Новые технологии для уборки мусора

Как вырастут объемы загрязнения планеты

По данным Всемирного банка, объем мусора вырастет к 2050 году на 70%. Такой вариант вполне вероятен при отсутствии усилий государств по переработке отходов и сокращению использования пластиковых упаковок. Одной из причин роста мусора аналитики банка связали с ростом населения Земли и быстрыми темпами урбанизации. К 2050 году эксперты ООН спрогнозировали рост населения до 9,8 млрд (с 7,6 млрд в 2017 году). К этому времени ежегодный объем мусора может превысить 3,4 млрд тонн (в 2016 году – 2,01 млрд тонн).

16% населения Земли с более высоким уровнем жизни создают почти треть (34%) объемов мусора. Почти четверть (23%) мусора приходится на страны Восточной Азии и Тихоокеанского региона. По оценкам Всемирного банка в Южной Азии объемы мусора к 2050 году вырастут вдвое, а в африканских странах южнее пустыни Сахара к 2050 году – втрое.

Утилизация пластика, который не разлагается десятилетиями – это одна из самых серьезных проблем. К примеру, в 2016 году утилизировано не более 12% от твердых отходов. В странах с низким уровнем жизни утилизируется лишь 4% мусора, а с высоким – почти треть.

Аналитики консалтинговой компании Frost&Sullivan предлагают внедрить современный подход к сбору мусора, а именно – провести цифровую трансформацию предприятий в сфере переработки коммунальных отходов.

Трансформация заключается во внедрении четырех составляющих:

• «умные контейнеры»;

• «умные мусоросборщики»;

• «умные» системы утилизации отходов;

• облачные сервисы для предприятий и мобильных приложений для горожан.

По прогнозам аналитиков, к 2020 году расходы расходы предприятий в сфере обращения с твердыми коммунальными отходами на цифровые технологии достигнут $3,6 млрд. Темпы прироста рынка в период 2017-2020 гг. (CAGR) составят 2,74%. На Западе Европы и в Северной Америке реализовано большинство умных технологий в сфере обращения с ТКО.

Как работает система управления сбором мусора

По данным WWF, эффективное управление отходами может сократить выбросы парниковых газов на 10-15%, а переработка пластиковой упаковки может экономить до $120 млрд в год.

В настоящее время большинство операций по сбору коммунальных отходов сосредоточены на регулярном вывозе придомовых контейнеров по расписанию. Такой подход неэффективен, ведь зачастую контейнеры могут быть либо полупустыми, либо переполненными. В результате операторы по утилизации отходов тратят лишнее топливо (в случае полупустых контейнеров) или вынужденно совершают повторный выезд (в случае переполненности).

Интеллектуальные решения по сбору отходов способны отслеживать уровни отходов и обеспечивать оптимизацию маршрута и оперативную аналитику. такие решения позволяют снизить эксплуатационные расходы.

Общий набор элементов в большинстве интеллектуальных систем сбора отходов включает в себя:

• датчики, которые контролируют уровень заполнения и другие показатели (температуры, влажности и т.д.);

• беспроводные модули для передачи данных;

• программное обеспечение для управления данными.

На каждый контейнер для отходов монтируются датчики, оповещающие о его наполненности. Датчики, подключенные к беспроводным сетям связи и использующие аккумуляторы или солнечную энергию в качестве источников питания, отправляют информацию на сервер платформы анализа отходов о необходимости опорожнить бак.

Диспетчеры, отвечающие за вывоз мусора, могут просмотреть информацию в мобильном приложении самостоятельно или дождаться SMS или push-уведомлений на смартфон, планшет, электронного письма и т.д. Данные анализируются аналитической платформой, а результаты работы по сбору мусора отображаются в виде графиков и таблиц. На основе исторических данных и интеллектуальных алгоритмов платформа способна представить прогнозы уровня заполнения для дальнейшей оптимизации операций.

Совокупность баков с питанием датчиков от солнечной энергии и аналитической платформы может уменьшить эксплуатационные расходы сбора отходов до 80%.

Специальный софт в диспетчерской ищет оптимальный маршрут с учетом дорожной ситуации для каждой мусороуборочной машины. Используя исторические данные, система может прогнозировать заполненность каждого бака, оптимальные маршруты и периоды для его уборки.

Достоинства такой реализации решения несколько:

• оперативное обслуживание контейнеров по необходимости или запросу горожан через специальное приложение;

• оптимизация рабочего графика сотрудников;

• минимизация расхода топлива и “холостых” выездов;

• оптимизация парка спецтехники за счет оптимального графика вывоза мусора;

• сокращение операционных и эксплуатационных расходов.

