Absoluutne tagasilöök: robotid kõrvaldavad igasuguse keskkonnareostuse

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Vana-Kreeka aegadest peale oli jäätmete probleem terav. Üks Heraklese vägitegudest – Augea tallide koristamine – oli neil päevil juba vaid pooljumala võimuses. Jeruusalemmas nimetati seda osa maast, kuhu prügi maha visati ja prügi põletati, Gehenna Fieryks, millest hiljem sai põrgu üldine nimetus.

Keskajal visati prügi ja kanalisatsioon akendest otse tänavale, mis põhjustas selliste haiguste epideemiaid nagu tüüfus ja katk. Sajandite möödudes ei vabane me prügist läbi akende, vaid laome seda prügilasse ning mõnes riigis suuname selle taaskasutusse.

Igal aastal tekib maailmas 2 miljardit tonni prügi. Venemaal viskab üks pere aastas välja üle 250 kg, mille tulemusena on kogunenud 38 miljardit tonni. Pindalalt on see 4 miljonit hektarit ehk ainuüksi Šveits. Muidugi ei asu prügi ühes kohas, vaid seda jaotatakse tuhandete prügilate peale, sealhulgas illegaalsetele. Kõige massilisemad prügikogumid on Guangzhou ja Hongkongi saja hektari suurused prügilad, Hiinas 52 tuhande hektari suurune elektroonikaseadmete prügimägi Guiyu või 80 tuhande tonni suurune suur prügilapp ookeanis.

Prügi prügilates põleb, põhjustades kohalikel elanikel kopsu- ja silmaprobleeme või vähki. Prügi laguneb, satub pinnasesse, taimedesse ning põhjavette ja meredesse. Kalad meres söövad plastikut, mis ladestub nende kudedesse ja jõuab meie toidulauale. Isegi kui prügi on kaugel, puudutab see meid.

Prügiprobleem on ülemaailmne. Pooljumal teda enam ei aita – tema koha on sisse võtnud robotid. Nad võivad olla võimelised käitlema miljardeid tonne jäätmeid, sest inimesed seda veel ei tee. Vaatame, kuidas robotid leiavad, koguvad prügi, kontrollivad saasteallikaid ja aitavad inimesi.

Robotid – põhjus ja lahendus

Oleme juba kirjutanud, kuidas robotid aitavad müügil ja turundusel: nad kohtuvad külalistega restoranides, hotellides, mängivad etendustel ja töötavad promootoritena. Kaua aega tagasi võtsid nad tootmises inimeste koha. Nad on võimelised ka prügi hävitama, kuid huvitaval kombel on need otseselt seotud selle prügi probleemiga.

Massiline robotiseerimine sai alguse eelmise sajandi 50-60ndatel, mil võeti kasutusele tööstusrobotid erinevate kaupade tootmiseks: autodest kosmeetikani. Alguses tegid robotid lihtsaid toiminguid, näiteks templite tembeldamist, seejärel keerulisemaid: detailide lõikamist, keevitamist ja paigaldamist. Nüüd töötavad juba täisautomaatsed tehased, kus kogu tootmisülesannete tsükkel on robotiseeritud.

Robot ei väsi, ei küsi ametikõrgendust, puhkusetasu ega streigi ning efektiivsus on suurusjärgu võrra suurem kui inimesel. Seetõttu on robotite tulekuga rohkem kaupu ja teenuseid. Rohkem kaupu – rohkem ressursikulusid. Rohkem kulutusi ressurssidele ja kaupadele – rohkem prügi. Robotiseerimine muudab tootmise odavamaks, loob rohkem lisandväärtusega tooteid ja kiirendab majandust. Kui tootmine kasvab, kasvab ka selle toodangu raiskamine.

Keskkond ei saa aga kiirendada. Ta ei saa praeguse prügiga hakkama, mida me saame tuleviku kohta öelda? Looduses lihtsalt pole mehhanisme, baktereid ega loomi, mis suudaksid töödelda rauda, klaasi või naftasaadusi. Mõni aasta tagasi avastati bakterid, mis lagundavad teatud tüüpi plasti, kuid väga aeglaselt – 1 millimeeter 30 nädala jooksul. Bakteritel kulub praeguse plasti mahuga toimetulemiseks tuhandeid aastaid, isegi kui kõik uusi tootvad tehased suletakse.

Robotid on üks prügiprobleemide põhjustajatest, kuid nad võivad meid ka aidata: prügi koguda, sorteerida, utiliseerida ja taaskasutada.

