Recul absolu : les robots élimineront toute pollution environnementale

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

Depuis l'époque de la Grèce antique, la question des déchets était aiguë. L'un des exploits d'Hercule - le nettoyage des écuries d'Augias - n'était déjà au pouvoir que d'un demi-dieu à cette époque. À Jérusalem, cette partie du terrain où les ordures étaient déversées et où les ordures étaient brûlées s'appelait Gehenna Fiery, qui devint plus tard la désignation générale de l'enfer.

Au Moyen Âge, les ordures et les eaux usées étaient jetées par les fenêtres directement dans la rue, ce qui provoquait des épidémies de maladies comme le typhus et la peste. Après des siècles, nous ne nous débarrassons pas des déchets par les fenêtres, mais les stockons dans des décharges et, dans certains pays, nous les recyclons.

Chaque année, 2 milliards de tonnes de déchets sont créés dans le monde. En Russie, une famille jette plus de 250 kg par an, ce qui a entraîné une accumulation de 38 milliards de tonnes. En superficie, c'est 4 millions d'hectares rien que pour la Suisse. Bien sûr, les ordures ne sont pas localisées en un seul endroit, mais sont réparties dans des milliers de décharges, y compris illégales. Les accumulations de déchets les plus massives sont des décharges à Guangzhou et à Hong Kong d'une centaine d'hectares, une décharge d'appareils électroniques Guiyu en Chine pour 5,2 mille hectares, ou le Great Garbage Patch dans l'océan pour 80 mille tonnes.

Les ordures dans les décharges brûlent, provoquant des problèmes pulmonaires et oculaires ou le cancer chez les résidents locaux. Les ordures se décomposent, pénètrent dans le sol, les plantes, les eaux souterraines et les mers. Les poissons de mer mangent du plastique, qui se dépose dans leurs tissus et se retrouve sur notre table. Même si les ordures sont loin, elles nous touchent.

Le problème des ordures est mondial. Le demi-dieu ne l'aidera plus - des robots ont pris sa place. Ils peuvent être capables de gérer des milliards de tonnes de déchets, car les humains ne le font pas encore. Voyons comment les robots trouvent, ramassent les déchets, contrôlent les sources de pollution et aident les gens.

Robots - cause et solution

Nous avons déjà écrit sur la façon dont les robots aident dans les ventes et le marketing: ils rencontrent les clients dans les restaurants, les hôtels, jouent dans des spectacles et travaillent comme promoteurs. Il y a longtemps, ils ont pris la place des gens dans la production. Ils sont également capables de détruire les ordures, mais, fait intéressant, ils sont directement liés au problème de ces ordures.

La robotisation de masse a commencé dans les années 50 et 60 du siècle dernier, lorsque des robots industriels ont été introduits pour la production de divers biens: des voitures aux cosmétiques. Au début, les robots effectuaient des opérations simples, comme l'emboutissage de tampons, puis des opérations plus compliquées: découper, souder et installer des pièces. Désormais, des usines entièrement automatisées fonctionnent déjà, où l'ensemble du cycle des tâches de production est robotisé.

Le robot ne se fatigue pas, ne demande pas de promotion, d'indemnité de vacances et ne fait pas grève, et l'efficacité est d'un ordre de grandeur supérieur à celle d'un humain. Par conséquent, avec l'arrivée des robots, il y a plus de biens et de services. Plus de marchandises - plus de coûts de ressources. Plus de coûts de ressources et de biens - plus de déchets. La robotisation rend la production moins chère, crée plus de produits à valeur ajoutée et accélère l'économie. Si la production augmente, le gaspillage de cette production augmente également.

Cependant, l'environnement ne peut pas accélérer. Elle ne peut pas faire face aux ordures actuelles, que dire du futur ? Dans la nature, il n'y a tout simplement pas de mécanismes, de bactéries ou d'animaux qui pourraient transformer le fer, le verre ou les produits pétroliers. Il y a quelques années, on a découvert des bactéries qui décomposent certains types de plastique, mais très lentement - 1 millimètre en 30 semaines. Il faudra des milliers d'années aux bactéries pour faire face au volume actuel de plastique, même si toutes les usines qui en produisent de nouvelles sont fermées.

Les robots sont une des causes des problèmes d'ordures, mais ils peuvent aussi nous aider: ramasser, trier, disposer et recycler les ordures.

