Recoil mutlak: robot akan menghilangkan semua pencemaran lingkungan

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 16:08

Sejak zaman Yunani Kuno, masalah sampah sudah akut. Salah satu eksploitasi Hercules - pembersihan kandang kuda Augean - sudah berada dalam kekuatan setengah dewa pada masa itu. Di Yerusalem, bagian tanah tempat sampah dibuang dan tempat sampah dibakar disebut Gehenna Fiery, yang kemudian menjadi sebutan umum neraka.

Pada Abad Pertengahan, sampah dan kotoran dibuang dari jendela langsung ke jalan, yang menyebabkan epidemi penyakit seperti tifus dan wabah. Setelah berabad-abad, kami tidak membuang sampah melalui jendela, tetapi menyimpannya di tempat pembuangan sampah, dan di beberapa negara kami mendaur ulangnya.

Setiap tahun, 2 miliar ton sampah tercipta di dunia. Di Rusia, satu keluarga membuang lebih dari 250 kg per tahun, yang menghasilkan 38 miliar ton. Dalam hal luas, itu adalah 4 juta hektar atau Swiss saja. Tentu saja, sampah tidak terletak di satu tempat, tetapi tersebar di ribuan tempat pembuangan sampah, termasuk yang ilegal. Akumulasi sampah yang paling masif adalah tempat pembuangan sampah di Guangzhou dan Hong Kong seluas seratus hektar, tempat pembuangan perangkat elektronik Guiyu di China seluas 5,2 ribu hektar, atau Great Garbage Patch in the Ocean sebesar 80 ribu ton.

Sampah di tempat pembuangan sampah terbakar, menyebabkan masalah paru-paru dan mata atau kanker pada penduduk setempat. Sampah terurai, masuk ke dalam tanah, tumbuhan dan air tanah dan laut. Ikan di laut memakan plastik, yang disimpan di jaringan mereka dan berakhir di meja kami. Bahkan jika sampahnya jauh, itu menyentuh kita.

Masalah sampah sudah mendunia. Demigod tidak akan lagi membantunya - robot telah menggantikannya. Mereka mungkin mampu menangani miliaran ton sampah, karena manusia belum melakukannya. Mari kita lihat bagaimana robot menemukan, mengumpulkan sampah, mengontrol sumber polusi, dan membantu orang.

Robot - penyebab dan solusi

Kami telah menulis tentang bagaimana robot membantu dalam penjualan dan pemasaran: mereka bertemu tamu di restoran, hotel, bermain dalam pertunjukan, dan bekerja sebagai promotor. Dulu mereka menggantikan orang dalam produksi. Mereka juga mampu memusnahkan sampah, namun menariknya, mereka terkait langsung dengan masalah sampah ini.

Robotisasi massal dimulai pada 50-an dan 60-an abad terakhir, ketika robot industri diperkenalkan untuk produksi berbagai barang: dari mobil hingga kosmetik. Pada awalnya, robot melakukan operasi sederhana, seperti mencap stempel, kemudian yang lebih rumit: memotong, mengelas, dan memasang suku cadang. Sekarang pabrik yang sepenuhnya otomatis sudah beroperasi, di mana seluruh siklus tugas produksi dirobohkan.

Robot tidak lelah, tidak meminta promosi, gaji liburan, dan tidak mogok kerja, dan efisiensinya jauh lebih tinggi daripada manusia. Karena itu, dengan hadirnya robot, barang dan jasa semakin banyak. Lebih banyak barang - lebih banyak biaya sumber daya. Lebih banyak biaya sumber daya dan barang - lebih banyak sampah. Robotisasi membuat produksi lebih murah, menciptakan lebih banyak produk bernilai tambah, dan mempercepat ekonomi. Jika produksi bertambah, pemborosan dari produksi ini juga bertambah.

