Recuo absoluto: os robôs eliminarão toda a poluição ambiental

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 16:14

Desde os dias da Grécia Antiga, a questão do desperdício era aguda. Uma das façanhas de Hércules - a limpeza dos estábulos de Augias - já estava ao alcance de apenas um semideus naquela época. Em Jerusalém, aquela parte da terra onde o lixo era despejado e onde o lixo era queimado era chamada de Gehenna Fiery, que mais tarde se tornou a designação geral do inferno.

Na Idade Média, lixo e esgoto eram jogados de janelas diretamente para a rua, o que causava epidemias de doenças como tifo e peste. Depois de séculos, não jogamos o lixo pelas janelas, mas o armazenamos em aterros sanitários e, em alguns países, nós o reciclamos.

Todos os anos, 2 bilhões de toneladas de lixo são criadas no mundo. Na Rússia, uma família joga fora mais de 250 kg por ano, como resultado, 38 bilhões de toneladas foram acumuladas. Em termos de área, são 4 milhões de hectares ou somente a Suíça. É claro que o lixo não fica em um só lugar, mas é distribuído em milhares de aterros, inclusive os ilegais. As maiores acumulações de lixo são aterros sanitários em Guangzhou e Hong Kong de cem hectares, um lixão de aparelhos eletrônicos Guiyu na China por 5,2 mil hectares, ou a Grande Mancha de Lixo no Oceano por 80 mil toneladas.

O lixo queimado em aterros sanitários, causando problemas pulmonares e oculares ou câncer nos residentes locais. O lixo se decompõe, atinge o solo, as plantas, os lençóis freáticos e os mares. Os peixes do mar comem plástico, que se deposita em seus tecidos e acaba na nossa mesa. Mesmo que o lixo esteja longe, ele nos atinge.

O problema do lixo é global. O semideus não vai mais ajudá-la - robôs tomaram seu lugar. Eles podem ser capazes de lidar com bilhões de toneladas de resíduos, porque os humanos ainda não estão fazendo isso. Vamos dar uma olhada em como os robôs encontram, coletam lixo, controlam as fontes de poluição e ajudam as pessoas.

Robôs - causa e solução

Já escrevemos sobre como os robôs ajudam nas vendas e no marketing: eles atendem hóspedes em restaurantes, hotéis, atuam em performances e atuam como promotores. Há muito tempo, eles ocuparam o lugar das pessoas na produção. Eles também são capazes de destruir lixo, mas, curiosamente, estão diretamente relacionados ao problema desse lixo.

A robotização em massa começou nos anos 50 e 60 do século passado, quando os robôs industriais foram introduzidos para a produção de vários bens: de automóveis a cosméticos. No início, os robôs realizavam operações simples, como estampar carimbos, depois outras mais complicadas: cortar, soldar e instalar peças. Agora já estão operando fábricas totalmente automatizadas, onde todo o ciclo de tarefas de produção é robotizado.

O robô não se cansa, não pede promoção, férias, não faz greve, e a eficiência é uma ordem de grandeza superior à de um humano. Portanto, com a chegada dos robôs, há mais bens e serviços. Mais bens - mais custos de recursos. Mais custos de recursos e bens - mais lixo. A robotização torna a produção mais barata, cria mais produtos de valor agregado e acelera a economia. Se a produção cresce, o desperdício dessa produção também cresce.

No entanto, o ambiente não pode acelerar. Ela não consegue lidar com o lixo atual, o que podemos dizer sobre o futuro? Na natureza, simplesmente não existem mecanismos, bactérias ou animais que possam processar ferro, vidro ou produtos de petróleo. Há alguns anos, foram descobertas bactérias que se decompõem alguns tipos de plástico, mas muito lentamente - 1 milímetro em 30 semanas. As bactérias levarão milhares de anos para lidar com o atual volume de plástico, mesmo que todas as fábricas que produzem novos sejam fechadas.

Os robôs são uma das causas dos problemas do lixo, mas também podem nos ajudar: coletar, classificar, descartar e reciclar o lixo.

Ciclo do lixo

Vamos dar uma olhada no ciclo de vida do lixo, onde os robôs podem se encaixar na cadeia e o que exatamente eles podem fazer.

