterií a obchod utratí 700 tisíc rublů za likvidaci nebezpečného odpadu. Za darované baterie není odměna, ale není potřeba – vše funguje na altruismus. Samostatně existují pandomaty - zařízení pro příjem plastových a hliníkových lahví.

Chytré nádoby na odpad

Touto cestou se vydali i sousedé Švédů, Nizozemci v Haagu a zavádějí chytré popelnice. Nádoby mají senzory plnosti. Informace o tom jsou předávány sběrné službě čtyřikrát denně. Software ve službě analyzuje množství odpadků a sestavuje plán svozu – pokaždé je trasa jiná, v závislosti na datech. Popeláři šetří čas i peníze tím, že nesbírají poloprázdné koše, zbytečně jezdí po trase a neuvíznou v zácpách. Kromě toho může systém naplánovat trasu na další den a analyzovat data za několik dní.

Senzory jsou v 1400 podzemních kontejnerech na odpadky v Haagu. Výrobcem je společnost Enevo z Finska. Vyrábí senzory a software pro analýzu odpadu a působí ve 35 zemích. Implementace systému pro státní služby a soukromé společnosti ukázala, že automatický sběr je efektivnější než ruční sběr. Společnosti ušetří 30 % nákladů na svoz odpadu pomocí senzorů a softwaru. Úspory mohou někdy dosahovat až 50 %.

V Rusku existuje analog - zařízení od společnosti Wasteout. Jedná se o zařízení s vestavěnými senzory: ultrazvukovým, teplotním, náklonovým a rádiovým modulem pro přenos dat o naplnění nádoby. Systém je podobný Enovu, ale měření se provádějí jinak, takže nedochází k porušení patentu. Odpadní zařízení jsou instalována v Moskvě, Petrohradu a Kaluze. V Permu je využívá firma Bumatika, která skládku spravuje. Zařízení jsou konfigurována pro práci v mrazu, horku a jsou chráněna před vandaly.

Chytré popelářské vozy

Když dáme „chytré“kontejnery na odpadky, tak proč totéž neudělat s popelářskými vozy? Zdá se vám to jako logický krok? Ano, to je správně.

V roce 2017 spustily dvě švédské společnosti, automobilový gigant Volvo a společnost na likvidaci odpadu Renovo, společný projekt ROAR - Robot-based Autonomous Refuse handling neboli robotický popelářský vůz.

Popelářský vůz obsluhuje člověk, ale část práce je automatizovaná. Řidič stanoví nové trasy a auto si je pamatuje. Příště auto dojede ke kontejnerům samo pomocí GPS, s minimální spotřebou paliva. Popelářské auto si pamatuje umístění tanků a dalších překážek, umí jezdit vzad a objíždět zaparkovaná auta. Má nainstalované senzory, a pokud na silnici uvidí kočku, dítě nebo jiný pohybující se předmět, auto zastaví. Jediné, co člověk dělá, je ovládání mechanismu, který nakládá odpad do těla.

O rok dříve byly stejné popelářské vozy vybaveny drony pro sledování zatížení tanků. Projekt ale nebyl vypracován. Popelářský vůz bez dronů již funguje efektivně.

Čištění řek a moří

Samostatnou záležitostí je čištění moří, řek a jezer. Odpadky se ve vodě ovládají hůře než na souši. Proudy unášejí odpad na nejrůznější místa, odpadky se hromadí na dně nebo ve vodním sloupci. Pokud není proud, odpadky zůstávají u pobřeží a musí být odstraněny ručně.

Jak se s tím roboti vypořádají? Začněme v malém

Přístavy a pobřežní oblasti

RanMarine vyvinula robota WasteShark, který se bude vznášet v přístavech a pobřežních oblastech a sbírat odpad, než vstoupí na otevřený oceán. WasteShark je plovoucí plastová „krabička s ústy“a elektromotorem. Box „polyká“odpadky ve vodě a zároveň analyzuje kvalitu vody, měří teplotu moře a vzduchu a tato data přenáší „na břeh“. Provozovatel boxu na základě údajů opraví průběh.

WasteShark byl testován v Rotterdamu a nyní sbírá odpadky ve Velké Británii a Dubaji.

V budoucnu RanMarine plánuje sestavit a vypustit velkého robota Great Waste Shark do moře. Najednou dokáže posbírat 500 kg odpadků. Robot bude poháněn solárními panely a navigovat se bude po moři pomocí navigátoru.

Moře a jezera

Funkčně podobné zařízení – Marine Drone – bylo vyvinuto ve Francii. Autoři (International School of Design) se rozhodli rozebrat Great Garbage Patch. Marine Drone je podobný WasteShark, ale plave pod vodou. Robot je jako odpadkový koš s motory a bateriemi, který plave a autonomně zachycuje nečistoty.

