5 maja 2025 r.
Nowe technologie w recyklingu elektrośmieci
Zbiórka i recykling odpadów elektronicznych stanowią obecnie jedne z największych wyzwań w zakresie zarządzania odpadami i gospodarki o obiegu zamkniętym. Według danych Parlamentu Europejskiego, coroczna produkcja e-odpadów na obszarze UE osiąga ok. 5 milionów ton, z czego mniej niż 40% jest poddawane recyklingowi. Natomiast na świecie produkowane są 62 miliony ton elektrośmieci, a prędkość ich przybywania jest aż 5 razy szybsza od prędkości ich recyklingu.
Nadmierna produkcja i pozbywanie się elektroniki ma poważne konsekwencje zarówno dla środowiska, jak i dla przemysłu. Ogromna ilość wyrzucanych i nie poddanych recyklingowi elektrośmieci nie tylko musi być gdzieś składowana, ale również zawiera w sobie cenne surowce, w tym metale jak miedź czy złoto oraz tzw. pierwiastki ziem rzadkich. Ich odzyskanie i ponowne wykorzystanie jest niezwykle ważne ze względów środowiskowych, technologicznych, ekonomicznych i politycznych.
Ponieważ ilość produkowanych urządzeń elektronicznych wciąż rośnie, tym ważniejsze staje się tworzenie bardziej wydajnych rozwiązań zbiórki i recyklingu już istniejących urządzeń.
Rozwiązaniem, które może przyczynić się do zwiększenia poziomu recyklingu e-odpadów jest stworzenie robotów wykorzystujących algorytmy AI, które pozwolą na bardziej inteligentne, wydajne i ekologiczne sortowanie oraz demontaż tego typu śmieci.
Obecnie jednym z największych w Europie zakładów zajmujących się recyklingiem elektrośmieci jest Electrocycling GmbH, położony w pobliżu niemieckiego miasta Goslar. Corocznie przetwarza się w nim do 80 tysięcy ton e-odpadów.
Choć zakład ten posiada park maszynowy, który pozwala na przetworzenie tak ogromnej ilości wyrzuconych urządzeń i odzyskiwanie cennych surowców, ponad połowa pracowników zakładu musi ręcznie sortować i przygotować przywiezione odpady do recyklingu. Największym wyzwaniem z tym związanym jest usuwanie baterii litowych. Wraz z miniaturyzacją urządzeń również baterie stają się coraz mniejsze, a także częściej mocowane są na stałe (przyklejone lub przylutowane do urządzenia). Baterie te stanowią także poważne zagrożenie pożarowe. Dlatego też wciąż usuwane są one ręcznie przez pracowników wykorzystujących do tego celu młotki i szczypce.
Część z tych zadań mogłaby być wykonywana przez roboty, jednak takie rozwiązanie napotyka na praktyczną przeszkodę. Ponieważ roboty przemysłowe zazwyczaj wykonują konkretne, przewidywalne zadania, każda zmiana w procesie lub przetwarzanym produkcie wymaga dostosowania sprzętu i oprogramowania. Proces ten może być kosztowny i czasochłonny. Dlatego jednym z głównych wyzwań stojących przed potencjalnymi rozwiązaniami z zakresu robotyzacji w recyklingu elektrośmieci jest przystosowanie robota do demontażu różnych wersji tego samego urządzenia.
Działający w ramach finansowanego przez Unię Europejską programu Horizon międzynarodowy zespół naukowców opracował roboty, które dzięki użyciu algorytmów AI mogą autonomicznie zmieniać swoją konfigurację i dostosowywać się do wykonywania różnych zadań związanych z demontażem elektrośmieci.
Naukowcy z trzech krajów (Słowenii, Niemiec i Włoch) w latach 2020-2024 wspólnie pracowali nad tym zagadnieniem w wiodącym słoweńskim ośrodku badawczym - Instytucie Jožefa Stefana. Międzynarodowy zespół badawczy ReconCycle koordynowany przez dr Aleš Ude (kierownika Wydziału Automatyki, Biocybernetyki i Robotyki w Instytucie Jožefa Stefana) opracował wykorzystujące AI modularne roboty, które posiadają zdolność adaptacji i samodzielnej rekonfiguracji w zależności od potrzeb.
We współpracy z Electrocycling GmbH, zespół badawczy opracował przestrzeń roboczą, w skład której wchodzą: co najmniej jeden robot, dodatkowe narzędzia i sprzęt oraz kontroler. Częścią systemu są również funkcje bezpieczeństwa jak m.in. możliwość awaryjnego zatrzymania pracy przy pomocy przycisku. Na potrzeby rozwiązania opracowano również tzw. SoftHand, czyli manipulator przypominający ludzką rękę, który może manipulować obiektami z dużą precyzją. Obecnie opracowane rozwiązanie pozwala na demontaż wykrywaczy dymu i mierników ciepła, czyli powszechnie wykorzystywanych i często wymienianych urządzeń.
Dr Ude ma nadzieję, że dalsza współpraca naukowców i przemysłu pozwoli na opracowanie kolejnych rozwiązań w zakresie robotyzacji pozwalających na lepszy recykling e-śmieci. A w przyszłości dalszy rozwój tego typu robotów zdolnych do samodzielnej rekonfiguracji być może pozwoli na ich wykorzystanie w innych dziedzinach życia jak codzienne zajęcia domowe czy opieka nad osobami starszymi.
Prace zespołu ReconCycle wpisują się w strategię cyfrową Unii Europejskiej, w ramach której poszukiwane są sposoby wykorzystania AI do poprawy wydajności produkcji oraz osiągnięcia neutralności klimatycznej do 2050 r.
Źródła: