Retroceso absoluto: los robots eliminarán toda la contaminación ambiental

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

Desde los días de la Antigua Grecia, el problema del desperdicio era agudo. Una de las hazañas de Hércules, la limpieza de los establos de Augías, ya estaba al alcance de un semidiós en esos días. En Jerusalén, la parte de la tierra donde se tiraba la basura y donde se quemaba la basura se llamaba Gehena Fiery, que más tarde se convirtió en la designación general del infierno.

En la Edad Media, la basura y las aguas residuales se lanzaban desde las ventanas directamente a la calle, lo que provocaba epidemias de enfermedades como el tifus y la peste. Después de siglos, no nos deshacemos de la basura por las ventanas, sino que la almacenamos en vertederos, y en algunos países la reciclamos.

Cada año, se crean 2 mil millones de toneladas de basura en el mundo. En Rusia, una familia arroja más de 250 kg por año, como resultado de lo cual se han acumulado 38 mil millones de toneladas. En términos de superficie, son 4 millones de hectáreas o solo Suiza. Por supuesto, la basura no se encuentra en un solo lugar, sino que se distribuye en miles de vertederos, incluidos los ilegales. Las acumulaciones más masivas de basura son los vertederos en Guangzhou y Hong Kong de cien hectáreas, un vertedero de dispositivos electrónicos Guiyu en China por 5, 2 mil hectáreas, o la Gran Mancha de Basura en el Océano por 80 mil toneladas.

La basura en los rellenos sanitarios se quema, causando problemas pulmonares y oculares o cáncer en los residentes locales. La basura se descompone, penetra en el suelo, las plantas, las aguas subterráneas y los mares. Los peces en el mar comen plástico, que se deposita en sus tejidos y termina en nuestra mesa. Incluso si la basura está lejos, nos toca.

El problema de la basura es global. El semidiós ya no la ayudará: los robots han ocupado su lugar. Es posible que puedan manejar miles de millones de toneladas de desechos, porque los humanos aún no lo están haciendo. Echemos un vistazo a cómo los robots encuentran, recolectan basura, controlan las fuentes de contaminación y ayudan a las personas.

Robots: causa y solución

Ya hemos escrito sobre cómo los robots ayudan en las ventas y el marketing: se encuentran con los huéspedes en restaurantes, hoteles, actúan en espectáculos y trabajan como promotores. Hace mucho tiempo que ocuparon el lugar de las personas en producción. También son capaces de destruir basura, pero, curiosamente, están directamente relacionados con el problema de esta basura.

La robotización masiva comenzó en los años 50 y 60 del siglo pasado, cuando se introdujeron los robots industriales para la producción de diversos bienes: desde automóviles hasta cosméticos. Al principio, los robots realizaban operaciones simples, como estampar sellos, luego otras más complicadas: cortar, soldar e instalar piezas. Ahora ya están en funcionamiento fábricas totalmente automatizadas, donde todo el ciclo de tareas de producción está robotizado.

El robot no se cansa, no pide ascenso, pago de vacaciones y no se declara en huelga, y la eficiencia es un orden de magnitud superior a la de un humano. Por tanto, con la llegada de los robots, hay más bienes y servicios. Más bienes, más costos de recursos. Más costos de recursos y bienes, más basura. La robotización abarata la producción, crea productos con más valor agregado y acelera la economía. Si la producción crece, el desperdicio de esta producción también crece.

Sin embargo, el medio ambiente no puede acelerarse. Ella no puede hacer frente a la basura actual, ¿qué podemos decir sobre el futuro? En la naturaleza, simplemente no existen mecanismos, bacterias o animales que puedan procesar productos de hierro, vidrio o petróleo. Hace unos años, se descubrieron bacterias que descomponen algunos tipos de plástico, pero muy lentamente: 1 milímetro en 30 semanas. Las bacterias necesitarán miles de años para hacer frente al volumen actual de plástico, incluso si todas las fábricas que producen nuevos están cerradas.

Los robots son una de las causas de los problemas de basura, pero también pueden ayudarnos a: recolectar, clasificar, eliminar y reciclar la basura.

