A műanyagot felfaló gépektől az éber drónokig, többféle technológia segít abban, hogy leküzdjük a folyóvizek, tengerek és óceánok műanyagszennyezését…
Felfoghatatlan mennyiségű műanyag van az óceánban – becslések szerint az összesített mennyiség 5 billió darab, azaz 150 millió tonna. Évente további 8 millió tonna talál utat az óceánokig. Ez az elképesztően magas szám tovább nőtt a Covid-19 és az egyszer használatos cikkek, például maszkok és kesztyűk használatának következtében.
A legtöbb műanyag a folyókon keresztül jut be az óceánba, amely hatalmas mennyiségű, szárazföldről származó hulladékot szállít. Az óceánba kerülve a műanyagot a napsugár, a szél és a hullámok lebontják, és végül kisebb darabokra, mikroműanyagokra alakulnak át. De az anyag szívós, és ez azt jelenti, hogy az egy mondatban összefoglalt folyamat több száz évig is eltarthat. Időközben a műanyag – mind a makro, mind a mikro – óriási pusztítást végez a tengeri élővilágban. Ez magában foglalja az összefonódás és az éhezés kockázatát is (mivel a fajok a műanyagokat összetévesztik az élelmiszerekkel). A táplálékláncba való belépéskor potenciálisan toxinokat is kiszivárogtat az állatok szervezetébe – egyelőre nagyrészt ismeretlen hatással ezekre a lényekre és az őket fogyasztó emberekre.
Világszerte feltalálók, tudósok és vállalkozók próbálnak minket megmenteni ebből a helyzetből. A műanyag összegyűjtő uszályoktól kezdve az éber drónokon és a mikroműanyag-oldó technológiákon át mindent bevetnek, amelyekkel ügyes módszereket találnak arra, hogy eltávolítsák a műanyagokat az óceánból-vagy elejét vegyék annak, hogy eljusson a hulladék az óceánig. A találmányok többsége a folyók szennyezését célozza, amelyen a legtöbb hulladék elszállítódik a tengerekig, ám néhányan sokkal távolabb merészkednek, és fáradhatatlanul azon dolgoznak, hogy megoldják azt az óriási feladatot, hogy a műanyagot közvetlenül a nyílt óceánból merítsék ki.
De vajon a technológia valóban megoldja a műanyagválságot? Vitathatatlanul az egyetlen igazi megoldás az lenne, ha eleve abbahagynánk a műanyag hozzáférhetővé tételét a környezetünkbe való beszivárgáshoz. Ez nemcsak azt jelenti, hogy többet kell újrafelhasználni és újrahasznosítani, hanem drasztikusan csökkenteni kell az egyszer használatos műanyagok termelését is, amelyeket egy napig használnak, de évszázadokig fennmarad(hat)nak a környezetben. A kormányok, a vállalatok és a fogyasztók együttes fellépése az egyetlen módja annak, hogy ezt a célt elérjük.
A változások azonban fokozatosak lesznek – évekig, ha nem évtizedekig tart majd a kibontakozás. Időközben pedig továbbra is tonnányi műanyag kerül a folyókba és a tengerbe. Tehát miközben kitaláljuk, hogyan szakítsunk a műanyaggal, az alábbi 20 találmány szerepet játszhat a hatás csökkentésében, és talán a már elkövetett károk egy részének feloldásában.
A folyók helyreállítása
Az uszályhoz hasonló Interceptor több ezer tonna műanyagot tud visszatartani, mielőtt eléri az óceánt. A The Ocean Cleanup holland civil szervezet találta fel, a szerkezet a sodródó műanyagot az uszályba irányítja. Amikor odaér, a szállítószalag mentén halad az Interceptor hasába, ahol szétválogatják és újrahasznosításra készen állnak a hulladékok. A szerkezet napelemmel működik, és napi 50 tonna vagy több műanyaghulladékot képes eltávolítani a folyókból. Jelenleg három vízi úton – Malajziában, Indonéziában és a Dominikai Köztársaságban – dolgoznak, de a feltalálóknak ambiciózusabb céljuk van: végső soron ilyen „elfogókat” akarnak telepíteni a világ 1000 legszennyezettebb folyójára, ahonnan millió tonna műanyag összegyűjtését vállalják, mielőtt az a tengerbe kerül.
Ez az elképzelés nem sokban különbözik Mr. Trash Wheeltől, mely méretében kisebb, mint az Interceptor. 2014 óta van Baltimore City kikötőjében. A napelemes és vízhajtóműves, komikus nagy szemekkel felszerelt gépezet a műanyag szemetet a szája felé sodorja. 2014 óta két másik karizmatikus műanyagfaló gép is bekerült a Trash Wheel „ családjába ”. Összesen majdnem 1500 tonna műanyag hulladékot és törmeléket gyűjtöttek össze Baltimore folyóiból.
Egy másik találmány absztraktabb megközelítést alkalmaz a műanyagszennyezés problémájához. A hollandiai székhelyű Great Bubble Barrier a hulladékot egy lyukakkal ellátott cső segítségével fogja el, és a folyómedrek mentén fekteti le.
Amikor a csövet levegővel feltöltik, sűrű buborékáramot bocsát ki, amely a műanyagok számára szinte áthatolhatatlan falat képez a folyón. A hulladékot a folyópart felé terelik, ahol összegyűjtik és újrahasznosítják.
A korai kísérletek során a hollandiai IJssel folyón a buborékgát leállította a hulladékok 86% -át. Emellett növelte a folyók oxigénszintjét, támogatva a vízi élővilágot. Most egy állandó buborékgátat telepítettek Amszterdam egyik csatornájába, amely megakadályozza a műanyag bejutását az IJsselbe, az Északi-tengerbe és végül a globális óceánba.
Eközben az Ichthion nevű cég kifejlesztett egy Azure nevű találmányt, amelynek célja a hulladék elfogása két nagy ecuadori folyóban, mielőtt az óceáni áramlatokon a híres biodiverzitású Galapagos-szigetekre kerülne. Ez a találmány gátat használ arra, hogy a hulladékot a folyóparton futó szállítószalagokra irányítsa, és a tartályokba helyezze. Az Azure szállítószalag-rendszere kamerákkal van felszerelve, amelyek képeket készítenek a hulladékról, majd algoritmusok segítségével azonosítják a műanyagot típus szerint. Ez segít a hatóságoknak megérteni, hogyan lehet a legjobban csökkenteni a hulladékot már a kezdetekkor. Az Azure jelenleg kísérleti méretekben működik, de miután elindul, várhatóan napi 80 tonna hulladékot fog összegyűjteni.
Felügyeleti rendszerek
A kínai Hsziamen kikötővárosban, a Jiulong folyó mentén a kutatók három kamerát telepítettek: feladatuk az, hogy nyomon kövessék a műanyagszennyezés haladását az óceán felé vezető úton. Ez a Xiamen Egyetem által működtetett projekt a kamerák által gyűjtött vizuális adatok hatalmas tárházát használja fel a hulladékok mozgás-mintáinak azonosítására. Ez lehetővé teszi a kutatók számára, hogy napi előrejelzéseket készítsenek arról, hogy hol várható a műanyag szennyeződés másnap. Az információkat ezután megosztják a várossal, így a hatóságok hatékonyan összegyűjthetik azokat, még mielőtt eléri a tengert. Ez a prediktív kamerás megfigyelési megközelítés csak egy része annak a tágabb tervnek, amelyet a Xiamen a folyókba kerülő hulladékok azonosítására vezetett be.
A műanyag megfigyelés más városokra is átterjed. A londoni Temze-folyón, a dhakai Buriganga -folyón és a Hobart-i csapadékvíz-csatornák mentén a térfigyelő kamerák szórványosan készítenek fényképeket az úszó folyami hulladékokról. Ezek egy nemzetközi projekt részét képezik, amelyet az ausztrál Commonwealth Tudományos és Ipari Kutatási Szervezet vezetett be, és amely eddig több mint 6000 fényképet gyűjtött össze e három város víztestjeiről. A mesterséges intelligencia segítségével képzi a számítógépeket, hogy automatikusan azonosítsák a fényképeken található műanyag szennyeződést, és 30 kategóriába sorolják.
Az már kiderült, hogy a hulladék leggyakoribb formái az élelmiszer-csomagolások és a műanyag palackok, ez az információ segíti a városokat, hogy megalapozottabb döntéseket hozzanak arról, hogyan kezeljék ezeket a műanyagforrásokat.
Más helyeken a drónok kritikus műanyagkövető eszközzé váltak. A Fülöp-szigeteken az adott ország kutatói és a Német Mesterséges Intelligencia Kutatóközpont közötti partnerség eredményeként egy drónflotta felszállt, amely feltérképezte a műanyagszennyezést.a rendkívül szennyezett Manila-öbölbe ömlő folyókban. A kutatók gzámítógépek segítségével elemezték a kapott videofelvételeket, amelyeket a folyami hidakon elhelyezett kamerák felvételeivel kombinálva észlelnek az öbölbe áramló hulladékról. A Világbank által finanszírozott projekt eddig több olyan hotspotot azonosított, ahol a műanyagszennyezés nagy része összegyűlik, mielőtt belép az öbölbe. Remélhetőleg a további terepi felmérések mellett a drón feltérképezési erőfeszítéseken keresztül tájékoztatni fogják a kormányt, hogy megtehesse beavatkozásait a hulladék megállítása érdekében.
A piros területek jelzik a számítógép által azonosított lebegő hulladékot.
(Kép: Zhang Caiyun)
A vizuális megfigyelési technológiák csak a folyók, tavak és óceánok felszínén lévő hulladékot képesek észlelni – az elsüllyedt műanyagot nem -, ami azt jelenti, hogy csak egy részét tárják fel a képek a valós helyzetnek. Mindazonáltal ezek a legjobb becsléseket adják a kihívás mértékére. Az Ellipszis Föld projekt globális fókuszban van: az Ellipsis drónok, műholdak, tengeralattjárók és még a CCTV által készített globális felvételeket is összegyűjti, és kiegészíti saját drónjaik képeivel. Az eredmény egy hatalmas vizuális adattár, amelyen keresztül képesek azonosítani a műanyaghulladékot szerte a bolygón. Programjaik most 93% -os pontossággal tudják azonosítani a műanyagot, és eredményeiket felhasználva elkészítik a globális szennyezés világméretű hőtérképét – ezt az információt megosztják a kormányokkal, a nem kormányzati szervezetekkel és az oktatási intézményekkel, hogy ösztönözzék a műanyaghulladék elleni fellépést.
Eközben az Európai Űrügynökség (ESA) elfogadta a kihívást, és próbára teszi műholdjait közeli képek készítésével. A legutóbbi kutatások azt mutatták, hogy képesek voltak műholdakat képezni gépi tanulás segítségével, hogy azonosítsák azokat az egyedi optikai jeleket, amelyeket a műanyagszennyezés felülről nézve létrehoz. A műholdjaik ezt most 86%-os pontossággal képesek megtenni, megkülönböztetve a műanyagot a földi törmeléktől. Ez lehetővé tette az ESA számára, hogy több ezer kilométerről nyomon tudja követni a műanyaghulladékot – így valóban globális perspektívát teremtve a problémáról. Míg a technológia még csak a kezdeti szakaszban van, a korszerűsítés célja a műanyaghulladék globális térképének feltérképezése, hogy kezelni tudjuk a kihívást, és azonosíthassuk, hová összpontosítsuk erőfeszítéseinket.
Kis megoldások
A kisebb tisztítási erőfeszítések meglepően nagy részét képezhetik a megoldásnak. Vegyük a Seabin projektet, amely Ausztráliában kezdődött. Az ötlet az, hogy a műanyagfogó „szemetesládákat” kiosztják a kikötőkben, mólókon. Ezek a tárolók az árral együtt mozognak, szűrik a tengervizet és felfogják a benne lebegő hulladékot. Ez egy egyszerű, de hatékony megoldás, amely egyre csak nőtt. Eddig több mint 800 Seabin található több mint 50 országban. Mindegyikük évente 1,4 tonna hulladékot képes összegyűjteni.
A holland RanMarine cégtől származik a WasteShark, egy önálló vízi drón, körülbelül akkora, mint egy kenu, amely kikerüli a kikötők, mólók nyugodt vizét, és felszívja az úszó szemetet és szennyező olajokat. A készülék naponta fél tonna hulladékot képes összegyűjteni, amelyet visszaküldenek a földre, hogy újrahasznosítsák. A WasteShark a vízminőség mérésére is alkalmas. Hasonlóképpen, egy korai FRED nevű lebegő robot prototípusához, amelyet a San Diego-i székhelyű nonprofit Clear Blue Sea fejlesztett ki, a műanyaghulladék tengeri úton történő felszedésére tervezték. Nagyjából egy katamarán mintájára, szállítószalagok segítségével csörlőzik ki a hulladékot a tengerből, és 10 millimétertől 1 méter hosszúságú tárgyakig tudja begyűjteni
Aztán ott van a Hoola One, egy kanadai találmány, amely a tengerparti homokba ágyazott mikroműanyagok óriási problémájának kezelésére szolgál. Ez a szerkezet elszívja a homokot, majd egy tartály vízzel elválasztja a lebegő mikroműanyagokat a süllyedő természetes anyagtól, amelyet visszajuttatnak a strandra. Eközben a mikroműanyagokat (a gép akár 0,05 milliméteres töredékeket is képes rögzíteni) leszívják és visszatartják. A Hoola One-t eddig a Hawaii-i Kamilo Beach-en tesztelték, a világ egyik legszennyezettebb partján. A kísérletek azt mutatták, hogy percenként három liter homokot tisztíthat meg, és néhány óra alatt 48 kilogramm mikroműanyagot zabálhat fel.
