Pilnie potrzebujemy kompostowania, aby uratować świat; Jak AI i dane mogą pomóc

Świat ma problem ze śmieciami – i pogarsza się z dnia na dzień. Śmieci mają osiągnąć 3,4 miliarda ton rocznie na całym świecie do 2050 roku, w porównaniu z 2 miliardami w 2016 roku. Śmieci są głównym czynnikiem przyczyniającym się do zmiany klimatu; składowiska są jednym z głównych źródeł emisji gazów cieplarnianych. I to nawet, jeśli można znaleźć składowiska; niektóre stanów już zaczynają brakować miejsca.

Wielu ludzi spogląda na recykling jako na rozwiązanie problemu zanieczyszczenia plastikiem, ale recykling pozostawia wiele do życzenia, szczególnie w przypadku opakowań plastikowych, które są najszybciej rosnącym źródłem śmieci. Więcej niż 90% wszystkich plastików, „recyklingowych” czy nie, kończy się na składowiskach, co jeszcze bardziej pogarsza nasz problem ze śmieciami. Większość z nich kończy się jako mikroplastiki, co powoduje jeszcze większe ryzyko dla środowiska i zdrowia.

To nie może się tak dalej dziać – i jednym z rozwiązań, które mogłoby pomóc w redukcji ilości śmieci zalewających świat, jest masowe wdrożenie kompostowania, szczególnie w przypadku żywności i materiałów opakowaniowych. Dziś tylko 27% Amerykanów ma dostęp do programów kompostowania. To musi się zmienić; i zaczyna się to zmieniać: wraz z zwiększonymi inwestycjami publicznymi w infrastrukturę kompostową, zaawansowana technologia, w tym AI, odgrywa coraz większą rolę w pomaganiu w efektywniejszym i łatwiejszym kompostowaniu; tworzeniu nowych materiałów kompostowalnych; oraz nawet w zmianie zachowania konsumentów.

Technologia sortowania z wykorzystaniem AI i komputerowego widzenia oraz kompostowanie z użyciem robotów

Gdy ciężarówki ze śmieciami przyjeżdżają do zakładów kompostowania, ich zawartość musi być posortowana, aby upewnić się, że nie ma zanieczyszczeń, ponieważ mogą one zakłócić proces kompostowania lub spowodować niską jakość kompostu. Ten proces sortowania jest często ręczny i kosztowny. Ale AI zmienia to; wyposażone w maszynowe widzenie, roboty sortujące mogą szybko usunąć zanieczyszczenia z ciężarówek ze śmieciami kompostowalnymi. To pozwala zakładom kompostowym przyjmować więcej śmieci ogółem i zaoszczędzić na koszty sortowania i czas. Na przykład, od kiedy miasto San Antonio w Teksasie zaczęło używać takiego robotycznego sortowania w zeszłym roku, nie odrzuciło jeszcze żadnej ciężarówki ze śmieciami organicznymi; przed tym systemem, zakład kompostowy odrzucił śmieci, które prawdopodobnie zawierały nawet niewielkie ilości zanieczyszczeń, ponieważ po prostu nie było tego warte sortować.

Zaawansowana technologia obrazowania może być również użyta do sortowania śmieci w ogólnych zakładach, identyfikując materiały kompostowalne i kierując je do odpowiednich kanałów. Jednym ze sposobów osiągnięcia tego jest cyfrowe znakowanie wodne, w którym małe znaki wodne umieszczone na opakowaniach i innych przedmiotach konsumpcyjnych są odczytywane przez zaawansowany system maszynowego widzenia, który następnie automatycznie sortuje śmieci do odpowiedniego strumienia. Te znaki wodne są szczególnie kluczowe do pomocy w przyjmowaniu większej ilości kompostowalnych plastików; ponieważ pozwalają one szybko odróżnić kompostowalne plastyki od niekompostowalnych, które wyglądają bardzo podobnie do ludzkiego oka.

Cyfrowe znakowanie wodne jest rozwiązaniem, które wymaga współpracy w całej branży opakowań kompostowalnych, a także od kompostowników i lokalnych firm zarządzających odpadami, które nadzorują kompostowanie. Będzie działać idealnie, jeśli producenci takich opakowań zgodzą się używać tych znaków, a kompostownie będą miały sprzęt do ich odczytywania. Uważam, że jest to możliwe.

