Automatizace třídění odpadu: Technologie pro efektivní recyklaci

V dnešní době, kdy globální důraz na recyklaci a udržitelnost stále narůstá, se efektivní třídění plastového odpadu stává klíčovým problémem. Ruční třídění, které je časově náročné a často chybové, již nedokáže vyhovět požadavkům na rychlost a přesnost moderního průmyslu.

Pro nakládání s odpady používáme rozmanité technologie tak, abychom maximálně využili potenciál odpadů a jejich materiálovou i energetickou hodnotu. Snažíme se přitom:

• Využívat nejmodernější poznatky vědy a techniky.
• Brát ohled na ekonomické a environmentální požadavky producentů odpadů ‑ našich zákazníků.
• Upřednostňovat ekonomickou konkurenceschopnost každé technologie i bez jakýchkoliv dotací z veřejných zdrojů.
• Využívat pouze technologie splňující normy v rámci platné legislativyČR i EU.

Technologie a zařízení pro třídění odpadu

Zařízení pro materiálové využívání odpadů:

• Třídicí linky - zde se třídí odpad podle druhu a kvality. Neustále zvyšujeme podíl automatických a elektronických prvků v procesu třídění, významná část třídění však probíhá ručně. Třídí se zejména směsi plastů či papíru. Podíl, který není vhodný k dalšímu zpracování, putuje jako alternativní palivo do elektráren a cementáren.
• Lisovací jednotky, aglomerační a granulační technologie - vytříděný odpad zde dostává takovou podobu, aby byl další transport a manipulace s tímto materiálem co nejjednodušší. Výsledkem jsou slisované balíky o váze 150 až 600 i více kg anebo drtě a granule podle požadavků našich odběratelů.

Takto připravený materiál je poté používán jako základní surovina pro výrobu např. krabic, tiskovin, plastových pytlů, láhví na mléko, textilních výrobků, autodílů, nábytku apod.

Zařízení pro energetické využívání odpadů:

Čtěte také: Třídění odpadu: Automatizace

• Využití odpadu ze dřeva ‑ po přetřídění, drcení a mletí na stanovené rozměry a po odstranění kovů vyrábíme z tohoto druhu odpadu surovinu vhodnou pro výrobce palivových pelet a briket anebo dodáváme jako vlastní palivo elektrárnám a teplárnám.
• RDF zařízení - v současnosti ověřujeme zařízení pro výrobu tuhého alternativního paliva z komunálních a průmyslových odpadů. Jedná se o technologické celky, v nichž se kombinuje několikanásobné drcení, separace, míchání a sítování tak, aby výsledný produkt měl vlastnosti certifikovaného paliva. To pak můžeme využívat v elektrárnách, teplárnách a cementářských pecích.

Tímto způsobem je využita energetická hodnota odpadů a současně takto získané palivo z části nahrazuje klasická fosilní paliva.

Zařízení pro využití biologického potenciálu organických odpadů:

• Kompostárny - zde umisťujeme samostatně sbíraný odpad z údržby veřejné zeleně i ze zahrad, a také řadu biologicky rozložitelných odpadů z výroby potravin nebo ze zemědělství. Výsledný produkt se po posouzení odpovídající kvality používá jako rekultivační materiál a nahrazuje tak zeminu a ornici.
• Využívání skládkového plynu - při nedostatečném přístupu vzduchu vzniká v tělesech skládky tzv. skládkový plyn s významným podílem metanu. Tento plyn odsáváme ze skládky a poté svádíme do kogeneračních jednotek, v nichž se používá jako palivo pro výrobu elektrické energie.

Tento alternativní zdroj energie nám následně umožňuje snižovat náklady na provoz skládek a ceny za ukládání komunálních odpadů pro zákazníky.

Zařízení na likvidaci odpadů znečištěných ropnými či jinými nebezpečnými látkami:

• Biodegradační plochy - na zeminy kontaminované ropnými látkami aplikujeme speciálně vyvinuté bakterie, které rozkládají nebezpečné kontaminanty. Zemina tak ztrácí své nebezpečné vlastnosti a dále s ní může být nakládáno jako s ostatními odpady při několikanásobně nižších nákladech.
• Solidifikační linky - zde využíváme vlastní postupy, jak chemickým způsobem stabilizovat některé nebezpečné odpady s obsahem těžkých kovů do formy, která již nemá nebezpečné vlastnosti.
• Termická desorpce ‑ slouží k dekontaminaci materiálů a zemin s obsahem vysoce a méně těkavých organických látek. Kontaminovaná zemina nebo nadrcená stavební suť se ohřívá na vysokou teplotu cca 600 0C v proudu inertního plynu (N2). Uvolněné plyny jsou kondenzovány. Výstupem je dekontaminovaná zemina a kondenzát, který může být spálen ve spalovně nebezpečných odpadů anebo zpracován jinými chemickými postupy.