Namun, lingkungan tidak dapat mempercepat. Dia tidak bisa mengatasi sampah saat ini, apa yang bisa kita katakan tentang masa depan? Di alam, tidak ada mekanisme, bakteri, atau hewan yang dapat memproses produk besi, kaca, atau minyak bumi. Beberapa tahun yang lalu, bakteri ditemukan yang menguraikan beberapa jenis plastik, tetapi sangat lambat - 1 milimeter dalam 30 minggu. Bakteri membutuhkan waktu ribuan tahun untuk mengatasi volume plastik saat ini, bahkan jika semua pabrik yang memproduksi plastik baru ditutup.

Robot adalah salah satu penyebab masalah sampah, tetapi mereka juga dapat membantu kita: mengumpulkan, memilah, membuang, dan mendaur ulang sampah.

Siklus sampah

Mari kita lihat siklus hidup sampah, di mana robot bisa masuk ke dalam rantai, dan apa sebenarnya yang bisa mereka lakukan.

Terlepas dari produksi, kehidupan limbah dibagi menjadi beberapa tahap:

Koleksi

Penyortiran

Pengolahan

Pembuangan

Sekarang semua ini dilakukan oleh orang-orang. Kami mengumpulkan sampah di kantong dan membuangnya ke tempat sampah. Di beberapa negara, seperti Swedia, Finlandia, atau Swiss, penduduk diwajibkan oleh hukum untuk memilah sampah tambahan menjadi kaca, plastik, bahan organik, dan jenis lainnya. Setelah sampah masuk ke tempat sampah, diangkut dengan truk sampah dan diangkut ke pusat distribusi, kemudian ke tempat pembuangan akhir atau ke pabrik daur ulang sampah.

Langkah pertama ini - pengumpulan sampah - dapat dirobotisasi.

Pengumpulan dan pembuangan sampah

Mesin pengumpul sampah

Tahap pertama robotisasi pengumpulan sampah adalah mesin pengumpul sampah. Mereka telah diterapkan dan bekerja di Swedia di supermarket, apotek, dan pompa bensin. Mesin menerima limbah rumah tangga kecil dan berbahaya: bola lampu, baterai, pernis, perekat, cat, kaleng semprot, wadah kaca, kaleng. Mesin penjual otomatis memberikan hadiah untuk sampah yang diterima.

Ini adalah bagaimana dua tugas diselesaikan. Yang pertama adalah mengajari orang-orang dengan insentif finansial untuk tidak membuang sampah di sembarang tempat. Yang kedua adalah mengotomatiskan pengumpulan sampah dalam beberapa cara.

Perangkat semacam itu masih ditemukan di Rusia hanya dalam jumlah kecil - misalnya, di toko makanan kesehatan VkusVill. Selama hampir dua tahun sekarang, toko-toko memiliki wadah untuk menerima baterai. Setiap bulan mereka mengumpulkan hampir 10 ton baterai, dan toko menghabiskan 700 ribu rubel untuk pembuangan limbah berbahaya. Tidak ada hadiah untuk baterai yang disumbangkan, tetapi itu tidak diperlukan - semuanya bekerja berdasarkan altruisme. Secara terpisah, ada pandomat - perangkat untuk menerima botol plastik dan aluminium.

Wadah sampah pintar

Tetangga Swedia, Belanda di Den Haag, juga telah mengambil jalan ini dan memperkenalkan tempat sampah pintar. Wadah memiliki sensor kepenuhan. Informasi tentang ini dikirimkan ke layanan pengumpulan empat kali sehari. Perangkat lunak dalam layanan menganalisis jumlah sampah dan membuat jadwal pengumpulan - setiap kali rutenya berbeda, tergantung pada datanya. Pemungut sampah menghemat waktu dan uang dengan tidak mengumpulkan tempat sampah yang setengah kosong, mengemudi yang tidak perlu di sepanjang rute dan tanpa terjebak macet. Selain itu, sistem dapat merencanakan rute untuk hari berikutnya, menganalisis data selama beberapa hari.