Cycle des ordures

Jetons un coup d'œil au cycle de vie des déchets, à la place des robots dans la chaîne et à ce qu'ils peuvent faire exactement.

En dehors de la production, la vie des déchets est divisée en étapes:

Collection

Tri

Traitement

Disposition

Maintenant, tout cela est fait par des gens. Nous ramassons les ordures dans des sacs et les mettons dans des poubelles. Dans certains pays, comme la Suède, la Finlande ou la Suisse, les résidents sont tenus par la loi de trier en plus les déchets en verre, plastique, matière organique et autres types. Une fois que les déchets sont entrés dans le bac, ils sont ramassés par un camion à ordures et transportés vers un centre de distribution, puis vers un site d'enfouissement ou vers une usine de recyclage des déchets.

Cette première étape - le ramassage des ordures - peut être robotisée.

Collecte et élimination des ordures ménagères

Machines de collecte des déchets

La première étape de la robotisation de la collecte des ordures est celle des machines de collecte des déchets. Ils ont déjà été mis en œuvre et fonctionnent en Suède dans les supermarchés, les pharmacies et les stations-service. Les machines acceptent les petits déchets ménagers et nocifs: ampoules, piles, vernis, colles, peintures, bombes aérosols, récipients en verre, bidons. Le distributeur distribue une récompense pour les ordures reçues.

C'est ainsi que deux tâches sont résolues. Le premier est d'enseigner aux personnes ayant des incitations financières à ne pas jeter d'ordures n'importe où. La seconde est d'automatiser la collecte des déchets d'une manière ou d'une autre.

De tels appareils ne se trouvent encore en Russie qu'en petit nombre - par exemple, dans les magasins d'aliments naturels VkusVill. Depuis bientôt deux ans, les magasins disposent de conteneurs pour recevoir les batteries. Chaque mois, ils collectent près de 10 tonnes de piles et le magasin dépense 700 000 roubles pour l'élimination des déchets dangereux. Il n'y a pas de récompense pour les batteries données, mais ce n'est pas nécessaire - tout fonctionne sur l'altruisme. Séparément, il existe des pandomats - des dispositifs pour recevoir des bouteilles en plastique et en aluminium.

Conteneurs à déchets intelligents

Les voisins des Suédois, les Néerlandais de La Haye, ont également emprunté cette voie et mettent en place des bennes à ordures intelligentes. Les conteneurs ont des capteurs de plénitude. Les informations à ce sujet sont transmises au service de collecte quatre fois par jour. Le logiciel du service analyse la quantité de déchets et établit un calendrier de collecte - à chaque fois, l'itinéraire est différent, en fonction des données. Les éboueurs économisent du temps et de l'argent en ne ramassant pas les poubelles à moitié vides, en circulant inutilement le long de la route et sans se retrouver coincé dans les embouteillages. De plus, le système peut planifier un itinéraire pour le lendemain, en analysant les données sur plusieurs jours.

Les capteurs se trouvent dans 1 400 conteneurs à ordures souterrains à La Haye. Le fabricant est la société Enevo de Finlande. Elle produit des capteurs et des logiciels d'analyse des déchets et opère dans 35 pays. La mise en œuvre du système pour les services publics et les entreprises privées a montré que la collecte automatique est plus efficace que la collecte manuelle. Les entreprises économisent 30 % sur les coûts de collecte des déchets en utilisant des capteurs et des logiciels. Les économies peuvent parfois atteindre 50 %.

En Russie, il existe un analogue - un appareil de la société Wasteout. Il s'agit d'un appareil avec capteurs intégrés: ultrasons, température, inclinaison et un module radio pour transmettre des données sur le remplissage du conteneur. Le système est similaire à Enovo, mais les mesures sont prises différemment, de sorte que le brevet n'est pas enfreint. Des dispositifs de vidange sont installés à Moscou, Saint-Pétersbourg et Kaluga. A Perm, ils sont utilisés par la société Bumatika, qui gère la décharge. Les appareils sont configurés pour fonctionner au gel, à la chaleur et sont protégés des vandales.

Camions à ordures intelligents

Si nous donnons des poubelles « intelligentes », alors pourquoi ne pas faire de même avec les camions poubelles ? Cela vous semble une étape logique ? Oui, c'est correcte.

En 2017, deux entreprises suédoises, le géant de l'automobile Volvo et l'entreprise d'élimination des déchets Renovo, ont lancé un projet commun ROAR - Robot-based Autonomous Refuse handling or robotic garbage truck.

