Necesitamos Compostar Más para Salvar el Mundo; Cómo la IA y los Datos Pueden Ayudar

El mundo tiene un problema de basura – y empeora cada día. Se prevé que los residuos alcancen 3.400 millones de toneladas al año en todo el mundo para 2050, en comparación con las 2.000 toneladas en 2016. La basura es un contribuyente importante al cambio climático; los vertederos son una de las principales fuentes de emisiones de gases de efecto invernadero. Y eso es aún si se pueden encontrar vertederos; algunos estados ya comienzan a quedarse sin espacio.

Muchos miran hacia el reciclaje como una solución al problema de la contaminación por plástico, pero el reciclaje deja mucho que desear, especialmente para el embalaje de plástico, la fuente de residuos de más rápido crecimiento. Más del 90% de todo el plástico, “reciclable” o no, termina en vertederos, lo que agrava aún más nuestro problema de basura. Gran parte de eso termina como microplásticos, lo que crea aún mayores riesgos ambientales y para la salud.

Esto claramente no puede continuar – y una solución que podría ayudar a reducir la cantidad de basura que obstaculiza el mundo es la implementación masiva de la compostación, especialmente para materiales de embalaje y alimentos. Hoy en día, solo el 27% de los estadounidenses tienen acceso a programas de compostación. Esto debe cambiar; y está empezando a cambiar: junto con una mayor inversión pública en infraestructura de compostación, la tecnología avanzada, incluida la IA, está desempeñando un papel cada vez más importante para hacer que la compostación sea más eficiente y pueda manejar plásticos compostables; desarrollar nuevos materiales compostables; y incluso ayudar a cambiar el comportamiento de los consumidores.

Tecnología de clasificación con visión artificial y compostación robótica

Cuando llegan camiones de residuos a las instalaciones de compostación, es necesario clasificar el contenido, asegurándose de que no haya contaminantes, ya que esto interrumpiría el proceso de compostación o resultaría en un compost de baja calidad. Esta clasificación a menudo es un proceso manual y costoso. Pero la IA está cambiando eso; equipada con visión artificial, los clasificadores robóticos pueden eliminar rápidamente contaminantes de los camiones de residuos compostables. Esto permite que las instalaciones de compostación acepten más residuos en general y ahorren en costos de clasificación y tiempo. Por ejemplo, desde que la ciudad de San Antonio, Texas, comenzó a utilizar esta clasificación robótica el año pasado, no ha rechazado un solo camión de residuos orgánicos; antes de este sistema, la planta de compostación rechazaba residuos que probablemente contenían incluso pequeñas cantidades de contaminantes porque simplemente no valía la pena clasificarlos.

La tecnología de imagen avanzada también se puede utilizar para clasificar residuos en instalaciones generales, identificando materiales compostables y dirigiéndolos a los canales adecuados. Una forma de lograr esto es a través de la marca de agua digital, en la que pequeñas marcas de agua colocadas en el embalaje y otros artículos de consumo se leen con un sistema de visión artificial avanzado, que luego clasifica automáticamente los residuos en el flujo adecuado. Estas marcas de agua son especialmente clave para ayudar a más compostadores a aceptar plásticos compostables; ya que les permiten distinguir rápidamente entre plásticos compostables y no compostables, que se parecen mucho a la vista humana.

La marca de agua digital es una solución que requiere cooperación en toda la industria de embalaje compostable, así como de los compostadores y las empresas de gestión de residuos locales que supervisan la compostación. Funcionará perfectamente si los fabricantes de este embalaje acuerdan utilizar estas marcas, y los compostadores tienen el equipo para leerlas. Creo que es posible.

Incluso sin la marca de agua digital, hay tecnología de visión artificial de IA que puede identificar materiales compostables, incluidos plásticos. La tecnología de clasificación avanzada es especialmente importante para avanzar en el uso de plásticos compostables, ya que también puede dirigir plásticos compostables a las condiciones de compostación adecuadas, que a menudo difieren de las requeridas para restos de comida o jardín, lo que ayuda a hacer que las cosas sean más eficientes para los compostadores. Por ejemplo, un equipo del Reino Unido ha desarrollado un sistema basado en sensores que clasifica materiales compostables según el tipo, los requisitos del sistema de compostación y el tiempo que tomará la compostación. El sistema utiliza una tecnología llamada imagen hiperspectral (HSI), que utiliza imágenes avanzadas para examinar los residuos, analizandolos mediante análisis químico y físico. Se aplica aprendizaje automático a los residuos entrantes, con lo que el sistema mejora sus capacidades de clasificación a medida que entra nuevo material – hasta el punto de que el sistema tiene una tasa de precisión del 99%, con todos los materiales compostables procesados de la manera más eficiente posible.

Acelerando la Compostación y el Descubrimiento de Nuevos Materiales Compostables

Cuando se trata del proceso de compostación en sí, los sensores, junto con la visión artificial basada en IA, también pueden monitorear condiciones como la temperatura y la humedad, asegurándose de que sean ideales para avanzar en el proceso de compostación, y realizando ajustes en el acto para garantizar una compostación más rápida y de mayor calidad. La IA puede predecir cuándo el compost estará listo, otro factor clave es hacer que el proceso sea más eficiente y producir un producto de calidad constante, y es importante cuando se busca atraer a los agricultores que comprarán este producto final.

Por supuesto, subyacente a todo esto es el avance de los plásticos compostables, un área en la que la IA y el aprendizaje automático pueden hacer una contribución importante. Según los investigadores, todavía hay mucho que descubrir sobre la relación entre los polímeros, que componen los plásticos, y la biodegradación. El aprendizaje automático puede ayudar a acelerar el análisis y la clasificación de polímeros existentes y desarrollar nuevos polímeros. Ampliar la biblioteca de polímeros disponibles para embalajes compostables es esencial, ya que esto permitirá una menor costo, así como más opciones para las características del embalaje. Por ejemplo, como entendemos bien desde nuestro propio trabajo, algunas marcas pueden necesitar embalajes que tengan una barrera más duradera que otros. Estamos integrando un diseño de experimentos y sistemas de gestión de IA para ayudar a acelerar la investigación y el desarrollo y la personalización de diferentes productos de embalaje para satisfacer mejor las necesidades de los consumidores, así como los requisitos de compostabilidad.

Los beneficios de la tecnología avanzada van más allá del embalaje. La IA y la visión artificial también pueden ayudar a crear conjuntos de datos sobre la cantidad de alimentos que los consumidores desperdician. Esto se puede utilizar para cambiar el comportamiento de los consumidores, que es uno de los factores más importantes para reducir el impacto en el medio ambiente. Por ejemplo, la Universidad Estatal de Oregón está desarrollando contenedores de compostación inteligentes que utilizan visión artificial para rastrear la cantidad de alimentos comestibles que los consumidores desperdician. Mientras que los residuos se rastrean cuidadosamente en otras partes de las cadenas de suministro de alimentos y agricultura, el desperdicio de los consumidores no se rastrea cuidadosamente y no se entiende bien.

Hay numerosas razones por las que la compostación es la solución definitiva para reducir la basura y el plástico que está atascando los vertederos y contribuyendo a las emisiones de gases de efecto invernadero, y otros riesgos ambientales y para la salud. La tecnología podría ayudar a que la compostación avance un poco más, abriendo el camino a un futuro más prometedor para el planeta y la humanidad.