Sensor berada di 1.400 kontainer sampah bawah tanah di Den Haag. Pabrikannya adalah perusahaan Enevo dari Finlandia. Ini menghasilkan sensor dan perangkat lunak analisis limbah dan beroperasi di 35 negara. Implementasi sistem untuk layanan pemerintah dan perusahaan swasta menunjukkan bahwa pengumpulan otomatis lebih efisien daripada pengumpulan manual. Perusahaan menghemat 30% biaya pengumpulan limbah menggunakan sensor dan perangkat lunak. Penghematan terkadang bisa mencapai 50%.

Di Rusia, ada analog - perangkat dari perusahaan Wasteout. Ini adalah perangkat dengan sensor bawaan: ultrasonik, suhu, kemiringan, dan modul radio untuk mentransmisikan data pada wadah penuh. Sistemnya mirip dengan Enovo, tetapi pengukuran dilakukan secara berbeda, sehingga paten tidak dilanggar. Perangkat pemborosan dipasang di Moskow, St. Petersburg, dan Kaluga. Di Perm, mereka digunakan oleh perusahaan Bumatika, yang mengelola TPA. Perangkat dikonfigurasi untuk bekerja dalam cuaca beku, panas dan dilindungi dari pengacau.

Truk sampah pintar

Jika kita memberikan wadah sampah “pintar”, mengapa tidak melakukan hal yang sama dengan truk sampah? Sepertinya langkah yang logis? Ya itu benar.

Pada tahun 2017, dua perusahaan Swedia, raksasa otomotif Volvo dan perusahaan pembuangan limbah Renovo, meluncurkan proyek ROAR bersama - Penanganan Autonomous Refuse berbasis robot atau truk sampah robot.

Truk sampah dioperasikan oleh seseorang, tetapi sebagian pekerjaan dilakukan secara otomatis. Rute baru diletakkan oleh pengemudi, dan mobil mengingatnya. Lain kali mobil akan melaju ke kontainer sendiri menggunakan GPS, dengan konsumsi bahan bakar minimal. Truk sampah mengingat lokasi tangki dan rintangan lainnya, dapat bergerak mundur dan memutari mobil yang diparkir. Ada sensor yang terpasang, dan jika melihat kucing, anak, atau benda bergerak lainnya di jalan, mobil akan berhenti. Satu-satunya hal yang dilakukan seseorang adalah mengoperasikan mekanisme yang memuat limbah ke dalam tubuh.

Setahun sebelumnya, truk sampah yang sama dilengkapi dengan drone untuk memantau muatan tangki. Tapi proyek itu tidak dikembangkan. Sebuah truk sampah tanpa drone sudah bekerja secara efisien.

Pembersihan sungai dan laut

Masalah terpisah adalah pembersihan laut, sungai, dan danau. Sampah lebih sulit dikendalikan di air daripada di darat. Arus membawa sampah ke berbagai tempat, sampah menumpuk di dasar atau di kolom air. Jika tidak ada arus, maka sampah akan tertinggal di lepas pantai dan harus dibuang secara manual.

Bagaimana robot akan menghadapi ini? Mari kita mulai dari yang kecil

Pelabuhan dan daerah pesisir

RanMarine telah mengembangkan robot WasteShark yang akan mengapung di pelabuhan dan kawasan pesisir serta mengumpulkan sampah sebelum masuk ke laut lepas. WasteShark adalah "kotak dengan mulut" plastik mengambang dan motor listrik. Kotak "menelan" sampah di dalam air dan secara bersamaan menganalisis kualitas air, mengukur suhu laut dan udara dan mengirimkan data ini "ke pantai". Operator kotak mengoreksi kursus berdasarkan data.

WasteShark telah diuji di Rotterdam dan sekarang memungut sampah di Inggris dan Dubai.

Kedepannya, RanMarine berencana untuk merakit dan melepaskan robot Great Waste Shark berukuran besar ke laut. Dia akan mampu mengumpulkan 500 kg sampah sekaligus. Robot akan ditenagai oleh panel surya dan menavigasi laut menggunakan navigator.

