Smart services in waste disposal
Abstract
The article deals with the problem of waste disposal. The amount of municipal solid waste (MSW) is constantly increasing, what causes negative impact on human health and the environment. Trash storage requires huge areas. Hazardous emissions from dumps and landfills make areas unsuitable for habitation. To minimize the negative consequences of solid waste contamination, such methods as reduction of landfill areas, construction of incinerators, recycling of waste, etc are used. For waste processing, new technologies are being developed and smart services are being introduced, such as automatic sorting of garbage, automation of other processes (for example, transportation management system), technologies for shielding soils from waste emissions. In the article, we reviewed the experience of foreign countries and analyzed the effectiveness of appliance of smart systems in solid waste disposal.
Key words: utilisation of wastes, recycling of wastes, smart services, city ecology, modern technologies, smart city.
Рост объемов отходов связан с ростом промышленности и населения, масштабной урбанизацией и с неразвитым использованием вторичного производства. Постепенно увеличивается площадь городов, растёт количество потребляемых продуктов. С каждым годом человек производит все больше отходов в сравнении с предыдущим, отчего увеличивается площадь свалок. Сумма площадей всех российских свалок составляет более четырёх миллионов га.
Тема утилизации отходов актуальна, особенно в период пандемии новой коронавирусной инфекции Covid-19. Утилизация отходов – это ликвидация или вторичная переработка отходов с целью его последующего использования.
К сожалению, переработке в России подвергается лишь малая часть от общего количества отходов, примерно 4%. Ежегодно на одного человека приходится около 400 кг отходов, а за один год насчитывается около 70 млн. тонн бытовых отходов. Как известно, на свалки попадают не только органические продукты, а любой мусор, который нужно своевременно и эффективно утилизировать. Свалки и мусоросжигательные заводы рассматривают как решение проблемы, но они вредны для экологии и человека по ряду причин:
- Токсичные выбросы попадают в атмосферу
- Страдает экологичность почвы
- Снижается иммунитет у человека
- Выбросы провоцируют аллергические реакции в организме и т.д.
Мы живем во времена современных технологий и изменений, которые непосредственно участвуют в нашей жизни. Сейчас как никогда важно бережно относиться к окружающей среде. Умные системы для утилизации – это инновационное решение для экологичной городской среды. Крупные города России, например, Москва и Санкт-Петербург страдают из-за экологической нагрузки и отсутствия современных мусороперерабатывающих заводов.
Для горожан важно находиться в благоприятной для проживания среде, которая включает в себя: минимизацию отходов; безопасную переработку разных видов отходов; привлечение инвестиций в отрасли обращения с ТБО; контроль за образованием отходов; высокотехнологичные производства.
Для эффективного управления отходами следует контролировать процессы управления городскими отходами с помощью интеллектуальных систем управления. В итоге мы получаем не просто сбор мусора, транспортировку и захоронение, а сбор, транспортировку, переработку и уже только потом захоронение. При данном способе руководство города в оперативном порядке может эффективно взаимодействовать с управляющими компаниями, вести контроль через видеосвязь, получать данные в режиме реального времени и т.д. При внедрении данной системы снизятся затраты на техническое обслуживание, оптимизируются внутренние процессы, управление отходами станет более эффективным, повысится прозрачность в управляющих компаниях, повысится экологичность городской среды.
В настоящее время сбор коммунальных отходов осуществляется посредством регулярного вывоза контейнеров из внутридворовых территорий у многоквартирных домов. Управляющая компания не может знать заполнены или пусты контейнеры. Зачастую контейнеры оказываются переполненными, что влечет за собой неприятный запах, появление крыс, нагрузку на экологию и прочее. Такой подход абсолютно неэффективен. В результате при пустых контейнерах тратится лишние топливо, либо, в случае заполнения, совершается повторный выезд на территорию. Умные решения по сбору отходов способны отслеживать уровни наполненности, оптимизировать маршрут между точками и снизить эксплуатационные расходы.
Элементы умных сервисов сбора отходов включают в себя: датчики, отслеживающие уровни заполнения; данные в онлайн-режиме о местоположении контейнера; приложение для отслеживания с любого устройства (Android, IOS).
В России есть несколько компаний и стартапов, которые действуют с помощью искусственного интеллекта, такие как Alphabet, NeuroCycle или Sborbox. Компания «Микрон», например, разработала устройство ММК-01. При использовании данного оптического устройства ведётся удалённый контроль наполненности контейнеров и оптимизируется логистика. Система работает благодаря концепции Internet of Things.
Умные сервисы для переработки отходов работают, в основном, при помощи датчиков. Датчик крепится на контейнер и контролирует его заполнение, путем системы оповещения. При заполнении контейнера осуществляется передача сигнала через беспроводные сети. Информация передается на сервер и после этого специалист обрабатывает полученные данные с помощью созданного ранее алгоритма. Иными словами, поступает информация о необходимости опустошения контейнера. После этого данные обрабатывает диспетчер с помощью приложения на любом устройстве (телефон, планшет, ноутбук и т.д.) После прохождения всей процедуры получаются данные, которые формируются в виде графика и таблицы, с помощью которых возможна оптимизация маршрутов и уменьшение расходов. При сортировке мусора используют специальные сканеры, которые распознают типы отходов (стекло, бумага, пластик). Благодаря новейшим технологиям это позволит определять до нескольких сотен типов материала.
