רתיעה מוחלטת: רובוטים יחסלו כל זיהום סביבתי

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

מאז ימי יוון העתיקה, סוגיית הפסולת הייתה חריפה. אחד ממעלליו של הרקולס - ניקוי האורוות אוג'יאן - כבר היה באותם ימים בכוחו של אל למחצה בלבד. בירושלים, אותו חלק של האדמה שבו הושלך אשפה ושורף אשפה נקרא גיהנום לוהט, שלימים הפך לכינוי הכללי של גיהנום.

בימי הביניים הושלכו אשפה וביוב מחלונות ישירות לרחוב, מה שגרם למגפות של מחלות כמו טיפוס ומגפת. אחרי מאות שנים, אנחנו לא נפטרים מהאשפה דרך החלונות, אלא מאחסנים אותה במזבלות, ובמדינות מסוימות אנחנו ממחזרים אותה.

מדי שנה נוצרים בעולם 2 מיליארד טונות של אשפה. ברוסיה, משפחה אחת זורקת למעלה מ-250 ק ג בשנה, וכתוצאה מכך הצטברו 38 מיליארד טון. מבחינת שטח, מדובר ב-4 מיליון הקטרים או שווייץ בלבד. כמובן שאשפה לא נמצאת במקום אחד, אלא מופצת על פני אלפי מטמנות, כולל לא חוקיות. הצטברויות האשפה האדירות ביותר הן מזבלות בגואנגג'ואו והונג קונג של מאה הקטרים, מזבלה של מכשירים אלקטרוניים Guiyu בסין עבור 5, 2,000 דונם, או תיקון האשפה הגדול באוקיינוס עבור 80 אלף טון.

אשפה במזבלות שורפת, גורמת לבעיות ריאות ועיניים או סרטן בתושבים המקומיים. אשפה מתפרקת, מגיעה לאדמה, לצמחים ולמי תהום ולימים. דגים בים אוכלים פלסטיק, אשר מופקד ברקמותיהם ומסתיים על שולחננו. גם אם האשפה רחוקה, היא נוגעת בנו.

בעיית האשפה היא עולמית. האל למחצה כבר לא יעזור לה - רובוטים תפסו את מקומו. הם עשויים להיות מסוגלים להתמודד עם מיליארדי טונות של פסולת, כי בני אדם עדיין לא עושים זאת. בואו נסתכל כיצד רובוטים מוצאים, אוספים אשפה, שולטים במקורות זיהום ועוזרים לאנשים.

רובוטים - סיבה ופתרון

כבר כתבנו על איך רובוטים עוזרים במכירות ובשיווק: הם פוגשים אורחים במסעדות, בבתי מלון, משחקים בהופעות ועובדים כאמרגנים. מזמן הם תפסו את מקומם של אנשים בייצור. הם גם מסוגלים להרוס אשפה, אבל, מעניין, הם קשורים ישירות לבעיית האשפה הזו.

רובוטיזציה המונית החלה בשנות ה-50 וה-60 של המאה הקודמת, כאשר רובוטים תעשייתיים הוצגו לייצור מוצרים שונים: ממכוניות ועד מוצרי קוסמטיקה. בהתחלה רובוטים ביצעו פעולות פשוטות, כמו הטבעת חותמות, ואחר כך מסובכות יותר: חיתוך, ריתוך והתקנת חלקים. כעת כבר פועלים מפעלים אוטומטיים לחלוטין, שבהם כל מחזור משימות הייצור עובר רובוט.

הרובוט לא מתעייף, לא מבקש קידום, דמי חופשה ולא שובת, והיעילות גבוהה בסדר גודל מזו של אדם. לכן, עם הגעת הרובוטים, יש יותר סחורות ושירותים. יותר סחורה - יותר עלויות משאבים. יותר עלויות של משאבים וסחורות - יותר אשפה. הרובוטיזציה הופכת את הייצור לזול יותר, יוצרת יותר מוצרים בעלי ערך מוסף ומאיצה את הכלכלה. אם הייצור גדל, גם הפסולת של הייצור הזה גדלה.