Laut dan danau

Perangkat yang fungsinya serupa - Marine Drone - dikembangkan di Prancis. Para penulis (Sekolah Desain Internasional) memutuskan untuk membongkar Tambalan Sampah Besar. Marine Drone mirip dengan WasteShark tetapi mengapung di bawah air. Robot itu seperti tempat sampah dengan motor dan baterai yang mengapung dan menangkap puing-puing secara mandiri.

Robot berenang ke tempat sampah dikumpulkan di kapal, lalu diturunkan, dan Marine Drone menangkap botol plastik, tas, kardus, sekaligus menakut-nakuti ikan dengan penghasil suara. Saat keranjang penuh, robot kembali ke kapal, tempat sampah yang terkumpul dibuang dan baterai diisi ulang.

Beberapa perkembangan lagi dari pembersih laut

• Row-Bot adalah robot kecil buatan Inggris yang menghilangkan bakteri dari air. Ini menarik energi dari bakteri itu sendiri, yang "dicerna" dengan sendirinya.

• Seasarm dari Amerika Serikat - konveyor terapung yang mengumpulkan produk minyak dari permukaan air.

• FRED dari ClearBlueSea - platform layar 30m yang mengumpulkan plastik di laut.

Tempat sampah besar

Menghapus penyumbatan pantai sungai, laut dan danau adalah tugas yang relatif sederhana. Sederhana relatif terhadap Tambalan Sampah Besar. Ini adalah tempat pembuangan sampah terbesar di dunia - negara sampah di tengah Samudra Pasifik. Ini sangat besar sehingga sepertinya akan segera mendapatkan bendera dan kursinya sendiri di PBB.

Sebagian besar tempat itu terbuat dari plastik dan jaring ikan. Plastik terurai dari waktu ke waktu dan di bawah pengaruh air asin, dan kemudian menjadi partikel dengan ukuran mulai dari satu sentimeter hingga satu milimeter atau kurang. Partikel tersuspensi dalam air dan membentuk "sup plastik". Sup ini memakan plankton, memakan ikan, dan selanjutnya di sepanjang rantai makanan, plastik sampai ke meja kami.

Boyan Slat, seorang penemu muda asal Belanda, ingin menyelesaikan masalah ini. Bojan mendirikan Ocean Cleanup, sebuah startup yang bertujuan untuk membersihkan lautan dari plastik. Perkembangan Boyana adalah raksasa, beberapa puluh atau ratusan meter, lengan mengambang dalam bentuk V, yang dipasang jaring. Jaring ditenggelamkan ke dalam air pada suatu sudut dan bertumpu pada jangkar dan pelampung kecil. Seluruh struktur terbentang ke laut, dan puing-puing masuk ke dalamnya berkat arus.

Uji "lari" dilakukan di lepas pantai Belanda, San Francisco, dan Jepang, dan sekarang konstruksi sedang menuju Great Spot. Ya, desain Boyan bukanlah robot, tapi mungkin akan menyelesaikan masalah sampah terbesar tanpa campur tangan manusia.

Pemilahan dan daur ulang sampah

Langkah selanjutnya adalah pengurutan. Diputuskan untuk menggabungkan penyortiran dan pengumpulan di Cina. Startup Clean Robotics telah memperkenalkan simbiosis tong sampah dan robot pemilah - Trashbot. Robot adalah tempat sampah dengan kamera, sensor, detektor logam, dan motor. Ketika seseorang mendekati robot, sensor mendeteksi ini dan motor membuka tutup tangki. Puing-puing jatuh ke dalam dan sistem memisahkan puing-puing menjadi logam, plastik dan jenis lainnya.

