Самое сложное при мусоропереработке — это сделать её максимально эффективной для человека и безопасной для окружающей среды, ведь иначе теряется её главный смысл. Как бы это ни было странно, но процесс обработки отходов можно сделать практически безотходным.
Людей сейчас довольно сложно удивить раздельным сбором мусора, повторной переработкой пластика или тем, как выглядит европейская свалка.
Но стоит отдать должное немцам, которые, производя больше всех в Европе мусора — 620 кг на человека в год, смогли сделать его утилизацию энергоэффективной и экономически выгодной.
В мусорном вопросе страна руководствуется тремя принципами: reduce, reuse, recycle — уменьшение образования отходов, повторное использование и переработка. И только если эти пункты выполнить не получается, мусор будет сжигаться. Но произойдёт это не на пустыре под Кёльном или Дортмундом, а на высокотехнологичном мусоросжигательном заводе. А энергия от сжигания пойдёт на отопление ближайших районов или получение электричества.
В 2016 году в Германии только за счёт сжигания мусора было произведено почти шесть миллиардов кВт-час электроэнергии. Это больше, чем за год потребляет вся Калининградская область.
Свой путь на завод мусор из квартир горожан начинает из целого ряда разноцветных контейнеров: под пластик, бумагу и пищевые отходы. Плюс к этому в отдельные контейнеры собирается прозрачное, зелёное и коричневое стекло. Электроника, дерево, люминесцентные лампы, химические вещества тоже сортируются отдельно.
Когда мусор поступает на завод, его сначала собирают в огромный бак, затем измельчают и отправляют в специальные контейнеры, где в течение 10 дней бактерии будут перерабатывать органический мусор. Далее полученная масса высушивается и становится легче примерно на 30%.
Высушенный мусор пропускают через магнит, чтобы извлечь металлы, а всё, что осталось, прессуют в брикеты, которые, пройдя специальную проверку на экологичность, отправляют на промышленные или городские предприятия в качестве топлива.
Оставшийся от сжигания материал могут или отправить на строительство дорог, или захоронить на специальном полигоне, покрытом плёнкой, для того, чтобы испарения не попали в атмосферу, а через газоотвод отправились обратно на переработку и использовались для получения электричества. Что ещё вы хотите знать о безотходном производстве и бережливости?
Площадь Германии 357 000 кв.км, и если учесть немецкую практичность, то недостатка в пространстве там нет. Но куда девать мусор стране в 500 раз меньшего размера при условии, что свалки в ней закрыты с 1999 года? Можно, например, построить из этого мусора остров.
Сингапурский искусственный остров Семаку построен из шлака с мусоросжигательных заводов и по сути является единственным мусорным полигоном в стране-государстве.
Периметр острова — это дорога длиной около 7 км, она служит своего рода дамбой, которая удерживает береговую линию острова и сохраняет его форму. Морские суда каждый день привозят сюда золу и высыпают её в ячейки, огороженные специальной сеткой, чтобы пыль не попадала в море, а затем засыпают слоем плодородной почвы. Перед тем как определённую ячейку начинают засыпать, оттуда выкачивают воду в соседнюю ячейку.
Площадь острова 350 гектар, он засажен травой и деревьями, а местные приезжают сюда купаться и ловить рыбу.
Здесь ведётся постоянный мониторинг воды и воздуха для оценки состояния окружающей среды. Предполагается, что площади острова хватит до 2035 года, после чего его или будут расширять, или построят новый.
Ещё один искусственный остров, японский Одайба, был построен ещё в 19-м веке, не из мусора, но до 1990-х использовался именно как свалка, чьё содержимое потом и пошло на сжигание, а зола — на строительство новых территорий.
Япония сама по себе маленькое островное государство, и отдавать один из своих островов под мусор — это слишком расточительно. Поэтому Одайба расчистили и стали застраивать жилыми комплексами, торговыми центрами, небоскрёбами, парками, садами, соединили мостом с Токио, проложили метро, и теперь это новый район японской столицы.
Вообще, культура раздельного сбора мусора в Японии зародилась очень давно, а первый мусоросжигательный завод в Токио построили ещё в 1924-м. Так что к настоящему моменту у граждан уже просто нет иного способа избавиться от мусора, кроме как собирать его раздельно, потому что за неотсортированный мусор полагается предупреждение, а незаконный выброс мусора — это уголовное преступление с лишением свободы сроком до 5 лет и штрафом до 10 миллионов иен (6 миллионов рублей).
Принцип работы большинства современных мусороперерабатывающих заводов практически одинаковый, и всё движется к замене ручного труда машинным. Но, несмотря на всю автоматизированность процесса сортировки, где отходы разделяет специальная техника — датчики, магниты, инфракрасные камеры, воздуходувные агрегаты и прочее, люди так или иначе на перерабатывающих заводах всё ещё присутствуют.
В той же Германии, где на завод попадает уже практически идеально отсортированный мусор, персонал занимается в основном административной работой и только следит за работой автономных машин. А вот в странах, где жители не так обеспокоены сортировкой, этим приходится заниматься работникам сортировочных линий и чаще всего вручную. Это вредно, дорого и неэффективно.
И тут на помощь приходят новые технологии. То есть сам по себе современный мусороперерабатывающий завод — это уже новые технологии в сфере физики, химии и робототехники, но когда в деле искусственный интеллект, то это уже другой уровень.
Финские инженеры из компания ZenRobotics создали роботизированную линию, где за все манипуляции механических «рук» отвечает искусственный «мозг», анализируя изображения с нескольких датчиков вдоль линии.
ZenRobotics Recycler — это робот с искусственным интеллектом, основанным на адаптивном алгоритме поиска. Для создания интеллекта применялся принцип функционирования мозжечка человека.
При предварительной сортировке мусора его вначале разделяют на «металл» и «неметалл», потом — на «тяжёлое» и «нетяжёлое» и в конце сортируют вручную, после чего отходы отправляются на переработку.
А робот-сортировщик объединяет все эти этапы в один. Мусор перемещается по конвейеру, над которым находятся механизированные «руки». С помощью металлодетектора, дальномера и спектрометра робот анализирует объект и решает, как его лучше захватить, после чего переносит различные элементы в специальные отсеки. ZenRobotics Recycler сортирует древесину, картон, пластмассу, минералы и строительный мусор.
А как у нас? Российская NeuroRecycle в партнёрстве с Yota ведёт разработку робота со схожим функционалом, как у ZenRobotics. Главным отличием российского проекта от конкурентов будет работа не только со строительным мусором, но и с бытовыми отходами.
Сейчас главная проблема NeuroRecycle и большинства подобных стартапов в отсутствии набора визуальных данных для обучения нейросети. Так как универсальной базы нет, разработчикам самим приходится искать мусор, фотографировать его и затем обработанные изображения загружать в собственную базу.
Искусственный интеллект помогает решать и более глобальные мусорные вопросы. Так, российская компания «Большая Тройка» (не путать с мобильными операторами) разработала программно-аппаратный комплекс «Управление отходами», который строит прогноз и математическую модель ситуации в отрасли обращения с мусором в любом отдельно взятом субъекте.
Комплекс анализирует текущие нужды региона и выдаёт полную схему развития отрасли, указывая на необходимость объектов инфраструктуры: заводы по сортировке и переработке отходов, мусороперегрузочные станции, полигоны и прочее.
Можно рассчитать, как будет работать отрасль в регионе, и спрогнозировать тарифы на 10 лет вперёд. Можно даже спрогнозировать, что будет, если выйдет из строя какой-нибудь из объектов инфраструктуры или, наоборот, будет построен новый, смоделировать использование разных технологий обработки, маршрутов вывоза или локаций для нового объекта. При этом учитываются экономические и логистические факторы каждого региона и определяются наиболее эффективные пути.
Цифровизация делает всё, чтобы обращение с отходами в России перестало быть «серым». То, как в мире организована сортировка и переработка отходов, уже никого не удивляет, но нам всё ещё сложно поверить, что из мусора можно строить не только горы, но и острова, что раздельный сбор отходов — это не пустая трата времени, а переработку можно сделать выгодной и экономически, и, что гораздо более важно, — экологически.