עם זאת, הסביבה לא יכולה להאיץ. היא לא יכולה להתמודד עם הזבל הנוכחי, מה אנחנו יכולים לומר על העתיד? בטבע, פשוט אין מנגנונים, חיידקים או בעלי חיים שיכולים לעבד ברזל, זכוכית או מוצרי נפט. לפני כמה שנים התגלו חיידקים שמפרקים כמה סוגי פלסטיק, אבל לאט מאוד - 1 מילימטר ב-30 שבועות. ייקח לחיידקים אלפי שנים להתמודד עם נפח הפלסטיק הנוכחי, גם אם כל המפעלים המייצרים חדשים ייסגרו.

רובוטים הם אחד הגורמים לבעיות אשפה, אבל הם גם יכולים לעזור לנו: לאסוף, למיין, להשליך ולמחזר אשפה.

מחזור זבל

בואו נסתכל על מחזור החיים של האשפה, היכן רובוטים יכולים להשתלב בשרשרת, ומה בדיוק הם יכולים לעשות.

מלבד הייצור, חיי הפסולת מתחלקים לשלבים:

אוסף

מִיוּן

מעבד

רְשׁוּת

עכשיו כל זה נעשה על ידי אנשים. אנחנו אוספים אשפה בשקיות ומכניסים לפחים. במדינות מסוימות, כמו שבדיה, פינלנד או שוויץ, התושבים מחויבים על פי חוק למיין פסולת בנוסף לזכוכית, פלסטיק, חומרים אורגניים וסוגים אחרים. לאחר שהאשפה נכנסה לפח, היא נאספת על ידי משאית אשפה ומועברת למרכז הפצה, לאחר מכן למזבלה או למפעל מיחזור פסולת.

את השלב הראשון הזה - איסוף אשפה - ניתן לעשות רובוט.

איסוף ופינוי אשפה

מכונות לאיסוף פסולת

השלב הראשון של רובוטיזציה של איסוף אשפה הוא מכונות איסוף פסולת. הם כבר יושמו ועובדים בשוודיה בסופרמרקטים, בתי מרקחת ותחנות דלק. המכונות קולטות פסולת ביתית קטנה ומזיקה: נורות, סוללות, לכות, דבקים, צבעים, פחי ספריי, מיכלי זכוכית, פחיות. האוטומט מחלק פרס עבור האשפה שהתקבלה.

כך נפתרות שתי משימות. הראשון הוא ללמד אנשים עם תמריצים כספיים לא לזרוק זבל לשום מקום. השני הוא להפוך את איסוף הפסולת לאוטומטי בדרך כלשהי.

מכשירים כאלה עדיין נמצאים ברוסיה רק במספרים קטנים - למשל, בחנויות טבע VkusVill. כבר כמעט שנתיים שיש בחנויות מכולות לקבלת סוללות. בכל חודש הם אוספים כמעט 10 טונות של סוללות, והחנות מוציאה 700 אלף רובל לסילוק פסולת מסוכנת. אין פרס על סוללות שנתרמו, אבל אין צורך - הכל עובד על אלטרואיזם. בנפרד, ישנם פנדומטים - מכשירים לקליטת בקבוקי פלסטיק ואלומיניום.

מיכלי פסולת חכמות

גם השכנים של השוודים, ההולנדים בהאג, נקטו בדרך זו ומציגים פחונים חכמים. למיכלים יש חיישני מלאות. מידע על כך מועבר לשירות הגבייה ארבע פעמים ביום. התוכנה בשירות מנתחת את כמות האשפה ובונה לוח איסוף - בכל פעם המסלול שונה, בהתאם לנתונים. אוספי האשפה חוסכים זמן וכסף בכך שלא אוספים פחים ריקים למחצה, נסיעה מיותרת במסלול ומבלי להיתקע בפקקים. בנוסף, המערכת יכולה לתכנן מסלול ליום המחרת, תוך ניתוח נתונים במשך מספר ימים.