Pilihannya eksotis. Jika Anda tidak mempertimbangkan hibrida aneh dari tong sampah dan konveyor penyortiran, maka metode klasik pemilahan sampah berjalan dalam beberapa tahap:

Menyortir menjadi logam dan non-logam

Diurutkan berdasarkan berat

departemen plastik

Pemisahan kertas

Pemisahan sisa makanan

Pemilahan residu secara manual oleh pekerja yang, menurut aturan tertentu, memisahkan sampah

Setiap tahap dibagi menjadi sub-tahapan. Itu semua tergantung pada tingkat perkembangan perusahaan pengolahan di dalam negeri. Limbah, yang diletakkan dalam wadah yang berbeda, dikirim ke pabrik khusus untuk pemrosesan teknologi.

Pemilahan sampah konstruksi

Seperti pekerjaan monoton lainnya, langkah penyortiran otomatis. Perusahaan ZenRobotics dari Finlandia telah menciptakan teknologi Recycler yang menggabungkan tiga tahap menjadi satu, namun sejauh ini hanya untuk limbah konstruksi.

Secara fisik, robot adalah dua manipulator, sabuk konveyor, wadah volumetrik, dan sensor: kamera video dari berbagai jenis dan detektor logam. Nonfisik - kecerdasan buatan, yang didasarkan pada algoritma pencarian adaptif. Algoritma ini menggunakan prinsip kerja otak manusia. Mereka menunjukkan kepadanya sampel sampah, menunjukkan jenis sampah yang sesuai, dan algoritme belajar untuk menemukan yang serupa dalam total massa sampah.

Puing-puing diumpankan ke ban berjalan, dan sensor serta algoritma robot terlatih menentukan bahan item tersebut. Robot mengambil objek dengan berat hingga 20 kg dengan manipulator dan mengarahkannya ke wadah penyimpanan atau ban berjalan yang sesuai untuk diproses. Akurasi robot adalah 98%.

Jika robot tidak dapat mengenali sepotong sampah, maka ia akan melewati konveyor ke wadah terpisah, dan kemudian kembali ke awal konveyor. Dibandingkan dengan metode manual, penyortiran seperti itu lebih efisien bahkan dengan kesalahan. Sistem penyortiran dapat terdiri dari dua atau lebih robot. Perangkat lunak robot belajar mandiri dan selanjutnya bekerja lebih akurat.

Robot serupa untuk membersihkan limbah konstruksi telah dikembangkan di China. Di Songjiang, salah satu distrik Shanghai, mobil-mobil seukuran gedung lima lantai sedang membersihkan puing-puing dari lokasi konstruksi. Mereka memisahkan sampah menjadi tanah, pasir, batu bata dan sampah untuk dibakar. Robot menghancurkan sebagian besar beton, batu, atau mortar untuk memudahkan pengangkutannya ke tempat pembuangan sampah. Limbah konstruksi sangat berdebu, tetapi masalah ini diselesaikan dengan tirai air. Dalam satu jam, robot tersebut mengolah 300 ton sampah. Ini setara dengan pekerjaan 25 orang.

Robot-robot ini adalah robot pilot. Mereka berencana untuk meningkatkan perangkat tahun ini. Desain dilakukan oleh pusat penelitian CSG Robot Base. Rencananya tingkat pengolahan mencapai 600 ribu ton per tahun. Cina adalah negara dengan konstruksi berkelanjutan. Industri konstruksi menyumbang 6-7% dari PDB negara itu, sehingga robot semacam itu ditakdirkan untuk digunakan di mana-mana.

Menyortir ke dalam berbagai jenis

Penyortir serupa lainnya dikembangkan di Jerman. Gunther Envirotech telah mengembangkan pabrik pemilahan Splitter. Tidak seperti rekan-rekannya dari Finlandia, perangkat Jerman tidak menggunakan sensor, sensor, atau perangkat lunak. Sebaliknya, mekanik bekerja: auger dan poros dengan bentuk tertentu memilah sampah menurut bentuk, ukuran, dan berat ke dalam tiga kategori. Pemilahan sampah oleh robot Splitter kasar dan cocok untuk fraksinasi primer.