Ciclo de basura

Echemos un vistazo al ciclo de vida de la basura, dónde pueden encajar los robots en la cadena y qué pueden hacer exactamente.

Aparte de la producción, la vida útil de los residuos se divide en etapas:

Colección

Clasificación

Procesando

Disposición

Ahora todo esto lo hace la gente. Recogemos la basura en bolsas y la ponemos en contenedores. En algunos países, como Suecia, Finlandia o Suiza, los residentes están obligados por ley a clasificar adicionalmente los desechos en vidrio, plástico, materia orgánica y otros tipos. Una vez que la basura ha entrado en el contenedor, es recogida por un camión de basura y transportada a un centro de distribución, luego a un relleno sanitario oa una planta de reciclaje de residuos.

Este primer paso, la recolección de basura, se puede robotizar.

Recolección y eliminación de basura

Máquinas de recogida de residuos

La primera etapa de la robotización de la recolección de basura son las máquinas de recolección de desechos. Ya se han implementado y están funcionando en Suecia en supermercados, farmacias y gasolineras. Las máquinas aceptan desechos domésticos pequeños y nocivos: bombillas, baterías, barnices, adhesivos, pinturas, aerosoles, envases de vidrio, latas. La máquina expendedora entrega una recompensa por la basura recibida.

Así es como se resuelven dos tareas. La primera es enseñar a las personas con incentivos económicos a no tirar basura a ningún lado. El segundo es automatizar la recogida de residuos de alguna forma.

Dichos dispositivos todavía se encuentran en Rusia solo en pequeñas cantidades, por ejemplo, en las tiendas naturistas VkusVill. Desde hace casi dos años, las tiendas tienen contenedores para recibir baterías. Cada mes recolectan casi 10 toneladas de baterías y la tienda gasta 700 mil rublos para la eliminación de desechos peligrosos. No hay recompensa por las baterías donadas, pero no es necesario, todo funciona con altruismo. Por separado, hay pandomats: dispositivos para recibir botellas de plástico y aluminio.

Contenedores de basura inteligentes

Los vecinos de los suecos, los holandeses en La Haya, también han tomado este camino y están introduciendo contenedores de basura inteligentes. Los contenedores tienen sensores de llenado. La información sobre esto se transmite al servicio de recogida cuatro veces al día. El software del servicio analiza la cantidad de basura y crea un programa de recolección, cada vez que la ruta es diferente, según los datos. Los recolectores de basura ahorran tiempo y dinero al no recolectar contenedores medio vacíos, conducir innecesariamente por la ruta y sin atascarse en atascos. Además, el sistema puede planificar una ruta para el día siguiente, analizando los datos de varios días.

Los sensores están en 1.400 contenedores de basura subterráneos en La Haya. El fabricante es la empresa Enevo de Finlandia. Produce sensores y software de análisis de residuos y opera en 35 países. La implementación del sistema para servicios gubernamentales y empresas privadas ha demostrado que la recolección automática es más eficiente que la recolección manual. Las empresas ahorran un 30% en los costos de recolección de residuos utilizando sensores y software. En ocasiones, los ahorros pueden llegar al 50%.

En Rusia, hay un análogo: un dispositivo de la empresa Wasteout. Se trata de un dispositivo con sensores incorporados: ultrasónico, temperatura, inclinación y un módulo de radio para transmitir datos sobre el llenado del contenedor. El sistema es similar al de Enovo, pero las medidas se toman de forma diferente, por lo que no se infringe la patente. Los dispositivos Wasteout están instalados en Moscú, San Petersburgo y Kaluga. En Perm, son utilizados por la empresa Bumatika, que gestiona el vertedero. Los dispositivos están configurados para funcionar en condiciones de heladas, calor y están protegidos de los vándalos.

Camiones de basura inteligentes

Si le damos contenedores de basura “inteligentes”, ¿por qué no hacer lo mismo con los camiones de basura? ¿Parece un paso lógico? Si, eso es correcto.

En 2017, dos empresas suecas, el gigante automotriz Volvo y la empresa de eliminación de residuos Renovo, lanzaron un proyecto conjunto ROAR: manipulación de basura autónoma basada en robots o camión de basura robótico.