Robot doplave k místu, kde se na lodi shromažďují odpadky, pak je spuštěn dolů a Marine Drone chytá plastové lahve, tašky, karton a současně plaší ryby pomocí zvukových zářičů. Když je koš plný, robot se vrátí na loď, kde se odebere nasbíraný odpad a dobijí se baterie.

Několik dalších vylepšení námořních čističů

• Row-Bot je malý britský robot, který odstraňuje bakterie z vody. Energii čerpá ze samotných bakterií, které v sobě „tráví“.

• Seasarm z USA - plovoucí dopravník, který sbírá ropné produkty z hladiny vody.

• FRED od ClearBlueSea – 30m plachetní plošina, která sbírá plasty na moři.

Velké místo odpadu

Odstraňování pobřežních blokád řek, moří a jezer je poměrně jednoduchý úkol. Jednoduché ve srovnání s Large Garbage Patch. Jedná se o největší skládku na světě – odpadkový stát uprostřed Tichého oceánu. Je tak obrovský, že to vypadá, že brzy dostane vlastní vlajku a křeslo v OSN.

Většinou je spot tvořen plastem a rybářskými sítěmi. Plast se časem a vlivem slané vody rozpadne a poté na částice o velikosti od centimetru do milimetru nebo méně. Částice jsou suspendovány ve vodě a tvoří "plastovou polévku". Tato polévka se živí planktonem, živí se rybami a dále v potravním řetězci se na náš stůl dostává plast.

Boyan Slat, mladý vynálezce z Nizozemska, chce tento problém vyřešit. Bojan založil Ocean Cleanup, startup, jehož cílem je vyčistit oceán od plastů. Boyanův vývoj je obří, několik desítek či stovek metrů, plovoucí rameno ve tvaru V, ke kterému je připevněna síť. Síť je zapuštěna do vody pod úhlem a balancuje na kotvách a malých plovácích. Celá konstrukce je natažena do moře a trosky se do ní dostávají díky proudu.

Zkušební „jízdy“byly provedeny u pobřeží Holandska, San Francisca a Japonska a nyní stavba směřuje k Great Spot. Ano, Boyanův design není robot, ale snad vyřeší ten největší problém s odpadky bez lidského zásahu.

Třídění a recyklace odpadu

Dalším krokem je třídění. Bylo rozhodnuto spojit třídění a sběr v Číně. Startup Clean Robotics představil symbiózu odpadkového koše a třídícího robota – Trashbota. Robot je odpadkový koš s kamerami, senzory, detektory kovů a motory. Když se k robotovi přiblíží osoba, senzory to zaznamenají a motory otevřou víko nádrže. Nečistoty padají dovnitř a systém je rozděluje na kovové, plastové a další typy.

Možnost je exotická. Pokud neuvažujete o takových podivných hybridech popelnice a třídícího dopravníku, pak klasický způsob třídění odpadků probíhá v několika fázích:

Třídění na kovové a nekovové

Seřazeno podle hmotnosti

Oddělení plastů

Separace papíru

Separace potravinového odpadu

Ruční třídění zbytků pracovníky, kteří podle určitých pravidel separují odpadky

Každá etapa je rozdělena do dílčích etap. Vše závisí na úrovni rozvoje zpracovatelských podniků v zemi. Odpad, který je uložen v různých kontejnerech, se posílá do speciálních závodů k technologickému zpracování.

Třídění stavebního odpadu

Stejně jako u jiné monotónní práce je krok třídění automatizovaný. Společnost ZenRobotics z Finska vytvořila technologii Recycler, která spojuje tři stupně do jednoho, ale zatím pouze pro stavební odpad.

Fyzicky jsou robotem dva manipulátory, dopravní pás, objemové nádoby a senzory: videokamery různých typů a detektory kovů. Nefyzicky - umělá inteligence, která je založena na adaptivním vyhledávacím algoritmu. Algoritmus využívá principů fungování lidského mozku. Ukazují mu vzorky odpadků, označují, jakému typu odpovídají, a algoritmus se naučí najít podobný v celkovém množství odpadu.

Nečistoty jsou přiváděny na dopravní pás a senzory a trénovaný algoritmus robota určují materiál předmětu. Robot manipulátorem uchopí předmět o hmotnosti až 20 kg a nasměruje jej ke zpracování do příslušného skladovacího kontejneru nebo dopravního pásu. Přesnost robota je 98 %.

Pokud robot nedokáže rozpoznat kus odpadu, přejde podél dopravníku do samostatného kontejneru a poté znovu na začátek dopravníku. Oproti ručnímu způsobu je takové třídění efektivnější i s chybami. Třídicí systém může být složen ze dvou nebo více robotů. Software robota se samoučí a dále pracuje přesněji.