Além da produção, a vida útil dos resíduos é dividida em etapas:

Coleção

Ordenação

Em processamento

Disposição

Agora, tudo isso é feito por pessoas. Coletamos o lixo em sacos e colocamos em lixeiras. Em alguns países, como Suécia, Finlândia ou Suíça, os residentes são obrigados por lei a separar os resíduos em vidro, plástico, matéria orgânica e outros tipos. Depois que o lixo entra na lixeira, ele é recolhido por um caminhão de lixo e transportado para um centro de distribuição e, em seguida, para um aterro ou uma usina de reciclagem de resíduos.

Esta primeira etapa - coleta de lixo - pode ser robotizada.

Coleta e descarte de lixo

Máquinas de coleta de lixo

O primeiro estágio da robotização da coleta de lixo são as máquinas de coleta de lixo. Eles já foram implantados e estão funcionando na Suécia em supermercados, farmácias e postos de gasolina. As máquinas aceitam pequenos resíduos domésticos e nocivos: lâmpadas, baterias, vernizes, adesivos, tintas, latas de spray, recipientes de vidro, latas. A máquina de venda automática dá uma recompensa pelo lixo recebido.

É assim que duas tarefas são resolvidas. O primeiro é ensinar as pessoas com incentivos financeiros a não jogar lixo em lugar nenhum. A segunda é automatizar a coleta de lixo de alguma forma.

Esses dispositivos ainda são encontrados na Rússia apenas em pequenos números - por exemplo, nas lojas de alimentos naturais VkusVill. Há quase dois anos, as lojas mantêm contêineres para recebimento de baterias. Todos os meses, eles recolhem quase 10 toneladas de baterias, e a loja gasta 700 mil rublos para o descarte de resíduos perigosos. Não há recompensa pelas baterias doadas, mas não é necessário - tudo funciona no altruísmo. Separadamente, existem pandomats - dispositivos para receber garrafas de plástico e alumínio.

Recipientes de lixo inteligentes

Os vizinhos dos suecos, os holandeses de Haia, também seguiram esse caminho e estão introduzindo lixeiras inteligentes. Os contêineres possuem sensores de enchimento. A informação é transmitida ao serviço de arrecadação quatro vezes ao dia. O software do serviço analisa a quantidade de lixo e constrói um cronograma de coleta - cada vez que a rota é diferente, dependendo dos dados. Os coletores de lixo economizam tempo e dinheiro ao não recolher lixeiras meio vazias, dirigir desnecessariamente ao longo do percurso e sem ficar preso em congestionamentos. Além disso, o sistema pode planejar um roteiro para o dia seguinte, analisando dados de vários dias.

Os sensores estão em 1.400 contêineres de lixo subterrâneos em Haia. O fabricante é a empresa Enevo da Finlândia. Produz sensores e software de análise de resíduos e opera em 35 países. A implementação do sistema para serviços governamentais e empresas privadas mostrou que a cobrança automática é mais eficiente do que a manual. As empresas economizam 30% em custos de coleta de lixo usando sensores e software. A economia às vezes pode chegar a 50%.

Na Rússia, existe um analógico - um dispositivo da empresa Wasteout. Trata-se de um dispositivo com sensores embutidos: ultrassônico, temperatura, inclinação e um módulo de rádio para transmissão de dados sobre a plenitude do container. O sistema é semelhante ao Enovo, mas as medidas são feitas de forma diferente, então a patente não é infringida. Os dispositivos Wasteout estão instalados em Moscou, São Petersburgo e Kaluga. Em Perm, são utilizados pela empresa Bumatika, que administra o aterro. Os aparelhos estão configurados para funcionar com gelo, calor e são protegidos de vândalos.

Caminhões de lixo inteligentes

Se dermos contêineres de lixo “inteligentes”, por que não fazer o mesmo com os caminhões de lixo? Parece um passo lógico? Sim isso está certo.

Em 2017, duas empresas suecas, a gigante automotiva Volvo e a empresa de eliminação de resíduos Renovo, lançaram um projeto ROAR conjunto - Manuseio autônomo de lixo baseado em robô ou caminhão de lixo robótico.