El camión de la basura lo maneja una persona, pero parte del trabajo está automatizado. El conductor establece nuevas rutas y el automóvil las recuerda. La próxima vez, el automóvil se dirigirá a los contenedores por sí solo mediante GPS, con un consumo mínimo de combustible. El camión de basura recuerda la ubicación de los tanques y otros obstáculos, puede moverse en reversa y rodear autos estacionados. Tiene sensores instalados y si ve un gato, un niño u otro objeto en movimiento en la carretera, el automóvil se detendrá. Lo único que hace una persona es operar un mecanismo que carga desechos en el cuerpo.

Un año antes, los mismos camiones de basura estaban equipados con drones para monitorear la carga del tanque. Pero el proyecto no se desarrolló. Un camión de basura sin drones ya funciona de manera eficiente.

Limpieza de ríos y mares

Un tema aparte es la limpieza de mares, ríos y lagos. La basura es más difícil de controlar en el agua que en la tierra. Las corrientes transportan desechos a una variedad de lugares, la basura se acumula en el fondo o en la columna de agua. Si no hay corriente, la basura permanece frente a la costa y debe retirarse manualmente.

¿Cómo van a lidiar los robots con esto? Empecemos con algo pequeño

Puertos y zonas costeras

RanMarine ha desarrollado el robot WasteShark que flotará en puertos y áreas costeras y recolectará desechos antes de que ingresen al océano abierto. WasteShark es una "caja de plástico flotante con boca" y un motor eléctrico. La caja “traga” la basura en el agua y simultáneamente analiza la calidad del agua, mide la temperatura del mar y del aire y transmite estos datos “a la orilla”. El operador de la caja corrige el rumbo basándose en los datos.

WasteShark ha sido probado en Rotterdam y ahora está recogiendo basura en el Reino Unido y Dubai.

En el futuro, RanMarine planea ensamblar y lanzar un gran robot Great Waste Shark al mar. Podrá recolectar 500 kg de basura a la vez. El robot funcionará con paneles solares y navegará por el mar utilizando un navegador.

Mares y lagos

Un dispositivo similar en funcionalidad, Marine Drone, fue desarrollado en Francia. Los autores (Escuela Internacional de Diseño) decidieron desarmar el Gran Parche de Basura. Marine Drone es similar a WasteShark pero flota bajo el agua. El robot es como un bote de basura con motores y baterías que flota y atrapa los escombros de forma autónoma.

El robot nada hasta el lugar donde se recoge la basura en el barco, luego se baja y el Marine Drone atrapa botellas de plástico, bolsas, cartón, y al mismo tiempo asusta a los peces con emisores de sonido. Cuando la cesta está llena, el robot regresa al barco, donde se retiran los residuos recogidos y se recargan las baterías.

Algunos desarrollos más de limpiadores marinos

• Row-Bot es un pequeño robot de fabricación británica que elimina las bacterias del agua. Extrae energía de las propias bacterias, que "digiere" en sí misma.

• Seasarm de EE. UU.: Un transportador flotante que recoge los productos derivados del petróleo de la superficie del agua.

• FRED de ClearBlueSea: plataforma de vela de 30 m que recoge plástico en el mar.

Gran lugar de basura

Eliminar los bloqueos costeros de ríos, mares y lagos es una tarea relativamente sencilla. Simple en relación con el parche de basura grande. Este es el vertedero más grande del mundo, un estado de basura en medio del Océano Pacífico. Es tan grande que parece que pronto tendrá su propia bandera y un asiento en la ONU.

En su mayoría, el lugar se compone de plástico y redes de pesca. El plástico se descompone con el tiempo y bajo la influencia del agua salada, y luego en partículas que varían en tamaño desde un centímetro hasta un milímetro o menos. Las partículas se suspenden en agua y forman una "sopa de plástico". Esta sopa se alimenta de plancton, se alimenta de pescado y, más adelante en la cadena alimentaria, el plástico llega a nuestra mesa.