Podobný robot pro čištění stavebního odpadu byl vyvinut v Číně. V Songjiang, jedné ze čtvrtí Šanghaje, odklízejí auta o velikosti pětipatrové budovy trosky ze staveniště. Rozdělují odpad na zeminu, písek, cihly a odpad ke spalování. Roboty drtí velké frakce betonu, kamení nebo malty, aby je usnadnily přepravu na skládku. Stavební odpad je velmi prašný, ale tento problém byl vyřešen vodní clonou. Za hodinu robot zpracuje 300 tun odpadků. To odpovídá práci 25 lidí.

Tito roboti jsou pilotní roboti. Letos plánují zařízení vylepšit. Návrh provádí výzkumné centrum CSG Robot Base. Plány mají dosáhnout úrovně zpracování 600 tisíc tun ročně. Čína je země s nepřetržitou výstavbou. Stavebnictví tvoří 6-7 % HDP země, takže takoví roboti jsou odsouzeni k použití všude.

Třídění do různých typů

Další podobný třídič byl vyvinut v Německu. Společnost Gunther Envirotech vyvinula třídičku Splitter. Německé zařízení na rozdíl od svých protějšků z Finska nepoužívá senzory, senzory ani software. Místo toho funguje mechanika: šneky a hřídele určitého tvaru třídí odpad podle tvaru, velikosti a hmotnosti do tří kategorií. Třídění odpadu robotem Splitter je hrubé a vhodné pro primární frakcionaci.

Další vývoj třídičů půjde cestou komplikací. Odpadky budou tříděny na beton, lehké a těžké cihly, pórobeton, silikát, sádru, azbest. Mimo stavebnictví musí být roboti ještě komplikovanější: třídění na plasty, papír, dřevo, elektronická zařízení, látky, potravinový odpad, léky. Každá kategorie vyžaduje rozdělení podle hmotnosti, velikosti a typu, například karton a papír.

Tato cesta je již na cestě na MIT - Massachusetts Institute of Technology. Robotický třídič RoCycle ve vývoji. Ve své koncepci je robot schopen určit typ materiálu. K tomu má hmatové senzory a v budoucnu přibudou kamery a počítačové vidění.

Existuje několik dalších aktivních třídicích robotů

• AMP Cortex od AMP Robotics v USA. Robot vysává karton pomocí přísavky z proudu nečistot na dopravníku. Odpadky jsou určeny pomocí softwaru, který lze aktualizovat prostřednictvím „cloudu“.

• Roboti Liam. V USA rozebírá zastaralé iPhony a v Anglii televizory s obrazovkami.

• Robot SamurAI od kanadské Machinex Technologies. Se strojovým viděním rozpozná plast, karton, krabice, obaly. Přesnost robota je již stejná jako přesnost člověka.

• Ruský robot pro třídění odpadu z GC „Environmentální a energetické technologie“. Rozpoznává 20 druhů plastů mezi ostatními odpadky, které se pohybují po dopravníku, a to nejen kamerami, ale i spektrometrem, který snímá chemické složení a barvu.

Existují i mladé ruské projekty, které své produkty na trh ještě nepřinesly. Mezi nimi je Neuro Recycling, rezident YotaLab. Společnost vyvíjí systém třídění odpadu pomocí středně a lehkých robotů, které jsou řízeny neuronovou sítí. Projektový tým má 120 lidí, z nichž 50 se zabývá vývojem.

Tandem robot-člověk

Vyhlídky na zavedení robotizace do sběru, třídění a recyklace odpadu jsou reálné. Již nyní, s využitím technologií, které jsou „po ruce“, bez uvažování o utopických nebo fantastických nápadech, je možné automatizovat a robotizovat fáze života v odpadcích.

jak by to mohlo vypadat?

Chytré odpadkové koše. Když jsou plné, signalizují „řídícímu centru“, software signál přijme a vytvoří trasu.

Odpadky sbírá poloautomatické popelářské auto, které umí samo zaparkovat a pamatuje si cestu.

Na předávacím místě se odpad třídí robotickými dopravníky na plasty, sklo, karton, potravinářský odpad a dávají do samostatných kontejnerů. Určité druhy odpadů se lisují, shromažďují v blocích nebo pytlích a odesílají buď na skládku nebo do zařízení na zpracování odpadu.

V továrně mechanicky: jeřáby, manipulátory, nosiče; odpadky jsou posílány k recyklaci.

Dopravníkové roboty pro třídění stavebního a občanského odpadu jsou již v provozu. Robotizace odpadu snižuje procento odpadu, který jde na skládky, a zvyšuje procento recyklovaného odpadu. Automatizace může být zisková: nahrazení robota tuctem lidí na třídění a několika řidiči na popelářském voze snižuje náklady a zvyšuje efektivitu. To je zcela logická etapa ve vývoji lidstva, stejně jako automatizace dělnické práce v továrnách. Přestože absolutní autonomie zatím není možná, tandem robotů a lidí v odpadkové sféře je docela reálný.