Nawet bez cyfrowego znakowania wodnego, istnieje technologia AI z komputerowym widzeniem, która może identyfikować kompostowalne materiały, w tym plastyki. Zaawansowana technologia sortowania jest szczególnie ważna dla rozwoju kompostowalnych plastików, ponieważ może również kierować kompostowalne plastyki do odpowiednich warunków kompostowania, które często różnią się od tych wymaganych dla żywności lub odpadów ogrodowych, co pomaga kompostownikom w efektywniejszym kompostowaniu. Na przykład, zespół z Wielkiej Brytanii rozwinął system oparty na czujnikach, który sortuje kompostowalne materiały według typu, wymagań systemu kompostowego i czasu kompostowania. System ten wykorzystuje technologię zwana hiperspektralnym obrazowaniem (HSI), która wykorzystuje zaawansowane obrazowanie do badania śmieci, analizując je przy użyciu analizy chemicznej i fizycznej. Nauka maszynowa jest stosowana do przychodzących śmieci, a system poprawia swoje możliwości sortowania wraz z nowymi śmieciami – do tego stopnia, że system ma współczynnik dokładności 99%, a wszystkie kompostowalne materiały są przetwarzane w najbardziej efektywny sposób.

Przyspieszanie kompostowania i odkrywanie nowych materiałów kompostowalnych

Jeśli chodzi o sam proces kompostowania, sensory, wraz z AI opartym na maszynowym widzeniu, mogą również monitorować warunki, takie jak temperatura i wilgotność, zapewniając, że są one idealne dla kompostowania, i wprowadzać zmiany na miejscu, aby zapewnić szybsze i wyższej jakości kompostowanie. AI może przewidywać, kiedy kompost będzie gotowy, kolejnym kluczowym czynnikiem jest czynienie procesu bardziej efektywnym i produkującym produkt o stałej jakości, co jest ważne, gdy się odwołuje do rolników, którzy będą kupować ten produkt końcowy.

Oczywiście, wszystko to opiera się na postępie kompostowalnych plastików, obszarze, w którym AI i nauka maszynowa mogą wnosić istotny wkład. Według badaczy, nadal wiele jest do odkrycia na temat związku między polimerami, które tworzą plastyki, a biodegradacją. Nauka maszynowa może pomóc przyspieszyć analizę i klasyfikację istniejących polimerów i rozwój nowych polimerów. Rozszerzanie biblioteki dostępnych polimerów do opakowań kompostowalnych jest niezbędne, ponieważ pozwoli to na niższe koszty, a także więcej wyborów dotyczących cech opakowań. Na przykład, jak dobrze wiemy z naszej własnej pracy, niektóre marki mogą potrzebować opakowań, które mają wyższą barierę trwałości niż inne. My również integrujemy projekt eksperymentów i systemy zarządzania AI, aby pomóc przyspieszyć badania i rozwój oraz dostosowanie różnych produktów opakowaniowych do najlepszych potrzeb konsumentów, a także wymagań kompostowalności.

Korzyści zaawansowanej technologii wykraczają poza opakowania. AI i komputerowe widzenie mogą również pomóc w tworzeniu zbiorów danych o tym, ile żywności konsumenci marnują. Może to być użyte do zmiany zachowania konsumentów, co jest jednym z najważniejszych czynników w redukcji wpływu na środowisko. Na przykład, Uniwersytet Stanowy Oregonu rozwija inteligentne pojemniki na kompost, które wykorzystują komputerowe widzenie do śledzenia, ile jadalnej żywności konsumenci marnują. Podczas gdy odpady są starannie śledzone w innych częściach łańcucha dostaw żywności, odpady konsumenckie nie są starannie śledzone i nie są dobrze zrozumiane.

Istnieją wiele powodów, dla których kompostowanie jest ostatecznym rozwiązaniem, aby zmniejszyć ilość śmieci i plastiku, które zalewają składowiska i przyczyniają się do emisji gazów cieplarnianych, oraz innych ryzyk dla środowiska i zdrowia. Technologia mogłaby pomóc kompostowaniu posunąć się o kilka kroków dalej, otwierając drogę do bardziej obiecującej przyszłości dla planety i dla ludzkości.