החיישנים נמצאים ב-1,400 מכולות אשפה תת-קרקעיות בהאג. היצרנית היא חברת Enevo מפינלנד. היא מייצרת חיישנים ותוכנות לניתוח פסולת ופועלת ב-35 מדינות. הטמעת המערכת לשירותים ממשלתיים וחברות פרטיות הראתה שגבייה אוטומטית יעילה יותר מאשר גבייה ידנית. חברות חוסכות 30% בעלויות איסוף הפסולת באמצעות חיישנים ותוכנה. החיסכון יכול לפעמים להגיע עד 50%.

ברוסיה, יש אנלוגי - מכשיר של חברת Wasteout. מדובר במכשיר עם חיישנים מובנים: קולי, טמפרטורה, הטיה ומודול רדיו להעברת נתונים על מלאות המיכל. המערכת דומה לאנובו, אך המדידות נלקחות אחרת, כך שהפטנט אינו מופר. התקני Wasteout מותקנים במוסקבה, סנט פטרסבורג וקלוגה. בפרם הם משמשים את חברת בומטיקה שמנהלת את המזבלה. המכשירים מוגדרים לעבוד בכפור, בחום ומוגנים מפני ונדלים.

משאיות זבל חכמות

אם אנחנו נותנים מכולות אשפה "חכמות", אז למה שלא נעשה את אותו הדבר עם משאיות אשפה? נראה כמו צעד הגיוני? כן זה נכון.

ב-2017, שתי חברות שוודיות, ענקית הרכב וולוו וחברת פינוי הפסולת Renovo, השיקו פרויקט ROAR משותף - Robot-based Autonomous Refuse handling or robotic garbage truck.

משאית האשפה מופעלת על ידי אדם, אך חלק מהעבודה היא אוטומטית. נתיבים חדשים מונחים על ידי הנהג, והמכונית זוכרת אותם. בפעם הבאה המכונית תיסע אל המכולות בעצמה באמצעות GPS, בצריכת דלק מינימלית. משאית האשפה זוכרת את מיקומם של טנקים ומכשולים אחרים, יכולה לנוע ברוורס ולעקוף מכוניות חונות. מותקנים בו חיישנים, ואם הוא רואה חתול, ילד או חפץ נע אחר על הכביש, המכונית תעצור.הדבר היחיד שאדם עושה הוא להפעיל מנגנון המעמיס פסולת לגוף.

שנה קודם לכן, אותן משאיות אשפה צוידו במזל טים לניטור עומס המיכלים. אבל הפרויקט לא פותח. משאית זבל ללא רחפנים כבר עובדת ביעילות.

ניקוי נהרות וימים

נושא נפרד הוא ניקוי הימים, הנהרות והאגמים. קשה יותר לשלוט באשפה במים מאשר ביבשה. זרמים מובילים פסולת למגוון מקומות, אשפה מצטברת בתחתית או בעמוד המים. אם אין זרם, האשפה נשארת מחוץ לחוף ויש להסיר אותה באופן ידני.

איך הרובוטים יתמודדו עם זה? בואו נתחיל בקטן

נמלים ואזורי חוף

RanMarine פיתחה את הרובוט WasteShark שיצוף בנמלים ובאזורי חוף ויאסוף פסולת לפני שהיא תיכנס לאוקיינוס הפתוח. WasteShark היא "קופסה עם פה" מפלסטיק צפה ומנוע חשמלי. הקופסה "בולעת" את האשפה במים ובמקביל מנתחת את איכות המים, מודדת את טמפרטורת הים והאוויר ומעבירה את הנתונים הללו "לחוף". מפעיל התיבה מתקן את הקורס על סמך הנתונים.

WasteShark נבדק ברוטרדם וכעת הוא אוסף אשפה בבריטניה ובדובאי.

בעתיד, RanMarine מתכננת להרכיב ולשחרר רובוט Great Waste Shark גדול לים. הוא יוכל לאסוף 500 ק ג של אשפה בכל פעם. הרובוט יופעל על ידי פאנלים סולאריים וינווט את הים באמצעות נווט.