Pro tekuté odpady s nebezpečnými vlastnostmi využíváme neutralizační, deemulgační stanice a čistírny odpadních vod.

Čtěte také: Více o třídění odpadu v básních

Skládky komunálních a ostatních odpadů

Provozujeme řízené skládky komunálních a ostatních odpadů (kategorie S‑IO, S‑OO1 a S‑OO3), na nichž dochází k odstraňování tuhých inertních, komunálních a ostatních odpadů včetně odpadů s obsahem azbestu.

Skládky nebezpečných odpadů

Skládky nebezpečných odpadů kategorie S‑NO ‑ jsou vybudovány v původně ekologicky postižených lokalitách (lomy, haldy, doly, úložiště popílku, neřízené skládky atd.), takže nedochází k záboru orných půd. Provoz skládek je na vysoké úrovni, těleso každé skládky je utěsněno proti únikům skládkových vod a je soustavně monitorováno včetně jeho okolí.

Automatizace třídění plastů

Ve spolupráci s firmou Edico SK jsme se podíleli na vývoji moderního systému pro automatizované třídění plastů. Výsledkem této spolupráce je unikátní řešení, které kombinuje hyperspektrální technologii, 3D kamerové systémy a průmyslové RGB kamery. Tento systém umožňuje přesnou detekci a třídění plastových materiálů podle typu (PP, PET, HDP, LDP), přičemž eliminuje potřebu manuální obsluhy na dotřídicích linkách.

Čtěte také: Udržitelnost a McDonald's: Třídění odpadu

• Hyperspektrální snímače analyzují odrazivost materiálu na různých vlnových délkách světla. Tato technologie umožňuje identifikovat různé typy plastů, jako jsou PP, PET, HDP a LDP, s vysokou přesností.
• 3D kamerové systémy mapují polohu plastů na dopravníkovém pásu. Tato technologie umožňuje přesné určení rozměrů a polohy objektů v prostoru, což je nezbytné pro efektivní manipulaci s nimi.
• Průmyslové RGB kamery doplňují proces třídění o vizuální identifikaci barev a textur.

Nasazení systému u koncového zákazníka, společnosti Marius Pedersen, zahrnovalo několik fází. Nejprve byla provedena důkladná analýza potřeb a stávajících procesů, poté byl vytvořen návrh optimálního řešení. Systém zcela automatizuje proces, který byl dříve plně manuální. Po identifikaci plastů pomocí hyperspektrální technologie a lokalizaci objektů 3D kamerami je každý kus plastu přesně umístěn Delta robotem do příslušného boxu.

Nasazení automatizovaného systému pro třídění plastů u společnosti Marius Pedersen demonstruje, jak mohou pokročilé technologie přispět k řešení environmentálních výzev a zároveň přinášet ekonomické benefity. Spolupráce s firmou Edico SK ukázala, jak důležitá je synergie mezi technologickými partnery při řešení komplexních problémů.

Využití umělé inteligence (AI) při třídění odpadu

Moderní přístup pro budoucí rozvoj ekonomiky vyžaduje zlepšení recyklace a opětovného využití materiálů. S aktuálním rychlým a širokým rozvojem různých technologií umělé inteligence AI a systémů hlubokého učení již je možné vyvinout digitální „soubor životního cyklu“, který zvýší transparentnost životních cyklů produktů a zlepší tak oběhové hospodářství.

Soubor životního cyklu založený na cloudu umožňuje sdílet informace s výrobci i zpracovateli, aby se shromážděnými daty podpořil vývoj produktů se snadnější recyklací. Systém umělé inteligence navíc může kombinovat data ze souboru životního cyklu s daty senzorů z vysoce efektivního třídicího systému, čímž se bude zlepšovat přesnost a efektivita procesu třídění. V důsledku toho by bylo možné očekávat méně zmetků a vyšší kvalitu produktu.

Cílem je tedy využít AI ke zprůhlednění materiálových cyklů a tím k optimalizaci separace odpadu a digitální evidence životního cyklu (tzv. produktový pas). To má právě realizovat nástroj ReCircE, který má být zpřístupněn jako open source po skončení projektu letos v září 2023. Ten má umožnit zprůhlednit celý materiálový řetězec složitého produktu, jako je například pračka. Algoritmy strojového učení mají navíc co nejvíce pomoci separovat odpad podle typu. Cloudový záznam v podobě tzv. digitálního produktového pasu životního cyklu DLCP (Digital LifeCycle Passport), který je vytvořen a otestován právě v ReCircE projektu, má uchovávat všechny související informace o produktu a jeho životním cyklu.