Prügi tsükkel

Heidame pilgu prügi elutsüklisse, kuhu robotid ketti mahuvad ja mida nad täpselt suudavad.

Peale tootmise on jäätmete eluiga jagatud etappideks:

Kollektsioon

Sorteerimine

Töötlemine

Utiliseerimine

Nüüd teevad seda kõike inimesed. Kogume prügi kottidesse ja paneme prügikasti. Mõnes riigis, näiteks Rootsis, Soomes või Šveitsis, on elanikel seaduse järgi kohustus täiendavalt sorteerida jäätmeid klaasiks, plastiks, orgaaniliseks ja muudeks liikideks. Pärast prügikasti sattumist korjatakse see prügiautoga ja transporditakse jaotuskeskusesse, sealt edasi prügilasse või jäätmete ümbertöötlemisjaama.

Seda esimest sammu – prügikoristust – saab robotiseerida.

Prügi äravedu ja äravedu

Jäätmekogumismasinad

Prügiveo robotiseerimise esimene etapp on jäätmekogumismasinad. Need on juba kasutusele võetud ja töötavad Rootsis supermarketites, apteekides ja tanklates. Masinad võtavad vastu väikesi olme- ja kahjulikke jäätmeid: lambipirnid, akud, lakid, liimid, värvid, pihustuspurgid, klaasanumad, purgid. Automaat annab saadud prügi eest välja preemia.

Nii lahendatakse kaks ülesannet. Esimene on õpetada rahalise stiimuliga inimesi mitte kuhugi prügi viskama. Teine on jäätmete kogumine mingil moel automatiseerida.

Selliseid seadmeid leidub Venemaal siiani vaid vähesel määral – näiteks tervisetoidupoodides VkusVill. Juba pea kaks aastat on kauplustes olnud konteinerid patareide vastuvõtmiseks. Iga kuu koguvad nad ligi 10 tonni akusid ja pood kulutab ohtlike jäätmete kõrvaldamisele 700 tuhat rubla. Annetatud patareide eest tasu ei maksta, kuid seda pole vaja – kõik töötab altruismil. Eraldi on pandomaadid - seadmed plast- ja alumiiniumpudelite vastuvõtmiseks.

Nutikad jäätmekonteinerid

Seda teed on läinud ka rootslaste naabrid, Haagi hollandlased, kes võtavad kasutusele nutikad prügikonteinerid. Mahutitel on täiusandurid. Teave selle kohta edastatakse inkassoteenistusele neli korda päevas. Teenuses olev tarkvara analüüsib prügi hulka ja koostab kogumisgraafiku – iga kord on marsruut olenevalt andmetest erinev. Prügikoristajad säästavad aega ja raha, kuna ei korja pooltühje prügikaste, sõidavad mööda marsruuti mittevajalikult ja ilma ummikutesse sattumata. Lisaks saab süsteem planeerida marsruudi järgmiseks päevaks, analüüsides mitme päeva andmeid.

Andurid on Haagis 1400 maa-aluses prügikonteineris. Tootja on Enevo firma Soomest. See toodab andureid ja jäätmeanalüüsi tarkvara ning tegutseb 35 riigis. Riigiteenuste ja eraettevõtete süsteemi rakendamine on näidanud, et automaatne kogumine on tõhusam kui käsitsi kogumine. Ettevõtted säästavad andurite ja tarkvara abil jäätmete kogumiskuludelt 30%. Sääst võib mõnikord ulatuda 50% -ni.

Venemaal on analoog - ettevõtte Wasteout seade. See on seade, millel on sisseehitatud andurid: ultraheli-, temperatuuri-, kalde- ja raadiomoodul andmete edastamiseks konteineri täitumise kohta. Süsteem sarnaneb Enovoga, kuid mõõtmised tehakse erinevalt, nii et patenti ei rikuta. Jäätmeseadmed on paigaldatud Moskvasse, Peterburi ja Kalugasse. Permis kasutab neid prügilat haldav firma Bumatika. Seadmed on konfigureeritud töötama pakase ja kuumaga ning on kaitstud vandaalide eest.

Nutikad prügiautod

Kui anname “targad” prügikonteinerid, siis miks mitte teha sama ka prügiautodega? Tundub loogiline samm? Jah, see on õige.

2017. aastal käivitasid kaks Rootsi ettevõtet, autogigant Volvo ja jäätmekäitlusettevõte Renovo ühise ROAR-projekti – Robotipõhise Autonomous Refuse handling ehk robot-prügiauto.