ימים ואגמים

מכשיר דומה בפונקציונליות - Marine Drone - פותח בצרפת. המחברים (בית הספר הבינלאומי לעיצוב) החליטו לפרק את תיקון הזבל הגדול. Marine Drone דומה ל-WasteShark אך צף מתחת למים. הרובוט הוא כמו פח אשפה עם מנועים וסוללות שצף ותופס פסולת באופן אוטונומי.

הרובוט שוחה למקום בו נאספים האשפה על הספינה, ואז הוא מוריד, וה-Marine Drone תופס בקבוקי פלסטיק, שקיות, קרטון, בו זמנית מפחיד את הדגים באמצעות פולטי קול. כשהסל מתמלא, הרובוט חוזר לספינה, שם מפנים את הפסולת שנאספת ומטעינים את הסוללות.

עוד כמה פיתוחים של חומרי ניקוי ימיים

• Row-Bot הוא רובוט קטן מתוצרת בריטניה שמסיר חיידקים מהמים. הוא שואב אנרגיה מהחיידקים עצמם, אותם הוא "מעכל" בעצמו.

• Seasarm מארה ב - מסוע צף האוסף מוצרי שמן מעל פני המים.

• FRED מבית ClearBlueSea - פלטפורמת מפרש באורך 30 מטר שאוספת פלסטיק בים.

מקום אשפה גדול

הסרת חסימות חופיות של נהרות, ימים ואגמים היא משימה פשוטה יחסית. פשוט יחסית לתיקון האשפה הגדול. מדובר במזבלה הגדולה בעולם - מדינת אשפה באמצע האוקיינוס השקט. הוא כל כך ענק שנראה שהוא יקבל בקרוב דגל משלו ומושב באו ם.

לרוב המקום מורכב מפלסטיק ומרשתות דיג. פלסטיק מתפרק עם הזמן ובהשפעת מי מלח, ולאחר מכן לחלקיקים בגודל שנעים בין סנטימטר למילימטר או פחות. החלקיקים מרחפים במים ויוצרים "מרק פלסטיק". המרק הזה ניזון מפלנקטון, הוא ניזון מדגים, ובהמשך שרשרת המזון מגיע הפלסטיק אל שולחננו.

בויאן סלאט, ממציא צעיר מהולנד, רוצה לפתור את הבעיה הזו. בויאן הקים את Ocean Cleanup, סטארטאפ שמטרתו לנקות את האוקיינוס מפלסטיק. הפיתוח של בויאנה הוא זרוע צפה ענקית, כמה עשרות או מאות מטרים, בצורת V, אליה מחוברת רשת. הרשת שקועה למים בזווית ומתאזנת על עוגנים ומצופים קטנים. המבנה כולו נמתח אל הים, ופסולת נכנסת אליו בזכות הזרם.

"ריצות" מבחן בוצעו מול חופי הולנד, סן פרנסיסקו ויפן, וכעת הבנייה פונה לכיוון הנקודה הגדולה. כן, העיצוב של בויאן אינו רובוט, אבל אולי הוא יפתור את בעיית האשפה הגדולה ביותר ללא התערבות אנושית.

מיון ומחזור פסולת

השלב הבא הוא מיון. הוחלט לשלב מיון ואיסוף בסין. הסטארט-אפ Clean Robotics הציג סימביוזה של פח אשפה ורובוט מיון - Trashbot.הרובוט הוא פח אשפה עם מצלמות, חיישנים, גלאי מתכות ומנועים. כאשר אדם מתקרב לרובוט, חיישנים מזהים זאת והמנועים פותחים את מכסה המיכל. הפסולת נופלת פנימה והמערכת מפרידה את הפסולת למתכת, פלסטיק וסוגים אחרים.

