Просчитать все отходы: в РФ создан умный оптический сортировщик мусора
В России разработали прототип умного оптического сортировщика мусора, который сам умеет сортировать отходы. Аппарат не только распознает форму и цвет предмета, но и определяет, из какого материала они выполнены, поскольку предметы из разных составляющих могут выглядеть одинаково. По словам разработчиков, технология позволит из 60 млн т твердых коммунальных отходов, которые образуются в стране ежегодно, извлекать не менее 5 млн т стекла, бумаги, пластика, металла.
Что такое оптический сепаратор мусора
Специалисты Центра компетенций НТИ «Технологии беспроводной связи и интернета вещей» на базе Сколтеха разработали умный аппарат, который может ежегодно извлекать миллионы тонн полезных ресурсов (пластик, стекло, бумагу и др.) из бытовых отходов россиян. Об этом «Известиям» сообщили в пресс-службе Фонда поддержки проектов НТИ. Аппарат должен заменить флагманские импортные сепараторы, которые сложно ввезти в РФ.
По словам разработчиков, ежегодно в стране образуется 60 млн т твердых коммунальных отходов. Из них можно каждый год извлекать не менее 5 млн т стекла, бумаги, пластика, металла. Но есть ряд проблем, которые не позволяют достичь таких объемов.
— Даже раздельно собранные отходы подлежат досортировке, их необходимо рассортировать по классам и цвету, — рассказал «Известиям» инженер-исследователь Центра компетенций НТИ «Технологии беспроводной связи и интернета вещей» на базе Сколтеха Антон Степанов. — На крупном мусоросортировочном комплексе по конвейеру в час в среднем проносится 3 т пластиков, а один работник отбирает за тот же час пленки — всего 40 кг, пластиковых бутылок —100 кг.
При этом почти нереально поставить нужное количество людей на сортировку. Из-за этого теряется огромная доля вторичного сырья, пояснили разработчики.
Для решения этих проблем разработчики создали прототип умной сортировочной машины, которая одна может заменить 30 специалистов. Оптический сепаратор извлекает в среднем 10 объектов в секунду. Он включает в себя разгонный конвейер с шириной ленты 2 м, по которому движутся отходы (со скоростью 3 м/с), систему подсветки в зоне установки камер, а также две камеры — оптическую и гиперспектральную. Они отвечают за сканирование мусора.
Как работает умный сепаратор мусора
Сепаратор не только распознает форму и цвет (это делает оптическая камера). Гиперспектральная инфракрасная камера помогает определить материал объектов, поскольку предметы из разных материалов могут выглядеть одинаково. Точность распознавания составляет 90%. Сейчас сепаратор работает с 12 классами отходов: картоном, стеклом, пленками и разными видами пластика.
Мозг сепаратора — система распознавания и классификации, которая детектирует положение полезных фракций с помощью компьютерного зрения не более чем за одну секунду. Такие фракции после анализа отстреливаются воздухом в отдельный отсек в конце конвейера.
Группа ученых Сколтеха также разработала метод распознавания этикеток и брендов на объектах, движущихся по конвейеру. Это необходимо для более точной сортировки и статистического учета, пояснил аспирант Сергей Нестерук.
— Проблема многих исследователей в том, что они решают задачу в условиях, далеких от промышленных требований и инфраструктуры, и потом не могут масштабировать разработку, — рассказал «Известиям» руководитель проекта, профессор Сколтеха Андрей Сомов. — Имея такой сепаратор, мы сможем развивать переработку отходов у нас в стране на должном уровне.
Развитие промышленной сортировки мусора
Технология промышленной сортировки разработана еще в 1930-х годах, на тот момент это касалось сельскохозяйственной продукции, рассказал «Известиям» руководитель сегмента «Умные цепи поставок» рабочей группы FoodNet (Фуднет) НТИ Сергей Косогор. Со временем подходы оптической сортировки отходов изменились.
— С учетом энергоэффективности разработки, стоит проанализировать экономию ресурсов (металлы, пластик и бумага и т. д.), снижение трудозатрат, снижение воздействия на окружающую среду. В целом проект очень перспективен, — отметил эксперт.
Первые системы оптической сепарации появились в Европе в 2000-х, этому способствовали очень строгие требования к переработке. Технология такой сепарации внедряется на мусоросортировочных комплексах и в России. Например, в Новокузнецке на полигоне «ЭкоЛэнд». В основном используются зарубежные роботизированные системы, которые благодаря современному оборудованию и продвинутым алгоритмам способны с высокой точностью и скоростью распознавать различные типы отходов в потоке, рассказала эколог, программный директор «Точки кипения – Новокузнецк» Варвара Михеева. Это позволяет эффективно выделять из общего мусора ценные фракции вторсырья, такие как пластик, бумага, металл, стекло и другие.
— Развитию технологий сортировки отходов в России способствует национальный проект «Экология», который ставит амбициозную цель — достичь 100% сортировки мусора к 2030 году. Эти инициативы не только способствуют улучшению экологической ситуации, но и открывают новые возможности для отечественных производителей оборудования и программного обеспечения, стимулируя развитие отечественных технологических решений в этой сфере, — сказала она.
На качество переработанного материала сильно влияет тип собранных отходов. Например, этикетка и даже клей на поверхности бутылки могут представлять большую проблему, которая удорожает вторичную переработку, отметил и. о. директора Центра НТИ «Цифровое материаловедение» МГТУ им. Н.Э. Баумана Евгений Александров.
— Поэтому важно сортировать даже бутылки по различным классам отходов. Такой труд весьма рутинный и малопривлекательный, с чем и связана необходимость автоматизации, — добавил эксперт.
В этом году Центр компетенций НТИ на базе Сколтеха планирует провести пилотный запуск сепаратора на одном из перерабатывающих заводов в России.