Prügiautot juhib inimene, kuid osa tööst on automatiseeritud. Uued marsruudid määrab juht ja auto jätab need meelde. Järgmisel korral sõidab auto konteineritesse iseseisvalt kasutades GPS-i, minimaalse kütusekuluga. Prügiauto jätab meelde paakide ja muude takistuste asukoha, suudab liikuda tagurpidi ja mööda pargitud autosid. Sellele on paigaldatud andurid ja kui näeb teel kassi, last või muud liikuvat objekti, jääb auto seisma. Ainus, mida inimene teeb, on mehhanismi kasutamine, mis laadib jäätmed kehasse.

Aasta varem varustati samad prügiautod paagikoormuse jälgimiseks droonidega. Kuid projekti ei arendatud. Droonideta prügiauto töötab juba tõhusalt.

Jõgede ja merede puhastamine

Omaette teema on merede, jõgede ja järvede puhastamine. Prügi on vees raskem kontrollida kui maal. Voolud kannavad jäätmeid erinevatesse kohtadesse, prügi koguneb põhja või veesambasse. Kui voolu pole, jääb prügi rannikule ja tuleb käsitsi eemaldada.

Kuidas robotid sellega toime tulevad? Alustame väikesest

Sadamad ja rannikualad

RanMarine on välja töötanud WasteSharki roboti, mis ujub sadamates ja rannikualadel ning kogub jäätmeid enne avaookeani jõudmist. WasteShark on ujuv plastikust "suuga kast" ja elektrimootor. Kast “neelab” vees oleva prügi ja analüüsib samaaegselt vee kvaliteeti, mõõdab mere ja õhu temperatuuri ning edastab need andmed “kaldale”. Kasti operaator korrigeerib kurssi andmete põhjal.

WasteSharki on testitud Rotterdamis ja see korjab nüüd prügi Ühendkuningriigis ja Dubais.

Tulevikus plaanib RanMarine kokku panna ja merre lasta suure Great Waste Shark roboti. Korraga jõuab ta koguda 500 kg prügi. Robot saab toite päikesepaneelidest ja navigeerib merel navigaatori abil.

Mered ja järved

Funktsionaalsuselt sarnane seade – Marine Drone – töötati välja Prantsusmaal. Autorid (International School of Design) otsustasid Suure Prügilapi lahti võtta. Marine Drone sarnaneb WasteSharkiga, kuid hõljub vee all. Robot on nagu mootorite ja akudega prügikast, mis ujub ja püüab autonoomselt prahti.

Robot ujub laeval prügi kogumiskohta, seejärel lastakse see alla ning meredroon püüab kinni plastpudeleid, kotte, pappi, peletades samal ajal kalu helitekitajatega eemale. Kui korv on täis, naaseb robot laeva, kus kogutud jäätmed ära viiakse ja akusid laaditakse.

Veel paar merepuhastusvahendite arendust

• Row-Bot on väike Suurbritannias toodetud robot, mis eemaldab veest baktereid. See ammutab energiat bakteritelt endilt, mida ta ise "seedib".

• Seasarm USAst - ujuvkonveier, mis kogub veepinnalt naftasaadusi.

• FRED firmalt ClearBlueSea – 30m purjeplatvorm, mis kogub merel plasti.

Suur prügikast

Jõgede, merede ja järvede kaldaummistuste kõrvaldamine on suhteliselt lihtne ülesanne. Lihtne võrreldes suure prügilapiga. See on maailma suurim prügila – prügiriik keset Vaikst ookeani. See on nii tohutu, et näib, et see saab peagi oma lipu ja koha ÜROs.

Enamasti koosneb koht plastikust ja kalavõrkudest. Plast laguneb aja jooksul ja soolase vee mõjul ning seejärel osakesteks, mille suurus on sentimeetrist millimeetrini või vähem. Osakesed hõljuvad vees ja moodustavad "plastikusupi". See supp toitub planktonist, toitub kalast ja edasi mööda toiduahelat jõuab meie toidulauale plastik.

Hollandist pärit noor leiutaja Boyan Slat soovib selle probleemi lahendada. Bojan asutas idufirma Ocean Cleanup, mille eesmärk on puhastada ookean plastikust. Boyana arendus on hiiglaslik, mitmekümne või -sada meetri pikkune V-kujuline ujuv käsivars, mille külge on kinnitatud võrk. Võrk on vette vajunud viltu ning balansseerib ankrutel ja väikestel ujukitel. Kogu konstruktsioon on merre venitatud ja tänu hoovusele satub sinna praht.