O caminhão de lixo é operado por uma pessoa, mas parte do trabalho é automatizado. Novos percursos são traçados pelo motorista e o carro se lembra deles. Da próxima vez, o carro se dirigirá aos contêineres por conta própria usando GPS, com consumo mínimo de combustível. O caminhão de lixo lembra a localização dos tanques e outros obstáculos, pode dar ré e contornar os carros estacionados. Ele tem sensores instalados e, se vir um gato, uma criança ou outro objeto em movimento na estrada, o carro irá parar. A única coisa que uma pessoa faz é operar um mecanismo que carrega resíduos no corpo.

Um ano antes, os mesmos caminhões de lixo eram equipados com drones para monitorar a carga dos tanques. Mas o projeto não foi desenvolvido. Um caminhão de lixo sem drones já funciona com eficiência.

Limpeza de rios e mares

Uma questão separada é a limpeza de mares, rios e lagos. O lixo é mais difícil de controlar na água do que na terra. As correntes carregam os resíduos para diversos lugares, o lixo se acumula no fundo ou na coluna d'água. Se não houver corrente, o lixo fica fora da costa e deve ser removido manualmente.

Como os robôs vão lidar com isso? Vamos começar pequeno

Portos e áreas costeiras

RanMarine desenvolveu o robô WasteShark que irá flutuar em portos e áreas costeiras e coletar resíduos antes de entrarem no oceano aberto. WasteShark é uma "caixa de plástico flutuante com uma boca" e um motor elétrico. A caixa “engole” o lixo da água e simultaneamente analisa a qualidade da água, mede a temperatura do mar e do ar e transmite esses dados “para a costa”. O operador de caixa corrige o curso com base nos dados.

O WasteShark foi testado em Rotterdam e agora está recolhendo lixo no Reino Unido e em Dubai.

No futuro, a RanMarine planeja montar e lançar um grande robô do Grande Tubarão Resíduos no mar. Ele poderá coletar 500 kg de lixo por vez. O robô será movido por painéis solares e navegará no mar usando um navegador.

Mares e lagos

Um dispositivo de funcionalidade semelhante - Marine Drone - foi desenvolvido na França. Os autores (International School of Design) decidiram desmontar o Great Garbage Patch. Marine Drone é semelhante ao WasteShark, mas flutua debaixo d'água. O robô é como uma lata de lixo com motores e baterias que flutua e pega os detritos de forma autônoma.

O robô nada até o local onde o lixo é coletado no navio, depois é baixado, e o Drone Marinho apanha garrafas plásticas, sacolas, papelão, assustando simultaneamente os peixes com emissores de som. Quando a cesta está cheia, o robô retorna ao navio, onde os resíduos coletados são removidos e as baterias recarregadas.

Mais alguns desenvolvimentos de produtos de limpeza marinhos

• Row-Bot é um pequeno robô britânico que remove bactérias da água. Ele retira energia das próprias bactérias, que "digere" em si mesma.

• Seasarm from the USA - um transportador flutuante que coleta derivados de petróleo da superfície da água.

• FRED de ClearBlueSea - plataforma de vela de 30m que coleta plástico no mar.

Grande lixeira

Remover bloqueios costeiros de rios, mares e lagos é uma tarefa relativamente simples. Simples em relação ao Grande Remendo de Lixo. Este é o maior aterro sanitário do mundo - um estado de lixo no meio do Oceano Pacífico. É tão grande que parece que em breve terá sua própria bandeira e um assento na ONU.

A maior parte do local é feita de plástico e redes de pesca. O plástico se decompõe com o tempo e sob a influência da água salgada, e então em partículas que variam em tamanho de um centímetro a um milímetro ou menos. As partículas ficam suspensas em água e formam uma "sopa de plástico". Essa sopa se alimenta de plâncton, se alimenta de peixes e, mais adiante na cadeia alimentar, o plástico chega à nossa mesa.