Boyan Slat, un joven inventor de los Países Bajos, quiere resolver este problema. Bojan fundó Ocean Cleanup, una startup cuyo objetivo es limpiar el océano de plástico. El desarrollo de Boyana es un brazo flotante gigante, de varias decenas o cientos de metros, en forma de V, al que se une una red. La red se hunde en el agua en ángulo y se balancea sobre anclas y pequeños flotadores. Toda la estructura se extiende hacia el mar y los escombros entran gracias a la corriente.

Los "recorridos" de prueba se llevaron a cabo frente a las costas de Holanda, San Francisco y Japón, y ahora la construcción se dirige hacia la Gran Mancha. Sí, el diseño de Boyan no es un robot, pero quizás resuelva el mayor problema de basura sin intervención humana.

Clasificación y reciclaje de residuos

El siguiente paso es ordenar. Se decidió combinar clasificación y recolección en China. La puesta en marcha de Clean Robotics ha introducido una simbiosis de un bote de basura y un robot de clasificación: Trashbot. El robot es un bote de basura con cámaras, sensores, detectores de metales y motores. Cuando una persona se acerca al robot, los sensores lo detectan y los motores abren la tapa del tanque. Los escombros caen hacia adentro y el sistema separa los escombros en metal, plástico y otros tipos.

La opción es exótica. Si no considera híbridos tan extraños de un bote de basura y un transportador de clasificación, entonces el método clásico de clasificar la basura se divide en varias etapas:

Clasificación en metal y no metal

Ordenados por peso

Departamento de plastico

Separación de papel

Separación de residuos alimentarios

Clasificación manual de residuos por trabajadores que, según determinadas normas, separan la basura

Cada etapa se divide en subetapas. Todo depende del nivel de desarrollo de las empresas procesadoras del país. Los residuos, que se disponen en diferentes contenedores, se envían a plantas especiales para su procesamiento tecnológico.

Clasificación de residuos de la construcción

Al igual que con otros trabajos monótonos, el paso de clasificación está automatizado. La empresa ZenRobotics de Finlandia ha creado una tecnología de reciclado que combina tres etapas en una, pero hasta ahora solo para residuos de construcción.

Físicamente, un robot son dos manipuladores, una cinta transportadora, contenedores volumétricos y sensores: cámaras de video de varios tipos y detectores de metales. No físicamente: inteligencia artificial, que se basa en un algoritmo de búsqueda adaptativo. El algoritmo utiliza los principios del funcionamiento del cerebro humano. Le muestran muestras de basura, le indican a qué tipo corresponde y el algoritmo aprende a encontrar una similar en la masa total de residuos.

Los desechos se introducen en una cinta transportadora, y los sensores y el algoritmo de un robot entrenado determinan el material del artículo. El robot agarra un objeto que pesa hasta 20 kg con el manipulador y lo dirige al contenedor de almacenamiento apropiado o cinta transportadora para su procesamiento. La precisión del robot es del 98%.

Si el robot no puede reconocer un pedazo de basura, entonces irá a lo largo del transportador a un contenedor separado y luego nuevamente al comienzo del transportador. En comparación con el método manual, dicha clasificación es más eficiente incluso con errores. El sistema de clasificación puede estar compuesto por dos o más robots. El software del robot es de autoaprendizaje y además funciona con mayor precisión.

En China se ha desarrollado un robot similar para limpiar los residuos de la construcción. En Songjiang, uno de los distritos de Shanghai, automóviles del tamaño de un edificio de cinco pisos están limpiando los escombros de un sitio de construcción. Separan los desechos en tierra, arena, ladrillos y desechos para su incineración. Los robots trituran grandes fracciones de hormigón, piedras o mortero para facilitar su transporte al vertedero. Los residuos de la construcción son muy polvorientos, pero este problema se solucionó con una cortina de agua. En una hora, el robot procesa 300 toneladas de basura. Esto equivale al trabajo de 25 personas.

Estos robots son robots piloto. Planean mejorar el dispositivo este año. El diseño lo lleva a cabo el centro de investigación CSG Robot Base. Los planes son alcanzar un nivel de procesamiento de 600 mil toneladas por año. China es un país en continua construcción. La industria de la construcción representa entre el 6% y el 7% del PIB del país, por lo que estos robots están condenados a utilizarse en todas partes.