Katsesõidud viidi läbi Hollandi, San Francisco ja Jaapani rannikul ning nüüd liigub ehitus Great Spoti poole. Jah, Boyani disain ei ole robot, kuid võib-olla lahendab see suurima prügiprobleemi ilma inimese sekkumiseta.

Jäätmete sorteerimine ja taaskasutus

Järgmine samm on sorteerimine. Otsustati Hiinas sorteerimine ja kogumine ühendada. Clean Robotics startup tõi kasutusele prügikasti ja sorteerimisroboti sümbioosi – Trashbot. Robot on prügikast, millel on kaamerad, andurid, metallidetektorid ja mootorid. Kui inimene läheneb robotile, tuvastavad andurid selle ja mootorid avavad paagi kaane. Praht kukub sissepoole ja süsteem eraldab prahi metalliks, plastikuks ja muud tüüpi.

Valik on eksootiline. Kui te ei pea selliseid kummalisi prügikasti ja sorteerimiskonveieri hübriide, siis klassikaline prügi sorteerimise meetod toimub mitmes etapis:

Sorteerimine metalliks ja mittemetalliks

Sorteeritud kaalu järgi

Plastika osakond

Paberi eraldamine

Toidujäätmete eraldamine

Jääkide käsitsi sorteerimine töötajate poolt, kes teatud reeglite järgi prügi eraldavad

Iga etapp on jagatud alaetappideks. Kõik sõltub töötlemisettevõtete arengutasemest riigis. Erinevatesse konteineritesse paigutatud jäätmed saadetakse tehnoloogiliseks töötlemiseks spetsiaalsetesse tehastesse.

Ehitusjäätmete sorteerimine

Nagu muugi monotoonse töö puhul, on sorteerimise etapp automatiseeritud. Soome firma ZenRobotics on loonud Recycler tehnoloogia, mis ühendab kolm etappi üheks, kuid seni ainult ehitusjäätmete jaoks.

Füüsiliselt kujutab robot endast kahte manipulaatorit, konveierilint, mahumõõtureid ja andureid: erinevat tüüpi videokaameraid ja metallidetektoreid. Mittefüüsiliselt – tehisintellekt, mis põhineb adaptiivsel otsingualgoritmil. Algoritm kasutab inimaju toimimise põhimõtteid. Nad näitavad talle prügi näidiseid, näitavad, mis tüüpi see vastab, ja algoritm õpib leidma jäätmete kogumassist sarnast.

Praht juhitakse konveierilindile ning andurid ja väljaõppinud roboti algoritm määravad eseme materjali. Robot haarab manipulaatoriga kuni 20 kg kaaluva eseme ja suunab selle töötlemiseks vastavasse hoiukonteinerisse või konveierilindile. Roboti täpsus on 98%.

Kui robot prügitükki ära ei tunne, läheb ta mööda konveieri eraldi konteinerisse ja sealt uuesti konveieri algusesse. Võrreldes käsitsi meetodiga on selline sorteerimine efektiivsem ka vigade korral. Sorteerimissüsteem võib koosneda kahest või enamast robotist. Roboti tarkvara on iseõppiv ja töötab edasi täpsemalt.

Hiinas on välja töötatud sarnane robot ehitusjäätmete puhastamiseks. Shanghai ühes linnaosas Songjiangis koristavad viiekorruselise maja suurused autod ehitusplatsilt prahti. Nad eraldavad jäätmed põletamiseks pinnaseks, liivaks, tellisteks ja jäätmeteks. Robotid purustavad suuri fraktsioone betooni, kive või mörti, et neid oleks lihtsam prügimäele transportida. Ehitusjäätmed on väga tolmused, kuid see probleem sai lahendatud veekardinaga. Ühe tunni jooksul töötleb robot 300 tonni prügi. See võrdub 25 inimese tööga.

Need robotid on pilootrobotid. Sel aastal plaanivad nad seadet täiustada. Disaini teostab CSG Robot Base uurimiskeskus. Plaanis on jõuda töötlemistasemeni 600 tuhat tonni aastas. Hiina on pideva ehitusega riik. Ehitustööstus moodustab 6-7% riigi SKTst, seega on sellised robotid määratud kõikjale kasutama.