האופציה היא אקזוטית. אם אתה לא מחשיב הכלאות מוזרות כאלה של פח אשפה ומסוע מיון, אז השיטה הקלאסית של מיון אשפה עוברת בכמה שלבים:

מיון למתכת ולא מתכת

ממוין לפי משקל

מחלקת פלסטיק

הפרדת נייר

הפרדת פסולת מזון

מיון ידני של שאריות על ידי עובדים שעל פי כללים מסוימים מפרידים את האשפה

כל שלב מחולק לתתי שלבים. הכל תלוי ברמת הפיתוח של מפעלי עיבוד בארץ. פסולת, המונחת במיכלים שונים, מועברת למפעלים מיוחדים לעיבוד טכנולוגי.

מיון פסולת בניין

כמו בעבודה מונוטונית אחרת, שלב המיון הוא אוטומטי. חברת ZenRobotics מפינלנד יצרה טכנולוגיית Recycler המשלבת שלושה שלבים לאחד, אך עד כה רק לפסולת בניין.

מבחינה פיזית רובוט הוא שני מניפולטורים, מסוע, מיכלים נפחיים וחיישנים: מצלמות וידאו מסוגים שונים וגלאי מתכות. לא פיזית - בינה מלאכותית, המבוססת על אלגוריתם חיפוש אדפטיבי. האלגוריתם משתמש בעקרונות התפקוד של המוח האנושי. הם מראים לו דוגמאות של אשפה, מציינים לאיזה סוג הוא מתאים, והאלגוריתם לומד למצוא אחד דומה במסה הכוללת של הפסולת.

פסולת מוזנת אל מסוע, וחיישנים ואלגוריתם של רובוט מאומן קובעים את החומר של הפריט. הרובוט תופס באמצעות המניפולטור חפץ במשקל של עד 20 ק ג ומכוון אותו למיכל האחסון או המסוע המתאים לעיבוד. הדיוק של הרובוט הוא 98%.

אם הרובוט לא יכול לזהות פיסת אשפה, אז הוא יעבור לאורך המסוע למיכל נפרד, ואז שוב לתחילת המסוע. בהשוואה לשיטה הידנית, מיון כזה יעיל יותר גם עם שגיאות. מערכת המיון יכולה להיות מורכבת משני רובוטים או יותר. התוכנה של הרובוט לומדת את עצמה ועוד עובדת בצורה מדויקת יותר.

רובוט דומה לניקוי פסולת בניין פותח בסין. בסונג-ג'יאנג, אחד ממחוזות שנגחאי, מכוניות בגודל של בניין בן חמש קומות מפנים פסולת מאתר בנייה. הם מפרידים את הפסולת לאדמה, חול, לבנים ופסולת לשריפה. רובוטים מרסקים חלקים גדולים של בטון, אבנים או טיט כדי להקל על הובלתם למזבלה. פסולת בניין מאובקת מאוד, אבל בעיה זו נפתרה עם וילון מים. בשעה אחת מעבד הרובוט 300 טון אשפה. זה שווה ערך לעבודה של 25 אנשים.

הרובוטים האלה הם רובוטי טייס. הם מתכננים לשפר את המכשיר השנה. התכנון מבוצע על ידי מרכז המחקר CSG Robot Base. התוכניות הן להגיע לרמת עיבוד של 600 אלף טון בשנה. סין היא מדינה עם בנייה מתמשכת. ענף הבנייה מהווה 6-7% מהתמ ג של המדינה, ולכן רובוטים כאלה נידונים לשמש בכל מקום.

מיון לסוגים שונים

סדרן דומה נוסף פותח בגרמניה. Gunther Envirotech פיתחה את מפעל המיון Splitter. בניגוד למקביליו מפינלנד, המכשיר הגרמני אינו משתמש בחיישנים, חיישנים או תוכנה. במקום זאת, המכניקה עובדת: מקמחים ופירים בעלי צורה מסוימת ממיינים את הפסולת לפי צורה, גודל ומשקל לשלוש קטגוריות. מיון האשפה על ידי רובוט הספליטר הוא גס ומתאים לפירוק ראשוני.

התפתחות נוספת של הממיינים תלך בדרך של סיבוך. האשפה תמוין לבטון, לבנים קלות וכבדות, בטון סודה, סיליקט, גבס, אסבסט. מחוץ לענף הבנייה, הרובוטים צריכים להסתבך עוד יותר: מיון לפלסטיק, נייר, עץ, מכשירים אלקטרוניים, בדים, פסולת מזון, תרופות. כל קטגוריה מחייבת חלוקה לפי משקל, גודל וסוג, למשל קרטון ונייר.