Již během samotného výrobního procesu tedy mají být ze souboru životního cyklu uloženy informace o použitých materiálech a jejich vlastnostech, aby je bylo možné znovu snadno vyčíst / identifikovat a použít je pro zlepšení a zefektivnění procesu třídění, recyklace a materiálového zhodnocení.

Klíčové aspekty ReCircE projektu:

1. Síťování informací v průběhu životního cyklu produktu: DLCP spojuje výrobce a jednotným postupem zajišťuje a zjednodušuje komunikaci mezi aktéry. Díky integraci umělé inteligence lze zpětnou vazbu analyzovat a předvídat prostřednictvím zásahů aktérů. Výrobci tak mají možnost zapracovat zkušenosti z recyklace do svého dalšího vývoje produktu.
2. Třídění a recyklace odpadu na inteligentním základě: Pro třídění odpadu se projekt opírá o digitalizovaný systém třídění na bázi senzorů. Používají se senzory, které lze libovolně kombinovat (např. pro rozpoznávání barev a tvarů, detektory kovů a blízké infračervené senzory). Na základě informací z DLCP a použitých senzorů je pak proces třídění krok za krokem optimalizován. Za tímto účelem jsou pomocí metod strojového učení vytvářeny rozhodovací modely AI, které umožňují automatické generování specifických třídicích pravidel s přihlédnutím k základním informacím, jako je nekompatibilita materiálů.
3. Optimalizace materiálových cyklů pro větší efektivitu zdrojů: Cílem je integrovat data z DLCP a inteligentního třídění do metodiky hodnocení účinnosti zdrojů. To by mělo umožnit optimalizaci v rámci celého životního cyklu a všech relevantních zdrojů. Za tímto účelem mají být různé varianty designu produktu, hodnotových řetězců a recyklace optimalizovány v nástroji ve smyslu udržitelného ekologického a ekonomického řízení materiálových cyklů.

DLCP jsou podle National Institute of Standards and Technology (NIST) uloženy v hybridním cloudu a mohou být vytvořené, načtené a spravované prostřednictvím webové aplikace. Cloudová infrastruktura se skládá z komunitního cloudu a veřejného cloudu. Umožňuje všem relevantním aktérům s DLCP komunikovat na principu založeném na sofistikovaném konceptu rolí.

Existuje několik způsobů jak propojit DLCP s odpovídajícím fyzickým objektem. Pro první implementaci v případě, že fyzický objekt již existuje, je identifikován pomocí detekce objektů na základě strojového učení. S jeho pomocí je zvolena kategorie objektu a na jeho základě může být vystaven odpovídající DLCP. Tento přístup je však proveditelný pouze pro poměrně malý počet kategorií objektů. Pokud je třeba identifikovat mnoho různých typů objektů, jsou vhodnější řešení založená na markerech, jako jsou optické markery (např. QR kódy), RFID, chemické markery nebo přístupy založené na vodoznaku.

Efektivnost a důležitost DLCP lze ukázat na případu použití na třídicím stroji. Ten demonstruje, že DLCP může zlepšit procesy třídění odpadu. Systém DLCP je zde zkombinován s detekcí objektů využívající AI pro třídění odpadu z elektrických a elektronických zařízení (WEEE) na multisenzorovém třídiči.

Případ použití: Třídění elektroodpadu pomocí DLCP

Multisenzorová třídicí jednotka je vybavena třemi senzory pro detekci vlastností objektů:

• Kamery RGB line scan detekují barvy ve viditelném spektru světla.
• Hyperspektrální infračervená kamera (NIR) je schopna rozlišit materiálové charakteristiky polymerů, jako jsou plasty, papír nebo dřevo.
• Indukční senzor se používá k detekci kovů a jiných vodivých materiálů.

U této první implementace jsou snímky z RGB kamery přiváděny do detektoru objektů na bázi neuronové sítě, která rozpoznává typ každého tříděného zařízení.