Плюсы умных сервисов по сбору отходов: оперативное обслуживание контейнеров; отслеживание и контроль контейнеров через специальное приложение в реальном времени; минимизация расхода топлива; экологичные и эффективные решения; сокращение эксплуатационных расходов; экономия времени.
В мире наблюдается положительная динамика в отношении переработки отходов. Вторичное сырье, в отличии от утилизации, становится все более востребованным и популярным, т.к. это благоприятно влияет на экономику страны и экологию города в целом. Например, в Финляндии перерабатывается около 40 % отходов, а сжигается 56%, с последующей переработкой в теплоэнергию. Оставшиеся проценты идут на свалки. В перспективе у финнов довести перерабатываемый мусор до 50%. Для этого они ставят несколько контейнеров дома, для органики, пластика, металла и даже отдельно для кофейной гущи, чтобы зимой посыпать ей дороги. Власти всячески подталкивают народ к сортировке, потому что сортировать мусор намного выгоднее, чем вывозить смешанные отходы. В многоквартирных домах жителей поощряют различными льготами за сортировку, т.е. для получения скидок и преференций необходимы усилия всех жителей дома. Также, в аппаратах для сбора мусора, которые стоят практически у любого супермаркета, возвращается процент за сдачу отсортированных отходов. В новых районах можно увидеть подземные пневматические мусоропроводы. Мусор под давлением на большой скорости опускается вниз на сборочную подземную станцию. Если в контейнер с пластиком попадет, к примеру, стекло, то умная система распознает это и остановит переработку, сообщив службам об этой проблеме. Тщательная сортировка отходов повышает эффективность всей системы. Пока финны яростно выступают за то, чтобы биоотходы сортировались отдельно, а не собирались в один контейнер с остальным мусором, в России маленькими шагами идут к тому, чтобы мотивировать людей сортировать отходы. Если в таких странах, как Финляндия, Швеция за сортировку автомат выдает деньги, то в России в основном привлекают молодёжь и волонтеров для сбора посредством квест-игр, субботников, тематических праздников экологии и т.д.
Неправильная утилизация коммунальных и производственных отходов в нашей стране приводит к накоплению мусора, ухудшению экологии и является мотиватором для увеличения площади полигонов и несанкционированных свалок. Как показывает зарубежная практика – данная проблема решаема. Если на данный момент пока невозможно обойтись без захоронения и сжигания отходов, то можно взять под контроль их количество.
- Основные направления, на которые мы предлагаем обратить внимание:
- Работа с населением по вопросу раздельного сбора отходов;
- Проведение обучающих программ по правильному потреблению ресурсов (не брать больше чем это необходимо);
- Работа государства в области увеличения уровня сортировки отходов и их вторичного использования;
- Внедрение умных систем в сортировку и переработку отходов;
- Рассмотреть различные поощрения, преференции и мотивации для раздельного сбора мусора.
Таким образом мы сможем замедлить рост площадей свалок и количества сжигаемого мусора. Материалы, которые не пригодны для повторного использования (например, органика) очень быстро и безопасно разлагаются, а все остальное необходимо использовать для переработки с целью вторичного использования. Мы предлагаем опираться на успешный опыт зарубежных стран и на основе этого разработать свой путь достижения высокого уровня экологической безопасности нашей страны.
Литература:
- Актуальные проблемы экологии: материалы VIII междунар. научно-практ. конф. (Гродно, 24-26 окт. 2012 г.): в 2 ч. / [редкол.: И. Б. Заводник (гл. ред.) и др.]. — Ч. 2. — Гродно: ГрГУ, 2012. — 210 с.
- «Новые технологии рециклинга отходов производства и потребления», международная науч.-технич. конф. (Минск, 23-24 ноября 2011): материалы конференции / [редкол.: И. М. Жарский (гл. ред.) и др.]. — Минск: БГТУ, 2011. — 296 с
- Павленков М.Н., Воронин П.М. Выбор стратегических направлений холдинга в сфере утилизации отходов муниципального образования. Российское предпринимательство. 2014. No12 (258). С. 149-158.
- Энтони М. Таунсенд «Умные города: большие данные, гражданские хакеры и поиски новой утопии», издательство Института Гайдара, 2019
- Эрнст Вайцзеккер, Майкл Х. Смит, Карлсон Харгроуз. Фактор пять. Формула устойчивого роста. Аст-Пресс, 2013
- Kevin Ashton. That “Internet of Things” Thing // RFID Journal. 2009. 22 June.
- Whiting К. J., Schwager F. J. Еurореаn Trends in The Thermal Treatment of Solid Wastes // The ISWA (International Directory Of Solid Waste Management) yearbook 1997/8. - Р.284-288.