На этапе сортировки мусора используются современные интеллектуальные информационные системы. На движущемся конвейере оптические сканеры в инфракрасном и видимых спектрах распознают типы объектов, выделяя из потока отходов стекло, бумагу, металл, полимеры и т.д. Новейшие разработки позволяют обнаружить несколько сотен типов материалов.

Российский опыт

В России около десяти стартапов ведут разработки решений для умного сбора мусора, к примеру, Cleverpin и Binology (обе компании не смогли ответить на вопросы iot.ru к дедлайну).

Летом 2018 года СМИ сообщали о том, что ученые института теплофизики Сибирского отделения РАН получили грант в размере 60 млн рублей на производство и введение в эксплуатацию нового метода мусорной переработки. По планам ученых, за три года будет создан прототип сортировочной линии. Эксперимент планируется провести в 2020 году.

Часть отходов, не подлежащих сортировке, предлагается сжигать, а энергию от горения – направить на отопление или нагрев воды в муниципальных учреждениях. Конвейнерная линия оснащена мусороприемником и системой автоматической сортировки, базирующейся на лазерном зрении.

Система с поддержкой технологий искусственного интеллекта с помощью роботизированных рук автоматически распределяет отходы по типу материалов. Производительность системы оценивается в  10 тыс. тонн отходов год.

Зарубежный опыт

В Нью-Йорке умные мусорные баки оснащены встроенным прессом, а для питания используется солнечная энергия. Каждая команда по компрессии мусоры выполняетмся машинами автономно. Датчики также передают коммунальным службам информацию о том, что контейнер полон. Эксперты компании Compology, сообщают, что подобные системы позволяют сократить расходы на сбор мусора до 40%.

В Сеуле, столице Южной Кореи, наблюдались проблемы с утилизацией мусора.Из-за недостаточного количества мусорных баков приходилось в течение недели вывозить мусор по 4-5 раза. Коммунальные службы не знали, насколько полными или как быстро заполняются бункеры, поэтому мусор, из-за переполненных баков, зачастую валялся на земле.

Всего за три месяца использования решений по управлению отходами, город смог увидеть огромные улучшения. Установка умных контейнеров позволила уменьшить количество мусора на улицах и организовать его своевременный вывоз. Городская служба по сбору отходов смогла организовать эффективные графики сбора и очистку баков от мусора.

Развитие технологий умной уборки мусора

По мнению аналитиков Frost & Sullivan, основными тенденциями на рынке технологий цифровой трансформации в сфере обращения с твердыми коммунальными отходами будут:

• развитие концепции умный город,

• реализации бизнес-модели «Платформа как услуга»(онлайн-сервисы с возможностью выбора услуг исходя из индивидуальных требований)

• «Программное обеспечение как услуга»(набор функций или программных решений, которыми может оснащаться технологическое оборудование).

Мнение эксперта

По словам Александра Сафонова, директора по маркетингу компании «Евромобайл», в 2017 году был объявлен в России годом экологии. Поэтому несколько инициатив получили развитие.

«В первую очередь отмечу изменение подходов государства к управлению деятельностью по сбору и переработке твердых коммунальных отходов. Внедрение концепции региональных операторов по обращению ТКО позволит осуществлять контроль за логистикой и переработкой (утилизацией) мусора. Современные технологии интернета вещей в рамках пилотных проектов внедряются и в России и потенциал таких проектов огромен», – отметил эксперт.

По его словам, такие технологии позволяют отслеживать «целостность» цепочки обращения с ТКО, от момента их накопления на контейнерных площадках до утилизации и переработки.

На помощь «хозяйствующим» субъектам приходят такие технологии, как: 

• радиочастотная идентификация;

• динамический контроль веса на мусоровозах и в местах сбора ТКО;

• отслеживание местоположения с использованием системы ГЛОНАСС.

Данный набор технологий позволит предотвратить нарушения в процессе обращения отходов.

«Определение наполненности контейнеров, особенно в совокупности с внедрением системы раздельного сбора отходов, будет способствовать оптимизации расходов обслуживающих организаций. Мировой опыт применения технологий измерения наполненности и передачи данных по технологиям LPWAN в скором времени будет адаптирован под российский рынок и новые разработки отечественных производителей электроники поступят в распоряжение региональных операторов», – рассказал Александр Сафонов.

По прогнозам эксперта, к 2025 году большинство контейнерных площадок крупных городов России будут «умными», что значительно оптимизирует процесс обращения с ТКО.