Krok 1: Elektronické produkty s ukončenou životností specifikované německým nařízením ElektroG collection group 5, jako jsou routery, síťové přepínače, telefony, mobilní telefony a navigační zařízení jsou přiváděny do třídícího kroku 1, který odděluje nebezpečné materiály od zdravotně nezávadných. Zařízení, která obsahují problematické nebo nebezpečné látky nebo součásti, musí být před dalším zpracováním předem upravena. Jsou tedy vyhazována a přiváděna do následného specifičtějšího třídění. V tomto případě použití jsou vysunutá zobrazovací zařízení, jako jsou chytré telefony nebo navigační zařízení GPS. Ty jsou obvykle určeny pro mobilní použití a pravděpodobně obsahují baterie, které je podle německého práva (ElektroG) nutné před dalším zpracováním vyjmout. Ostatní tříděné produkty prochází systémem a jsou směrovány do procesu ruční demontáže nebo automatického rozmělňování. Technicky se pak v tomto kroku využívá fotek z třídicího systému, které jsou přiváděny do neuronové sítě, která detekuje typ produktů. Rozpoznaná kategorie zařízení se používá k dotazu na cloudovou platformu pro příslušný DLCP.

Krok 2: se pak následně zaměřuje na oddělení předmětů vysoké hodnoty, jako jsou chytré telefony, od ostatních zařízení s bateriemi, aby byly ošetřeny poloautomatickým procesem vyjmutí baterie. Zbývající tok produktů, tj. například zbytek zobrazovacích zařízení, je přiváděn do odděleného ručního vyjmutí baterie před ručním nebo automatickým zpracováním. Oddělené složky a materiály z různých proudů jsou pak roztříděny do prodejných frakcí. Technicky pak v tomto kroku poté, co byl typ zařízení detekován neuronovou sítí, poskytuje DLCP informace o koncentraci zlata a dalších cenných materiálů v daném předmětu. Podle těchto informací se rozhoduje o dalším následném třídění, například na zmíněná zařízení s vysokou hodnotou (ta, která obsahují značné množství zlata) a zařízení s nízkou a střední hodnotou.

Cílem ReCircE je umožnit třídění tak, aby se zvýšil podíl recyklátu v obalech. V projektu se již přímo v aplikaci testuje vylepšené třídění plastového odpadu pomocí metod třídění na bázi AI. Na jedné straně tento pilotní projekt v plastikářském průmyslu ukazuje potenciál AI pro oběhové hospodářství, na druhou stranu výsledky projektu má plánovaná pracovní skupina „Digital Life Cycle File“ přenést i do jiných sektorů.

Chytré systémy pro odpadové hospodářství: RFID a vážení

Správné nakládání s odpady je klíčem k udržitelnému rozvoji měst a obcí. S narůstající produkcí odpadu a důrazem na efektivitu se tradiční způsoby sběru a svozu stávají nedostačujícími. Moderní technologie, jako jsou RFID čipy a dynamické vážení, přinášejí revoluci v oblasti odpadového hospodářství. Díky nim mohou obce získávat přesná data, optimalizovat provoz a zavádět spravedlivé způsoby zpoplatnění.

Omezení tradičního systému:

• Nedostatek dat: Není jasné, kolik odpadu produkují jednotlivé domácnosti.
• Nízká motivace ke třídění: Paušální platby neodrážejí skutečné chování občanů.
• Zbytečné výjezdy: Nádoby jsou vyváženy, i když nejsou plné, což zvyšuje náklady a zátěž pro životní prostředí.

Obce často dostávají pouze agregovaná data - jednou měsíčně souhrnnou hmotnost jednotlivých složek komunálního odpadu spolu s fakturou od svozové společnosti. Chybí tak detailní informace o tom, jaký odpad, kde a kdy vznikl. Tím se ztěžuje plánování a kontrola systému.

Co přináší RFID technologie?

RFID (Radio Frequency Identification) čipy umožňují identifikaci každé odpadní nádoby. Každý čip je jedinečný a je přidělen konkrétní domácnosti nebo provozovně. Svozová vozidla jsou vybavena čtečkami, které při výsypu nádoby automaticky zaznamenají její identifikátor spolu s datem, časem a často i GPS souřadnicemi.

Hlavní výhody této technologie zahrnují:

• Detailní evidenci každého výsypu.
• Transparentnost systému.
• Možnost nastavení spravedlivých poplatků na základě skutečné produkce odpadu.
• Prevenci zneužívání systému - například zamezení výsypu cizích nádob.

RFID čipy mohou mít různý dosah signálu - pro přesné měření se využívají čipy s krátkým dosahem (do 30 cm), aby nedocházelo k omylům při sběru dat.

Vážení odpadu při výsypu

Moderní svozová vozidla jsou vybavena vážicí technikou - buď dynamickou (vážení při výsypu), nebo statickou (před a po naložení). Data o hmotnosti jsou automaticky propojena s identifikací nádoby pomocí RFID.