Clasificación en diferentes tipos

Otro clasificador similar se desarrolló en Alemania. Gunther Envirotech ha desarrollado la planta de clasificación Splitter. A diferencia de sus homólogos de Finlandia, el dispositivo alemán no utiliza sensores, sensores ni software. En cambio, la mecánica funciona: los sinfines y los ejes de una determinada forma clasifican los desechos según la forma, el tamaño y el peso en tres categorías. La clasificación de basura por el robot Splitter es tosca y adecuada para el fraccionamiento primario.

Una mayor evolución de los clasificadores seguirá el camino de la complicación. La basura se clasificará en hormigón, ladrillos ligeros y pesados, hormigón celular, silicato, yeso y amianto. Fuera de la industria de la construcción, los robots deben complicarse aún más: clasificar en plástico, papel, madera, dispositivos electrónicos, telas, desperdicios de alimentos, medicamentos. Cada categoría requiere una división por peso, tamaño y tipo, por ejemplo, cartón y papel.

Este camino ya está en camino en MIT - Massachusetts Institute of Technology. Clasificador robotizado RoCycle en desarrollo. Tal como fue concebido, el robot es capaz de determinar el tipo de material. Para ello, cuenta con sensores táctiles, y en el futuro se agregarán cámaras y visión por computadora.

Hay bastantes otros robots de clasificación activos

• AMP Cortex de AMP Robotics en EE. UU. El robot extrae el cartón con una ventosa del flujo de desechos en el transportador. La basura se determina mediante un software que se puede actualizar a través de la "nube".

• Robots Liam. En los EE. UU., Desmantela iPhones obsoletos y, en Inglaterra, televisores con tubos de imagen.

• Robot SamurAI de Machinex Technologies de Canadá. Reconoce plástico, cartón, cajas, embalajes con visión artificial. La precisión de un robot ya es igual a la de un humano.

• Robot ruso para la clasificación de residuos del GC "Tecnologías medioambientales y energéticas". Reconoce 20 tipos de plástico entre otros desechos que se mueven a lo largo del transportador, no solo por cámaras, sino por un espectrómetro que busca la composición química y el color.

También hay proyectos jóvenes rusos que aún no han lanzado sus productos al mercado. Entre ellos se encuentra Neuro Recycling, residente de YotaLab. La empresa está desarrollando un sistema de clasificación de residuos utilizando robots de servicio mediano y ligero que están controlados por una red neuronal. El equipo del proyecto tiene 120 personas, 50 de ellas están comprometidas con el desarrollo.

Tándem robot-humano

La perspectiva de introducir la robotización en la recogida, clasificación y reciclaje de residuos es real. Ya ahora, utilizando las tecnologías que están "a mano", sin considerar ideas utópicas o fantásticas, es posible automatizar y robotizar las etapas de la vida de la basura.

¿Cómo se vería?

Botes de basura inteligentes. Cuando están llenos, envían una señal al "centro de control", el software recibe la señal y forma una ruta.

La basura es recogida por un camión de basura semiautomático que puede estacionarse solo y recuerda el camino.

En el punto de transferencia, la basura se clasifica mediante transportadores robóticos en plástico, vidrio, cartón, desperdicios de comida y se coloca en contenedores separados. Ciertos tipos de residuos se compactan con una prensa, se recogen en bloques o bolsas y se envían a un vertedero oa una planta de procesamiento de residuos.

Mecánicamente en fábrica: grúas, manipuladores, transportadores; la basura se envía para su reciclaje.

Ya están en funcionamiento robots transportadores para la clasificación de residuos de construcción y civiles. La robotización de residuos reduce el porcentaje de residuos que van a los vertederos y aumenta el porcentaje de residuos reciclados. La automatización puede ser rentable: reemplazar un robot con una docena de personas en la clasificación y algunos conductores en un camión de basura reduce los costos y aumenta la eficiencia. Esta es una etapa completamente lógica en el desarrollo de la humanidad, al igual que la automatización del trabajo de los trabajadores en las fábricas. Aunque la autonomía absoluta aún no es posible, el tándem de robots y humanos en la esfera de la basura es bastante real.