Desperacko potrzebujemy więcej kompostu, aby uratować świat; Jak sztuczna inteligencja i dane mogą pomóc

Świat ma problem ze śmieciami – i jest on coraz poważniejszy z dnia na dzień. Przewiduje się, że ilość odpadów osiągnie poziom 3.4 miliardów ton rocznie do 2050 r. na całym świecie, w porównaniu z 2 miliardami w 2016 r. Śmieci w dużej mierze przyczyniają się do zmiany klimatu; składowiska odpadów są głównym źródłem emisji gazów cieplarnianych. I to nawet jeśli uda się znaleźć wysypiska śmieci; niektóre stany już to zrobiły zaczyna się kończyć.

Wiele osób postrzega recykling jako rozwiązanie problemu zanieczyszczeń tworzywami sztucznymi, jednak recykling pozostawia wiele do życzenia, szczególnie w przypadku opakowań z tworzyw sztucznych, które są najszybciej rosnącym źródłem śmieci. Więcej niż 90% całego plastiku, niezależnie od tego, czy nadaje się do recyklingu, czy nie, trafia na wysypiska śmieci, co jeszcze bardziej pogłębia nasz problem śmieci. Wiele z tego kończy się jako mikrodrobiny, stwarzając jeszcze większe zagrożenia dla środowiska i zdrowia.

To zdecydowanie nie może trwać dalej – a jednym z rozwiązań, które mogłoby pomóc zmniejszyć ilość śmieci zatykających świat, jest masowe wprowadzenie kompostowania, szczególnie w przypadku żywności i materiałów opakowaniowych. Tylko dziś 27% Amerykanów ma dostęp do programów kompostowania. To musi się zmienić; i zaczyna: wraz ze zwiększonymi inwestycjami publicznymi w infrastrukturę kompostowania zaawansowana technologia, w tym sztuczna inteligencja, odgrywa coraz większą rolę w zwiększaniu wydajności kompostowania i ułatwianiu przetwarzania nadających się do kompostowania tworzyw sztucznych; opracowywanie nowych materiałów kompostowalnych; a nawet pomaga zmienić zachowania konsumentów.

Technologia sortowania oparta na sztucznej inteligencji i wizji komputerowej oraz automatyczne kompostowanie

Kiedy ciężarówki z odpadami dotrą do kompostowni, zawartość należy posortować, upewniając się, że nie ma żadnych zanieczyszczeń, ponieważ mogłoby to zakłócić proces kompostowania lub spowodować powstanie kompostu o niskiej jakości. Ten sortowanie jest często procesem ręcznym i kosztownym. Ale sztuczna inteligencja to zmienia; wyposażone w systemy wizyjne, zrobotyzowane sortowniki mogą szybko usuwać zanieczyszczenia z ciężarówek z odpadami kompostowalnymi. Dzięki temu zakłady kompostujące mogą przyjąć ogólnie więcej odpadów i zaoszczędzić koszty i czas sortowania. Na przykład odkąd miasto San Antonio w Teksasie zaczęło w zeszłym roku korzystać z takiego automatycznego sortowania, nie odrzuciło jeszcze ciężarówki odpadów organicznych; przed tym systemem kompostownia odrzucała odpady, które mogły zawierać nawet niewielkie ilości zanieczyszczeń, ponieważ po prostu nie opłacało się ich sortować.

Zaawansowaną technologię obrazowania można wykorzystać także do sortowania odpadów w obiektach ogólnodostępnych, identyfikowania materiałów nadających się do kompostowania i kierowania ich do właściwych kanałów. Jednym ze sposobów osiągnięcia tego jest cyfrowe znakowanie wodne, w ramach którego małe znaki wodne umieszczane na opakowaniach i innych artykułach konsumenckich są odczytywane przez zaawansowany system wizyjny, który następnie automatycznie sortuje odpady do odpowiedniego strumienia. Te znaki wodne są szczególnie kluczowe, aby pomóc większej liczbie kompostowników zaakceptować kompostowalny plastik; ponieważ pozwalają im szybko odróżnić plastik kompostowalny od plastiku niekompostowalnego, który wygląda bardzo podobnie do ludzkiego oka.

Cyfrowe znakowanie wodne to rozwiązanie wymagające współpracy całej branży opakowań nadających się do kompostowania, a także kompostowników i lokalnych firm zajmujących się gospodarką odpadami, które nadzorują kompostowanie. Świetnie się sprawdzi, jeśli producenci takich opakowań zgodzą się na używanie tych oznaczeń, a kompostownicy będą mieli sprzęt do ich odczytywania. Wierzę, że to możliwe.