Boyan Slat, um jovem inventor da Holanda, quer resolver esse problema. Bojan fundou a Ocean Cleanup, uma startup cujo objetivo é limpar o oceano de plástico. O desenvolvimento de Boyana é um gigante, várias dezenas ou centenas de metros, braço flutuante em forma de V, ao qual está presa uma rede. A rede é afundada na água em um ângulo e se equilibra em âncoras e pequenos flutuadores. Toda a estrutura é esticada para o mar e os escombros entram nela graças à corrente.

As "rodadas" de teste foram realizadas na costa da Holanda, São Francisco e Japão, e agora a construção está indo em direção à Grande Mancha. Sim, o projeto de Boyan não é um robô, mas talvez resolva o maior problema do lixo sem intervenção humana.

Triagem e reciclagem de resíduos

A próxima etapa é a classificação. Decidiu-se combinar classificação e coleta na China. A inicialização da Clean Robotics introduziu uma simbiose de uma lata de lixo e um robô de classificação - Trashbot. O robô é uma lata de lixo com câmeras, sensores, detectores de metais e motores. Quando uma pessoa se aproxima do robô, os sensores detectam isso e os motores abrem a tampa do tanque. Os detritos caem para dentro e o sistema separa os detritos em metal, plástico e outros tipos.

A opção é exótica. Se você não considerar esses híbridos estranhos de uma lata de lixo e um transportador de classificação, o método clássico de classificação de lixo segue vários estágios:

Classificação em metal e não metal

Ordenado por peso

Departamento de plastico

Separação de papel

Separação de resíduos alimentares

Triagem manual de resíduos por trabalhadores que, de acordo com certas regras, separam o lixo

Cada estágio é dividido em subestágios. Tudo depende do nível de desenvolvimento das empresas de processamento no país. Os resíduos, dispostos em diferentes recipientes, são encaminhados para unidades especiais para processamento tecnológico.

Triagem de resíduos de construção

Tal como acontece com outros trabalhos monótonos, a etapa de classificação é automatizada. A empresa ZenRobotics da Finlândia criou uma tecnologia de reciclador que combina três estágios em um, mas até agora apenas para resíduos de construção.

Fisicamente, um robô consiste em dois manipuladores, uma correia transportadora, recipientes volumétricos e sensores: câmeras de vídeo de vários tipos e detectores de metais. Não fisicamente - inteligência artificial, que se baseia em um algoritmo de pesquisa adaptável. O algoritmo usa os princípios do funcionamento do cérebro humano. Eles mostram a ele amostras de lixo, indicam a que tipo corresponde, e o algoritmo aprende a encontrar um similar na massa total de lixo.

Os detritos são alimentados em uma correia transportadora, e os sensores e o algoritmo de um robô treinado determinam o material do item. O robô pega um objeto de até 20 kg com o manipulador e o direciona para o recipiente de armazenamento apropriado ou correia transportadora para processamento. A precisão do robô é de 98%.

Se o robô não conseguir reconhecer um pedaço de lixo, ele irá ao longo da esteira até um contêiner separado e, em seguida, novamente até o início da esteira. Em comparação com o método manual, essa classificação é mais eficiente, mesmo com erros. O sistema de classificação pode ser composto por dois ou mais robôs. O software do robô é de autoaprendizagem e, posteriormente, funciona com mais precisão.

Um robô semelhante para limpar resíduos de construção foi desenvolvido na China. Em Songjiang, um dos distritos de Xangai, carros do tamanho de um prédio de cinco andares estão removendo os destroços de um canteiro de obras. Eles separam os resíduos em solo, areia, tijolos e resíduos para incineração. Os robôs trituram grandes frações de concreto, pedras ou argamassa para facilitar o transporte para o aterro. Os resíduos da construção são muito poeirentos, mas este problema foi resolvido com uma cortina de água. Em uma hora, o robô processa 300 toneladas de lixo. Isso equivale ao trabalho de 25 pessoas.

Esses robôs são robôs pilotos. Eles planejam melhorar o dispositivo este ano. O projeto é realizado pelo centro de pesquisa CSG Robot Base. A previsão é chegar a um nível de processamento de 600 mil toneladas por ano. A China é um país em construção contínua. A indústria da construção é responsável por 6 a 7% do PIB do país, portanto, esses robôs estão condenados a ser usados em qualquer lugar.