Le camion poubelle est manœuvré par une personne, mais une partie du travail est automatisée. De nouveaux itinéraires sont tracés par le conducteur et la voiture s'en souvient. La prochaine fois, la voiture se rendra seule aux conteneurs à l'aide du GPS, avec une consommation de carburant minimale. Le camion à ordures mémorise l'emplacement des réservoirs et autres obstacles, peut faire marche arrière et contourner les voitures garées. Il a des capteurs installés, et s'il voit un chat, un enfant ou un autre objet en mouvement sur la route, la voiture s'arrêtera. La seule chose qu'une personne fait est d'actionner un mécanisme qui charge les déchets dans le corps.

Un an plus tôt, les mêmes camions à ordures étaient équipés de drones pour surveiller la charge des citernes. Mais le projet n'a pas été développé. Un camion poubelle sans drones fonctionne déjà efficacement.

Nettoyage des rivières et des mers

Une question distincte est le nettoyage des mers, des rivières et des lacs. Les déchets sont plus difficiles à contrôler dans l'eau que sur terre. Les courants transportent les déchets à divers endroits, les déchets s'accumulent au fond ou dans la colonne d'eau. S'il n'y a pas de courant, les déchets restent au large de la côte et doivent être retirés manuellement.

Comment les robots vont-ils gérer cela ? Commençons petit

Ports et zones côtières

RanMarine a développé le robot WasteShark qui flottera dans les ports et les zones côtières et collectera les déchets avant qu'ils ne pénètrent dans l'océan. WasteShark est une "boîte flottante avec une bouche" en plastique et un moteur électrique. La boîte « avale » les ordures dans l'eau et analyse simultanément la qualité de l'eau, mesure la température de la mer et de l'air et transmet ces données « au rivage ». L'opérateur de la boîte corrige le cours en fonction des données.

WasteShark a été testé à Rotterdam et ramasse maintenant les déchets au Royaume-Uni et à Dubaï.

À l'avenir, RanMarine prévoit d'assembler et de lancer un grand robot Great Waste Shark dans la mer. Il pourra ramasser 500 kg de déchets à la fois. Le robot sera alimenté par des panneaux solaires et naviguera sur la mer à l'aide d'un navigateur.

Mers et lacs

Un appareil aux fonctionnalités similaires - Marine Drone - a été développé en France. Les auteurs (International School of Design) ont décidé de démonter le Great Garbage Patch. Marine Drone est similaire à WasteShark mais flotte sous l'eau. Le robot est comme une poubelle avec des moteurs et des batteries qui flotte et attrape les débris de manière autonome.

Le robot nage jusqu'à l'endroit où les ordures sont ramassées sur le navire, puis il est abaissé et le drone marin attrape des bouteilles en plastique, des sacs, du carton, effrayant simultanément le poisson avec des émetteurs sonores. Lorsque le panier est plein, le robot retourne au navire, où les déchets collectés sont évacués et les batteries sont rechargées.

Encore quelques développements de nettoyeurs marins

• Row-Bot est un petit robot de fabrication britannique qui élimine les bactéries de l'eau. Il tire son énergie des bactéries elles-mêmes, qu'il « digère » en lui-même.

• Seasarm des États-Unis - un convoyeur flottant qui récupère les produits pétroliers à la surface de l'eau.

• FRED de ClearBlueSea - Plate-forme de voile de 30 m qui récupère le plastique en mer.

Gros point d'ordures

Supprimer les blocages côtiers des rivières, des mers et des lacs est une tâche relativement simple. Simple par rapport au Large Garbage Patch. C'est la plus grande décharge au monde - un état de déchets au milieu de l'océan Pacifique. Il est si énorme qu'il semble qu'il aura bientôt son propre drapeau et un siège à l'ONU.

La plupart du temps, le spot est composé de filets en plastique et de pêche. Le plastique se décompose avec le temps et sous l'influence de l'eau salée, puis en particules dont la taille varie d'un centimètre à un millimètre ou moins. Les particules sont en suspension dans l'eau et forment une "soupe plastique". Cette soupe se nourrit de plancton, elle se nourrit de poisson, et plus loin dans la chaîne alimentaire, le plastique arrive jusqu'à notre table.

