Precisamos Desesperadamente Compostar Mais para Salvar o Mundo; Como a IA e os Dados Podem Ajudar

O mundo tem um problema de lixo – e está piorando a cada dia. Os resíduos são projetados para atingir 3,4 bilhões de toneladas por ano em todo o mundo até 2050, em comparação com 2 bilhões em 2016. O lixo é um grande contribuinte para a mudança climática; os aterros sanitários são uma das principais fontes de emissões de GEE. E isso mesmo se você conseguir encontrar aterros sanitários; alguns estados já estão começando a ficar sem espaço.

Muitos olham para a reciclagem como uma solução para o problema da poluição plástica, mas a reciclagem deixa muito a desejar, especialmente para embalagens plásticas, a fonte de lixo de crescimento mais rápido. Mais de 90% de todo o plástico, “reciclável” ou não, acaba nos aterros sanitários, agravando ainda mais o nosso problema de lixo. Muito disso acaba como microplásticos, criando riscos ambientais e de saúde ainda maiores.

Isso claramente não pode continuar – e uma solução que pode ajudar a reduzir a quantidade de lixo que entope o mundo é a implementação em massa do compostagem, especialmente para materiais de alimentos e embalagens. Hoje, apenas 27% dos americanos têm acesso a programas de compostagem. Isso precisa mudar; e está começando a mudar: junto com o aumento do investimento público em infraestrutura de compostagem, a tecnologia avançada, incluindo a IA, está desempenhando um papel cada vez mais importante em tornar a compostagem mais eficiente e mais fácil de lidar com plásticos compostáveis; desenvolvendo novos materiais compostáveis; e até ajudando a mudar o comportamento do consumidor.

Tecnologia de triagem por visão computacional e compostagem robótica

Quando caminhões de resíduos chegam a instalações de compostagem, o conteúdo precisa ser triado, garantindo que não haja contaminantes, pois isso pode interromper o processo de compostagem ou resultar em composto de baixa qualidade. Essa triagem é frequentemente um processo manual e caro. Mas a IA está mudando isso; equipada com visão de máquina, os classificadores robóticos podem rapidamente remover contaminantes de caminhões de resíduos compostáveis. Isso permite que as instalações de compostagem aceitem mais resíduos em geral e economizem em custos de triagem e tempo. Por exemplo, desde que a cidade de San Antonio, Texas, começou a usar essa triagem robótica no ano passado, ainda não rejeitou um caminhão de resíduos orgânicos; antes desse sistema, a usina de compostagem rejeitava resíduos que provavelmente continham pequenas quantidades de contaminantes porque simplesmente não valia a pena triar.

A tecnologia de imagem avançada também pode ser usada para triar resíduos em instalações gerais, identificando materiais compostáveis e direcionando-os para os canais adequados. Uma maneira de alcançar isso é por meio da marca d’água digital, na qual pequenas marcas d’água colocadas em embalagens e outros itens de consumo são lidas por um sistema de visão de máquina avançado, que então tria automaticamente os resíduos no fluxo adequado. Essas marcas d’água são especialmente importantes para ajudar mais compostadores a aceitar plásticos compostáveis; pois permitem que eles distinguam rapidamente entre plástico compostável e plástico não compostável, que parecem muito semelhantes ao olho humano.

A marca d’água digital é uma solução que requer cooperação em toda a indústria de embalagens compostáveis, bem como dos compostadores e das empresas de gestão de resíduos locais que supervisionam a compostagem. Ela funcionará perfeitamente se os fabricantes de embalagens concordarem em usar essas marcas e os compostadores tiverem o equipamento para lê-las. Acredito que é possível.

Mesmo sem a marca d’água digital, há tecnologia de visão computacional da IA que pode identificar materiais compostáveis, incluindo plásticos. A tecnologia de triagem avançada é especialmente importante para avançar no uso de plásticos compostáveis, pois também pode direcionar plásticos compostáveis para as condições de compostagem certas, que podem ser diferentes das necessárias para restos de alimentos ou jardim, ajudando a tornar as coisas mais eficientes para os compostadores. Por exemplo, uma equipe do Reino Unido desenvolveu um sistema baseado em sensores que tria materiais compostáveis de acordo com o tipo, os requisitos do sistema de compostagem e o tempo que a compostagem levará. O sistema usa uma tecnologia chamada imagem hiperspectral (HSI), que usa imagem avançada para examinar os resíduos, analisando-os usando análise química e física. A aprendizagem de máquina é aplicada aos resíduos que entram no sistema, com o sistema aprimorando suas capacidades de triagem à medida que novos resíduos entram no sistema – a ponto de o sistema ter uma taxa de precisão de 99%, com todos os materiais compostáveis processados da maneira mais eficiente possível.

Acelerando a Compostagem e a Descoberta de Novos Materiais Compostáveis

Quando se trata do próprio processo de compostagem, sensores, juntamente com a visão de máquina baseada em IA, também podem monitorar condições como calor e umidade, garantindo que sejam ideais para avançar no processo de compostagem, e fazer ajustes no local para garantir uma compostagem mais rápida e de maior qualidade. A IA pode prever quando o composto estará pronto, outro fator importante é tornar o processo mais eficiente e produzir um produto de qualidade consistente, e importante quando se trata de atrair agricultores que comprarão esse produto final.

É claro que subjacente a tudo isso está o avanço do plástico compostável, uma área onde a IA e a aprendizagem de máquina podem fazer uma contribuição importante. De acordo com os pesquisadores, ainda há muito a descobrir sobre a relação entre polímeros, que compõem os plásticos, e biodegradação. A aprendizagem de máquina pode ajudar a acelerar a análise e classificação de polímeros existentes e desenvolver novos polímeros. Expandir a biblioteca de polímeros disponíveis para embalagens compostáveis é essencial, pois isso permitirá menores custos, bem como mais opções para as características da embalagem. Por exemplo, como entendemos bem a partir do nosso próprio trabalho, algumas marcas podem precisar de embalagens que tenham uma barreira mais durável do que outras. Nós também estamos integrando um design de experimentos e sistemas de gerenciamento de IA para ajudar a acelerar a pesquisa e o desenvolvimento e a personalização de diferentes produtos de embalagem para atender às necessidades dos consumidores, bem como aos requisitos de compostabilidade.

Os benefícios da tecnologia avançada vão além da embalagem. A IA e a visão computacional também podem ajudar a criar conjuntos de dados sobre quanto os consumidores desperdiçam alimentos. Isso pode ser usado para mudar o comportamento do consumidor, que é um dos fatores mais importantes para reduzir o impacto no meio ambiente. Por exemplo, a Universidade Estadual do Oregon está desenvolvendo lixeiras de compostagem inteligentes que usam visão computacional para rastrear quanto os consumidores desperdiçam alimentos. Enquanto o desperdício é cuidadosamente rastreado em outras partes da cadeia de suprimentos de alimentos e agricultura, o desperdício do consumidor não é cuidadosamente rastreado e não é bem entendido.

Há muitos motivos pelos quais a compostagem é a solução definitiva para reduzir o lixo e o plástico que entope os aterros sanitários e contribui para as emissões de gases de efeito estufa, e outros riscos ambientais e de saúde. A tecnologia pode ajudar a compostagem a dar alguns passos à frente, abrindo caminho para um futuro mais promissor para o planeta e para a humanidade.