Sorteerimine eri tüüpidesse

Teine sarnane sorteerija töötati välja Saksamaal. Gunther Envirotech on välja töötanud sorteerimistehase Splitter. Erinevalt Soome kolleegidest ei kasuta Saksa seade andureid, andureid ega tarkvara. Selle asemel töötab mehaanika: teatud kujuga teod ja võllid sorteerivad jäätmed kuju, suuruse ja kaalu järgi kolme kategooriasse. Splitteri roboti prügi sorteerimine on konarlik ja sobib esmaseks fraktsioneerimiseks.

Sorteerijate edasine areng kulgeb komplikatsioonide teed. Prügi sorteeritakse betooniks, kerg- ja rasketellisteks, poorbetooniks, silikaat-, kipsiks, asbestiks. Väljaspool ehitustööstust peavad robotid muutuma veelgi keerulisemaks: sorteerimine plastiks, paberiks, puiduks, elektroonikaseadmeteks, riideks, toidujäätmeteks, ravimiteks. Iga kategooria nõuab jaotamist kaalu, suuruse ja tüübi järgi, näiteks papp ja paber.

See tee on juba teel MIT-is - Massachusettsi Tehnoloogiainstituudis. RoCycle roboti sorteerija on arendamisel. Nagu välja mõeldud, suudab robot määrata materjali tüübi. Selleks on tal puutetundlikud andurid ning tulevikus lisanduvad kaamerad ja arvutinägemine.

Aktiivseid sorteerimisroboteid on päris palju teisigi

• AMP Cortex firmalt AMP Robotics USA-st. Robot tõmbab konveieril olevast prahijoast iminapaga kartongi välja. Prügi määratakse "pilve" kaudu uuendatava tarkvara abil.

• Robotid Liam. USA-s lammutab ta vananenud iPhone'e ja Inglismaal pilditoruga telereid.

• Robot SamurAI Kanada ettevõttest Machinex Technologies. Tunneb ära masinnägemisega plastiku, papi, karbid, pakendid. Roboti täpsus on juba võrdne inimese omaga.

• Venemaa robot GC "Keskkonna- ja energiatehnoloogiate" jäätmete sorteerimiseks. See tunneb ära 20 tüüpi plastikut muu konveieril liikuva prahi hulgas mitte ainult kaamerate, vaid spektromeetri abil, mis skaneerib keemilist koostist ja värvi.

On ka noori vene projekte, kes pole veel oma tooteid turule toonud. Nende hulgas on YotaLabi elanik Neuro Recycling. Ettevõte arendab jäätmete sorteerimissüsteemi, kasutades keskmise ja väikese võimsusega roboteid, mida juhib närvivõrk. Projektimeeskonnas on 120 inimest, neist 50 tegelevad arendusega.

Robot-inimene tandem

Robotiseerimise juurutamise väljavaade jäätmete kogumisel, sorteerimisel ja ringlussevõtul on reaalne. Juba praegu on "käesolevaid" tehnoloogiaid kasutades võimalik utoopilisi või fantastilisi ideid arvesse võtmata automatiseerida ja robotiseerida prügi eluetappe.

Kuidas see võib välja näha?

Nutikad prügikastid. Kui need on täis, annavad nad signaali "juhtimiskeskusele", tarkvara võtab signaali vastu ja moodustab marsruudi.

Prügi korjab poolautomaatne prügiauto, mis suudab ise parkida ja jätab teed meelde.

Üleandmispunktis sorteeritakse prügi robotkonveierite abil plastikuks, klaasiks, papiks, toidujäätmeteks ja pannakse eraldi konteineritesse. Teatud jäätmeliigid tihendatakse pressiga, kogutakse plokkidesse või kottidesse ja saadetakse kas prügilasse või jäätmekäitlusettevõttesse.

Tehases mehaaniliselt: kraanad, manipulaatorid, kandurid; prügi saadetakse taaskasutusse.

Konveierrobotid ehitus- ja tsiviiljäätmete sorteerimiseks juba töötavad. Jäätmete robotiseerimine vähendab prügilasse minevate jäätmete protsenti ja suurendab taaskasutatud jäätmete protsenti. Automatiseerimine võib olla tulus: roboti asendamine kümnekonna inimesega sorteerimisel ja mõne juhiga prügiautol vähendab kulusid ja suurendab efektiivsust. See on täiesti loogiline etapp inimkonna arengus, sama mis töötajate tööjõu automatiseerimine tehastes. Kuigi absoluutne autonoomia pole veel võimalik, on robotite ja inimeste tandem prügisfääris üsna reaalne.