הדרך הזו כבר בדרך ב-MIT - המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס. סדרן רובוט RoCycle בפיתוח. כפי שנראה, הרובוט מסוגל לקבוע את סוג החומר. לשם כך יש לו חיישני מישוש, ובעתיד יתווספו מצלמות וראייה ממוחשבת.

יש עוד לא מעט רובוטי מיון פעילים

• AMP Cortex מבית AMP Robotics בארה"ב. הרובוט מחלץ את הקרטון עם כוס יניקה מזרם הפסולת שעל המסוע. אשפה נקבעת באמצעות תוכנה הניתנת לעדכון דרך ה"ענן".

• רובוטים ליאם. בארה ב הוא מפרק מכשירי אייפון מיושנים, ובאנגליה - טלוויזיות עם צינורות תמונה.

• רובוט SamurAI מ-Machinx Technologies של קנדה. מזהה פלסטיק, קרטון, קופסאות, אריזות עם ראיית מכונה. הדיוק של רובוט כבר שווה לזה של אדם.

• רובוט רוסי למיון פסולת מבית GC "טכנולוגיות סביבה ואנרגיה". הוא מזהה 20 סוגים של פלסטיק בין פסולת אחרת שנעה לאורך המסוע, לא רק על ידי מצלמות, אלא על ידי ספקטרומטר הסורק אחר הרכב כימי וצבע.

יש גם פרויקטים רוסיים צעירים שעדיין לא הביאו את המוצרים שלהם לשוק. ביניהם נוירו מיחזור, תושב יוטה לאב. החברה מפתחת מערכת מיון פסולת באמצעות רובוטים בשימוש בינוני וקל הנשלטים על ידי רשת עצבית. צוות הפרויקט מונה 120 אנשים, 50 מהם עוסקים בפיתוח.

טנדם רובוט-אנושי

הסיכוי להחדיר רובוטיזציה באיסוף, מיון ומחזור פסולת הוא אמיתי. כבר עכשיו, באמצעות הטכנולוגיות שנמצאות "בהישג יד", מבלי להתחשב ברעיונות אוטופיים או פנטסטיים, ניתן לבצע אוטומציה ולרובוטיזציה של שלבי חיי האשפה.

איך זה עשוי להיראות?

פחי אשפה חכמים. כשהם מלאים מסמנים ל"מרכז הבקרה", התוכנה קולטת את האות ויוצרת מסלול.

אשפה נאספת על ידי משאית אשפה חצי אוטומטית שיכולה לחנות בעצמה וזוכרת את הדרך.

בנקודת ההעברה, האשפה ממוינת על ידי מסועים רובוטיים לפלסטיק, זכוכית, קרטון, פסולת מזון ומוכנסת למיכלים נפרדים. סוגים מסוימים של פסולת נדחסים במכבש, נאספים בבלוקים או בשקיות ומועברים למזבלה או למפעל לעיבוד פסולת.

במפעל מבחינה מכנית: מנופים, מניפולטורים, מנשאים; אשפה נשלחת למיחזור.

רובוטים מסועים למיון פסולת בניין ופסולת אזרחית כבר פועלים. רובוטיזציה של פסולת מפחיתה את אחוז הפסולת שמגיעה למזבלות ומעלה את אחוז הפסולת הממוחזרת. אוטומציה יכולה להיות רווחית: החלפת רובוט בתריסר אנשים במיון ובכמה נהגים במשאית זבל מפחיתה עלויות ומגבירה את היעילות. זהו שלב הגיוני לחלוטין בהתפתחות האנושות, זהה לאוטומציה של עבודת העובדים במפעלים. למרות שעדיין לא אפשרית אוטונומיה מוחלטת, הטנדם של רובוטים ובני אדם בספירת האשפה הוא אמיתי למדי.