Evolusi lebih lanjut dari penyortir akan mengikuti jalan komplikasi. Sampah akan dipilah menjadi beton, bata ringan dan berat, beton aerasi, silikat, gipsum, asbes. Di luar industri konstruksi, robot perlu menjadi lebih rumit: memilah-milah plastik, kertas, kayu, perangkat elektronik, kain, sisa makanan, obat-obatan. Setiap kategori membutuhkan pembagian berdasarkan berat, ukuran dan jenis, misalnya, karton dan kertas.

Jalur ini sudah dalam perjalanan di MIT - Massachusetts Institute of Technology. Penyortir robot RoCycle dalam pengembangan. Seperti yang dibayangkan, robot mampu menentukan jenis material. Untuk melakukan ini, ia memiliki sensor taktil, dan di masa depan kamera dan visi komputer akan ditambahkan.

Ada beberapa robot penyortiran aktif lainnya

• AMP Cortex dari AMP Robotics di AS. Robot mengekstrak karton dengan cangkir hisap dari aliran puing-puing di konveyor. Sampah ditentukan melalui perangkat lunak yang dapat diperbarui melalui "cloud".

• Robot Liam. Di AS, ia membongkar iPhone yang sudah ketinggalan zaman, dan di Inggris - TV dengan tabung gambar.

• Robot SamurAI dari Machinex Technologies Kanada. Mengenali plastik, karton, kotak, kemasan dengan visi mesin. Keakuratan robot sudah setara dengan manusia.

• Robot Rusia untuk memilah sampah dari "Teknologi Lingkungan dan Energi" GC. Alat ini mengenali 20 jenis plastik di antara puing-puing lain yang bergerak di sepanjang konveyor, tidak hanya oleh kamera, tetapi juga oleh spektrometer yang memindai komposisi kimia dan warna.

Ada juga proyek muda Rusia yang belum membawa produknya ke pasar. Diantaranya adalah Neuro Recycling, salah satu warga YotaLab. Perusahaan sedang mengembangkan sistem pemilahan sampah menggunakan robot tugas sedang dan ringan yang dikendalikan oleh jaringan saraf. Tim proyek memiliki 120 orang, 50 di antaranya terlibat dalam pengembangan.

Robot-manusia tandem

Prospek memperkenalkan robotisasi dalam pengumpulan, pemilahan, dan daur ulang sampah adalah nyata. Sudah sekarang, menggunakan teknologi yang "ada", tanpa mempertimbangkan ide-ide utopis atau fantastis, adalah mungkin untuk mengotomatisasi dan merobohkan tahapan kehidupan sampah.

Bagaimana mungkin terlihat seperti?

Tempat sampah pintar. Ketika mereka penuh, mereka memberi sinyal ke "pusat kendali", perangkat lunak menerima sinyal dan membentuk rute.

Sampah diangkut oleh truk sampah semi otomatis yang bisa parkir sendiri dan ingat jalan.

Di titik transfer, sampah dipilah dengan robot conveyor ke dalam plastik, kaca, kardus, sisa makanan dan dimasukkan ke dalam wadah terpisah. Jenis sampah tertentu dipadatkan dengan mesin press, dikumpulkan dalam blok atau kantong dan dikirim ke tempat pembuangan akhir atau ke pabrik pengolahan sampah.

Di pabrik secara mekanis: derek, manipulator, pengangkut; sampah dikirim untuk didaur ulang.

Robot konveyor untuk pemilahan konstruksi dan sampah sipil sudah beroperasi. Robotisasi sampah mengurangi persentase sampah yang masuk ke tempat pembuangan sampah dan meningkatkan persentase sampah yang didaur ulang. Otomatisasi bisa menguntungkan: mengganti robot dengan selusin orang yang menyortir dan beberapa pengemudi di truk sampah mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi. Ini adalah tahap yang sepenuhnya logis dalam perkembangan umat manusia, sama seperti otomatisasi tenaga kerja di pabrik-pabrik. Meski otonomi mutlak belum memungkinkan, tandem robot dan manusia di ranah sampah cukup nyata.