Nawet bez cyfrowego znaku wodnego istnieje technologia AI wykorzystująca wizję komputerową które potrafią zidentyfikować materiały kompostowalne, w tym tworzywa sztuczne. Zaawansowana technologia sortowania jest szczególnie ważna dla zwiększenia wykorzystania tworzyw sztucznych nadających się do kompostowania, ponieważ może również skierować tworzywa sztuczne nadające się do kompostowania do odpowiednich warunków kompostowania, które często mogą różnić się od tych wymaganych w przypadku żywności lub resztek ogrodowych, pomagając zwiększyć wydajność kompostowników. Na przykład ma to zespół z Wielkiej Brytanii rozwinięty system oparty na czujnikach, który sortuje materiały kompostowalne według rodzaju, wymagań systemu kompostowania i ilości czasu potrzebnego na kompostowanie. System wykorzystuje technologię zwaną obrazowaniem hiperspektralnym (HSI), która wykorzystuje zaawansowane obrazowanie do badania śmieci i analizowania ich za pomocą analizy chemicznej i fizycznej. Do przychodzących śmieci stosuje się uczenie maszynowe, a system poprawia swoje możliwości sortowania w miarę dostania się nowych śmieci do systemu – w stopniu, w jakim system osiąga dokładność na poziomie 99%, a wszystkie materiały nadające się do kompostowania są przetwarzane w najbardziej efektywny możliwy sposób.

Przyspieszenie kompostowania i odkrycie nowych materiałów kompostowalnych

Jeśli chodzi o sam proces kompostowania, czujniki wraz z wizją maszynową opartą na sztucznej inteligencji mogą również monitorować warunki, takie jak temperatura i wilgotność, dzięki czemu idealnie nadają się do prowadzenia procesu kompostowania i dokonują regulacji na miejscu, aby zapewnić szybsze i wyższe -kompostowanie wysokiej jakości. Sztuczna inteligencja potrafi przewidzieć, kiedy zrobi to kompost bądź gotów, kolejnym kluczowym czynnikiem jest zwiększenie procesu wydajny i wytwarzanie produktu o stałej jakości, co jest ważne, jeśli chodzi o atrakcyjność dla rolników, którzy kupią ten produkt końcowy.

Oczywiście u podstaw tego wszystkiego leży rozwój tworzyw sztucznych nadających się do kompostowania – obszaru, w którym sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe mogą wnieść istotny wkład. Według badaczy, pozostaje jeszcze wiele do odkrycia w zakresie związku pomiędzy polimerami tworzącymi tworzywa sztuczne a biodegradacją. Uczenie maszynowe może pomóc przyspieszyć analizę i klasyfikację istniejących polimerów oraz opracować nowe polimery Poszerzenie biblioteki dostępnych polimerów do opakowań kompostowalnych jest niezbędne, ponieważ pozwoli na obniżenie kosztów, a także większy wybór właściwości opakowania. Na przykład, jak dobrze wiemy z naszej pracy, niektóre marki mogą potrzebować opakowań o wyższej wytrzymałości barierowej niż inne. My również integrujemy projektowanie eksperymentów i systemy zarządzania sztuczną inteligencją, aby przyspieszyć badania i rozwój oraz dostosowywanie różnych produktów opakowaniowych tak, aby jak najlepiej spełniały potrzeby konsumentów, a także wymagania dotyczące kompostowalności.

Korzyści z zaawansowanej technologii wykraczają poza opakowanie. Sztuczna inteligencja i wizja komputerowa mogą również pomóc w tworzeniu zbiorów danych na temat ilości marnowanej żywności przez konsumentów. Można to wykorzystać do zmiany zachowań konsumentów, co jest jednym z najważniejszych czynników ograniczających wpływ na środowisko. Na przykład Oregon State University rozwija się mądrze kompostowniki które wykorzystują wizję komputerową do śledzenia, ile jadalnej żywności marnują konsumenci. Podczas gdy odpady są dokładnie śledzone w innych częściach łańcuchów dostaw rolnictwa i żywności, odpady konsumenckie nie są dokładnie śledzone i nie są dobrze poznane.

Tam są z wielu powodów dlaczego kompostowanie jest najlepszym rozwiązaniem pozwalającym zmniejszyć ilość śmieci i tworzyw sztucznych zatykających składowiska i przyczyniających się do emisji gazów cieplarnianych oraz innych zagrożeń dla środowiska i zdrowia. Technologia może pomóc w kompostowaniu pójść o kilka kroków dalej, otwierając drogę do bardziej obiecującej przyszłości dla planety i ludzkości.