Bumm
2019-ben egy 600 méter hosszú félhold alakú gém -et vetettek be a Csendes-óceánon, hogy műanyagot gyűjtsenek az óceáni Nagy Garbage Patch-ből, amely a világ öt hatalmas hulladékgyűjtő „fészke” (keringő óceáni áramlatok) közül a legnagyobb. A The Ocean Cleanup által épített gém a prototípusok sorába tartozott, amelyek célja annak a több millió tonna műanyagnak az eltávolítása, amelyek útja az óceánba vezetett, és amelyek többnyire ezekben a fészkekben keringenek. A civil szervezet prototípusai egy lebegő horgonyhoz rögzített hálóból állnak, amely ellensúlyozva van az erős óceáni áramlatokkal, hullámokkal és széllel szemben. Ez biztosítja, hogy a szerkezet mindig lassabban mozogjon, mint az őt körülvevő víztömeg, és lehetővé teszi, hogy felfogja a belé sodródó hulladékot. Találmányukkal az Ocean Cleanup lényegében mesterséges „partvonalat” hozott létre a Csendes-óceán közepén.
A technológia 2012. óta fejlesztés alatt áll, de több technikai elakadás után csak 2019 -ben jött a fellendülés, és az első óceáni műanyagszemetet ekkor gyűjtötte össze. Most a csapat erre a sikerre épít a boom új verziójával, amelyet jelenleg az Északi-tengeren tesztelnek. Remélik, hogy növelni tudják és végül telepíthetik hulladékfelfogó gémjeiket az óceán öt hulladékfelfogó fészkénél. 2040-re úgy gondolják, hogy találmányukkal az óceán műanyaghulladékának 90% -a kinyerhető.
A boom technológia alkalmazása az óceánokban ambiciózus vállalkozás, de már mérhető hatással van a világ folyóira, ahol sokkal könnyebb alkalmazni. Például a görögországi Kissifos folyó torkolatánál a Tactical Recovery System Hellas (TRASH ) elnevezésű felfogó a felszínen lebegő hulladékot a hulladéktároló ketrecekbe irányítja közvetlenül a nyílt óceánba áramlás előtt. Az eszköz távolról működtethető. Amikor tele vannak, felszínre hozzák, és a hulladékukat a szárazföldre terítik. Ennek az Európai Unió által finanszírozott projektnek a részeként a műanyagot éghető gázzá alakítják át, amelyet hajók és különböző kikötői tevékenységek ellátására használnak.
Dél-Afrikában a The Litterboom Project elnevezésű kezdeményezés az ország 20 folyóján egyszerű csővezetékekből álló gémeket telepített, amelyeket a parton lévő csapatok irányítanak, akik rendszeresen szállítják a hulladékot, melyet kiválogatnak és újrahasznosítanak. Ezek a technológiák 120 000 kilogramm műanyagot fogtak el a szokásos tengeri útjukon.
De még a nagyon alacsony technológiájú, végtelenül egyszerű megoldások is változást hoznak: Guatemalában a folyókon átfűzött üres műanyag palackokból készült úszó gémek vannak -amelyeket feltalálóik „ biokerítésnek ” neveztek – 60%-kal csökkentették a műanyag áthaladását.
A horizonton
Más találmányok még nem jutottak el a vízig, de már úton vannak. Például egy kínai és ausztrál tudós csapat látja a nanotechnológia lehetőségeit abban, hogy egy nap legyőzze a mikroműanyagokat az óceánban. Találmányuk egy mikroszkopikus mágneses széntekercs, mely emberi hajszélességű, amely nitrogénnel és mangánnal van bevonva. A három összetevő együttesen nagy mennyiségű reaktív oxigént hoz létre a vízben, ami a mikroműanyagokat kevésbé káros komponensekké bontja: sóvegyületek, szén -dioxid és víz jóindulatú keverékévé válnak. Amikor a tudósok ezeket a tekercseket mikroműanyag-töredékeket tartalmazó vízmintákhoz adták, néhány órán belül a mikroműanyagok fele eltűnt. Mivel a tekercsek mágnesesek, ezeket eltávolíthatják a vízből, és más mintákban újra felhasználhatják. A tudósok úgy vélik, hogy találmányukat fel lehet használni a szennyvíztisztító telepeken, ahol megsemmisíthetik a mikroműanyagokat, mielőtt azok a folyókba és a tengerbe folynának.
Szintén a mikroműanyagokat célozza meg egy svéd és libanoni kutatókból álló csapat, amely nano bevonatot fejleszt a műanyagok számára. Olyan összetevőkből készül, amelyek úgy reagálnak a napfényre, hogy gyengítik a műanyagot, ami repedést és szétesést okoz. Amikor mikroműanyagokra alkalmazták, a tudósok felfedezték, hogy pár hetes fényhatás után 65% -kal csökkentette a mikroműanyag-részecskék térfogatát. Ha ezeket a nanobevonatokat egy adag napfénnyel vagy akár szimulált napfénnyel kombinálják a szennyvíztisztító telepeken, ez felszámolhatja a mikroműanyagokat, és a semmivé varázsolja őket, mielőtt elérik az óceánt.