Classificando em diferentes tipos

Outro classificador semelhante foi desenvolvido na Alemanha. Gunther Envirotech desenvolveu a planta de classificação Splitter. Ao contrário de seus homólogos da Finlândia, o dispositivo alemão não usa sensores, sensores ou software. Em vez disso, a mecânica funciona: as brocas e eixos de um determinado formato classificam os resíduos de acordo com a forma, tamanho e peso em três categorias. A separação do lixo pelo robô Divisor é grosseira e adequada para o fracionamento primário.

A evolução posterior dos classificadores seguirá o caminho da complicação. O lixo será classificado em concreto, tijolos leves e pesados, concreto aerado, silicato, gesso, amianto. Fora da indústria da construção, os robôs precisam se tornar ainda mais complicados: classificando em plástico, papel, madeira, dispositivos eletrônicos, tecidos, resíduos de alimentos, remédios. Cada categoria requer uma divisão por peso, tamanho e tipo, por exemplo, papelão e papel.

Esse caminho já está trilhado no MIT - Massachusetts Institute of Technology. Classificador de robôs RoCycle em desenvolvimento. Conforme concebido, o robô é capaz de determinar o tipo de material. Para isso, ele conta com sensores táteis e, no futuro, serão acrescentadas câmeras e visão computacional.

Existem alguns outros robôs de classificação ativos

• AMP Cortex da AMP Robotics nos EUA. O robô extrai o papelão com uma ventosa do fluxo de detritos no transportador. O lixo é apurado por meio de softwares que podem ser atualizados através da "nuvem".

• Robôs Liam. Nos EUA, ele desmonta iPhones desatualizados e, na Inglaterra, TVs com tubos de imagem.

• Robô SamurAI da Machinex Technologies do Canadá. Reconhece plásticos, papelão, caixas, embalagens com visão mecânica. A precisão de um robô já é igual à de um humano.

• Robô russo para triagem de resíduos do GC "Tecnologias Ambientais e Energéticas". Ele reconhece 20 tipos de plástico entre outros detritos que se movem ao longo do transportador, não apenas por câmeras, mas por um espectrômetro que verifica a composição química e a cor.

Existem também projetos jovens russos que ainda não colocaram seus produtos no mercado. Entre eles está a Neuro Recycling, residente da YotaLab. A empresa está desenvolvendo um sistema de coleta seletiva por meio de robôs médios e leves controlados por uma rede neural. A equipe do projeto conta com 120 pessoas, 50 delas engajadas no desenvolvimento.

Tandem robô-humano

A perspectiva de introduzir a robotização na coleta, triagem e reciclagem de resíduos é real. Já agora, utilizando as tecnologias que estão "disponíveis", sem pensar em ideias utópicas ou fantásticas, é possível automatizar e robotizar as etapas da vida do lixo.

Como pode ser?

Latas de lixo inteligentes. Quando estão cheios, eles sinalizam para a "central de controle", o software recebe o sinal e forma uma rota.

O lixo é recolhido por um caminhão de lixo semiautomático que pode estacionar sozinho e lembrar o caminho.

No ponto de transferência, o lixo é separado por transportadores robóticos em plástico, vidro, papelão, restos de comida e colocados em recipientes separados. Certos tipos de resíduos são compactados com uma prensa, recolhidos em blocos ou sacos e enviados para um aterro ou uma unidade de processamento de resíduos.

Na fábrica mecanicamente: guindastes, manipuladores, transportadores; o lixo é encaminhado para reciclagem.

Já estão em operação robôs transportadores para triagem de resíduos de construção e civis. A robotização de resíduos reduz a percentagem de resíduos que vai para aterros e aumenta a percentagem de resíduos reciclados. A automação pode ser lucrativa: substituir um robô por uma dúzia de pessoas na triagem e alguns motoristas em um caminhão de lixo reduz custos e aumenta a eficiência. Este é um estágio completamente lógico no desenvolvimento da humanidade, o mesmo que a automação do trabalho dos trabalhadores nas fábricas. Embora a autonomia absoluta ainda não seja possível, o conjunto de robôs e humanos na esfera do lixo é bastante real.