Boyan Slat, un jeune inventeur des Pays-Bas, veut résoudre ce problème. Bojan a fondé Ocean Cleanup, une startup dont l'objectif est de nettoyer l'océan du plastique. Le développement de Boyana est un bras flottant géant, de plusieurs dizaines ou centaines de mètres, en forme de V, auquel est attaché un filet. Le filet est plongé dans l'eau de biais et repose sur des ancres et de petits flotteurs. Toute la structure est allongée dans la mer, et les débris y pénètrent grâce au courant.

Des « passages » d'essai ont été effectués au large des côtes de la Hollande, de San Francisco et du Japon, et maintenant la construction se dirige vers le Great Spot. Oui, la conception de Boyan n'est pas un robot, mais peut-être résoudra-t-elle le plus gros problème de déchets sans intervention humaine.

Tri et recyclage des déchets

La prochaine étape est le tri. Il a été décidé de combiner le tri et la collecte en Chine. La startup Clean Robotics a introduit une symbiose d'une poubelle et d'un robot de tri - Trashbot. Le robot est une poubelle avec des caméras, des capteurs, des détecteurs de métaux et des moteurs. Lorsqu'une personne s'approche du robot, des capteurs le détectent et les moteurs ouvrent le couvercle du réservoir. Les débris tombent vers l'intérieur et le système sépare les débris en métal, plastique et autres types.

L'option est exotique. Si vous ne considérez pas ces hybrides étranges d'une poubelle et d'un convoyeur de tri, la méthode classique de tri des ordures se déroule en plusieurs étapes:

Tri en métal et non-métal

Trié par poids

Département de plastique

Séparation du papier

Tri des déchets alimentaires

Tri manuel des résidus par des ouvriers qui, selon certaines règles, séparent les ordures

Chaque étape est divisée en sous-étapes. Tout dépend du niveau de développement des entreprises de transformation dans le pays. Les déchets, qui sont disposés dans différents conteneurs, sont envoyés vers des installations spéciales pour le traitement technologique.

Tri des déchets de construction

Comme pour les autres travaux monotones, l'étape de tri est automatisée. La société finlandaise ZenRobotics a créé une technologie de recyclage qui combine trois étapes en une, mais jusqu'à présent uniquement pour les déchets de construction.

Physiquement, un robot, c'est deux manipulateurs, un tapis roulant, des conteneurs volumétriques et des capteurs: des caméras vidéo de différents types et des détecteurs de métaux. Non-physiquement - l'intelligence artificielle, qui est basée sur un algorithme de recherche adaptatif. L'algorithme utilise les principes du fonctionnement du cerveau humain. Ils lui montrent des échantillons de déchets, indiquent à quel type ils correspondent, et l'algorithme apprend à en trouver un similaire dans la masse totale de déchets.

Les débris sont acheminés sur une bande transporteuse, et des capteurs et l'algorithme d'un robot entraîné déterminent le matériau de l'article. Le robot saisit un objet pesant jusqu'à 20 kg avec le manipulateur et le dirige vers le conteneur de stockage ou la bande transporteuse approprié pour le traitement. La précision du robot est de 98%.

Si le robot ne peut pas reconnaître un déchet, il ira le long du convoyeur jusqu'à un conteneur séparé, puis à nouveau jusqu'au début du convoyeur. Par rapport à la méthode manuelle, un tel tri est plus efficace même avec des erreurs. Le système de tri peut être composé de deux ou plusieurs robots. Le logiciel du robot est autodidacte et fonctionne en outre avec plus de précision.

Un robot similaire pour le nettoyage des déchets de construction a été développé en Chine. À Songjiang, l'un des quartiers de Shanghai, des voitures de la taille d'un immeuble de cinq étages nettoient les débris d'un chantier de construction. Ils séparent les déchets en terre, sable, briques et déchets à incinérer. Les robots écrasent de grandes fractions de béton, de pierres ou de mortier pour faciliter leur transport vers la décharge. Les déchets de construction sont très poussiéreux, mais ce problème a été résolu avec un rideau d'eau. En une heure, le robot traite 300 tonnes de déchets. Cela équivaut au travail de 25 personnes.

Ces robots sont des robots pilotes. Ils prévoient d'améliorer l'appareil cette année. La conception est réalisée par le centre de recherche CSG Robot Base. Les plans sont d'atteindre un niveau de traitement de 600 000 tonnes par an. La Chine est un pays en construction continue. L'industrie de la construction représente 6 à 7 % du PIB du pays, de tels robots sont donc voués à être utilisés partout.

Tri en différents types

Un autre trieur similaire a été développé en Allemagne. Gunther Envirotech a développé l'usine de tri Splitter. Contrairement à ses homologues finlandais, l'appareil allemand n'utilise pas de capteurs, de capteurs ou de logiciels. Au lieu de cela, la mécanique fonctionne: des vis et des arbres d'une certaine forme trient les déchets selon la forme, la taille et le poids en trois catégories. Le tri des déchets par le robot Splitter est grossier et adapté au fractionnement primaire.

L'évolution future des trieurs suivra le chemin de la complication. Les déchets seront triés en béton, briques légères et lourdes, béton cellulaire, silicate, gypse, amiante. En dehors de l'industrie de la construction, les robots doivent devenir encore plus compliqués: trier le plastique, le papier, le bois, les appareils électroniques, les tissus, les déchets alimentaires, les médicaments. Chaque catégorie nécessite une division par poids, taille et type, par exemple, carton et papier.

Cette voie est déjà en route au MIT - Massachusetts Institute of Technology. Robot trieur RoCycle en développement. Tel qu'il est conçu, le robot est capable de déterminer le type de matériau. Pour ce faire, il dispose de capteurs tactiles, et à l'avenir des caméras et une vision par ordinateur seront ajoutées.

Il existe de nombreux autres robots de tri actifs

• AMP Cortex d'AMP Robotics aux États-Unis. Le robot extrait le carton avec une ventouse du flux de débris sur le convoyeur. Les ordures sont déterminées au moyen d'un logiciel qui peut être mis à jour via le « cloud ».

• Robots Liam. Aux États-Unis, il démonte des iPhones obsolètes et en Angleterre des téléviseurs à tubes cathodiques.

• Robot SamurAI de Machinex Technologies du Canada. Reconnaît le plastique, le carton, les boîtes, les emballages grâce à la vision industrielle. La précision d'un robot est déjà égale à celle d'un humain.

• Robot russe de tri des déchets du GC « Technologies de l'environnement et de l'énergie ». Il reconnaît 20 types de plastique parmi d'autres débris qui se déplacent le long du convoyeur, non seulement par des caméras, mais par un spectromètre qui recherche la composition chimique et la couleur.

Il existe également de jeunes projets russes qui n'ont pas encore mis leurs produits sur le marché. Parmi eux, Neuro Recycling, un résident du YotaLab. L'entreprise développe un système de tri des déchets à l'aide de robots moyens et légers contrôlés par un réseau de neurones. L'équipe du projet compte 120 personnes, dont 50 sont engagées dans le développement.

Tandem robot-humain

La perspective d'introduire la robotisation dans la collecte, le tri et le recyclage des déchets est réelle. Déjà maintenant, en utilisant les technologies "à portée de main", sans tenir compte des idées utopiques ou fantastiques, il est possible d'automatiser et de robotiser les étapes de la vie des ordures.

À quoi cela pourrait-il ressembler ?

Des poubelles intelligentes. Lorsqu'ils sont pleins, ils signalent au "centre de contrôle", le logiciel reçoit le signal et forme un itinéraire.

Les ordures sont ramassées par un camion à ordures semi-automatique qui peut se garer tout seul et se souvient du chemin.

Au point de transfert, les déchets sont triés par des convoyeurs robotisés en plastique, verre, carton, déchets alimentaires et placés dans des conteneurs séparés. Certains types de déchets sont compactés à la presse, collectés en blocs ou en sacs et envoyés soit en décharge, soit en usine de traitement des déchets.

A l'usine mécaniquement: grues, manipulateurs, porteurs; les ordures sont envoyées au recyclage.

Des robots convoyeurs pour le tri des déchets de construction et de génie civil sont déjà en service. La robotisation des déchets réduit le pourcentage de déchets mis en décharge et augmente le pourcentage de déchets recyclés. L'automatisation peut être rentable: remplacer un robot par une dizaine de personnes au tri et quelques chauffeurs sur un camion poubelle réduit les coûts et augmente l'efficacité. C'est une étape tout à fait logique dans le développement de l'humanité, la même que l'automatisation du travail des ouvriers dans les usines. Bien que l'autonomie absolue ne soit pas encore possible, le tandem robots et humains dans la sphère poubelle est bien réel.