Tento systém přináší přesná data o produkci odpadu, umožňuje sledování trendů v produkci a třídění, zajišťuje efektivnější plánování svozových tras a zpřesňuje fakturaci. Přesnost vážení je klíčová - někdy může dojít k rozdílům mezi součtem jednotlivých vážení a celkovou hmotností odpadu v autě. Tyto rozdíly je možné zohlednit pomocí koeficientů nebo rozpočtů.

Sledování všech druhů odpadu

RFID a vážicí systémy nejsou omezeny pouze na směsný komunální odpad. Umožňují detailní evidenci i dalších složek: plastů, papíru, bioodpadu, skla, kovů a elektroodpadu. Takto podrobná data pomáhají zvyšovat míru třídění, plánovat kapacity sběrných míst a zařízení a lépe naplňovat cíle v oblasti nakládání s odpady.

Jak systém funguje v praxi:

1. RFID čipování nádob: Každá nádoba je opatřena čipem s unikátním kódem.
2. Pasportizace: Zaznamenání, kde se nádoba nachází, komu patří, jaký je její objem a druh odpadu.
3. Svozová technika: Vozidla jsou vybavena čtečkami, váhami a GPS.
4. Automatizovaný sběr dat: Při každém výsypu se data odesílají do centrálního systému.
5. Zpracování dat: Informace se analyzují a třídí.
6. Výstupy: Obce získávají přehledné statistiky, fakturační podklady i evidenci odpadů.

Přínosy pro samosprávy

Zavedením chytrých technologií získávají obce nástroje pro lepší kontrolu nad celým systémem nakládání s odpady. Díky přesným a pravidelným datům lze efektivněji plánovat, řídit a vyhodnocovat činnosti. Poplatky mohou být nastaveny spravedlivě - podle skutečného množství odpadu, podobně jako je tomu u vody či elektřiny.

Optimalizace tras vede k úspoře nákladů na pohonné hmoty i menšímu opotřebení techniky. Zavedení motivačního systému poplatků podporuje odpovědné chování občanů - kdo třídí více, často zaplatí méně. Automatizace sběru dat navíc zjednodušuje administrativu - výstupy lze snadno využít pro zpracování hlášení do ISPOP či reporty pro EKO-KOM.

Výzvy implementace

Zavedení systému však přináší i určité výzvy. Mezi nejčastější patří vyšší počáteční investiční náklady na technologie (čipy, váhy, software), nutnost školení pracovníků obce i svozových společností a potřeba správné komunikace směrem k veřejnosti. Osvěta mezi obyvatelstvem je klíčová - lidé by měli rozumět nejen tomu, jak systém funguje, ale i proč je pro obec i životní prostředí přínosný.

Přestože začátek může být náročný, výhody v delším horizontu převažují. Úspory, transparentnost a vyšší kvalita dat dělají ze systému výhodnou investici.

Podpora legislativy a evidence

Podle zákona o odpadech č. 541/2020 Sb. mají obce povinnost vést průběžnou evidenci odpadů. Automatizované systémy sběru dat tuto povinnost zásadně usnadňují. Informační systémy jako ENVITA Obec umožňují elektronické vedení evidence, generování výkazů a přehledů, a jejich automatické odeslání příslušným institucím. Tím se výrazně snižuje administrativa a zvyšuje spolehlivost dat.

Směřování k oběhovému hospodářství

Moderní technologie mění pohled na odpad. Místo problému se stává zdrojem, který lze dále využít. RFID a vážení podporují přechod na oběhové hospodářství, kde se odpady recyklují a opětovně využívají. Data hrají zásadní roli - bez nich není možné systém řídit, optimalizovat ani měřit jeho výkonnost. Chytrá data tak nejsou jen administrativní nutností, ale základním nástrojem moderního přístupu k nakládání s odpady.

Automatická třídicí linka v Brně

Je to už rok, co funguje automatická třídicí linka. Brnu přinesla kvalitnější separaci odpadu, zejména plastu. Automatická linka nás také zároveň „donutila“ třídit malino jinak, než tomu bylo před ní. V rámci ČR je brněnská linka na třídění odpadu ojedinělá především vysokou mírou automatizace. Základem technologie je soustava optických senzorů, které vytřídí komodity dle jejich typu, tvaru a barevnosti. S železnými a neželeznými kovy si zase poradí magnetické separátory.

„Velkou předností brněnské linky je čistota třídění. Už první měsíce provozu nám potvrdily, že linka bude splňovat očekávané parametry. Účinnost třídění jednotlivých komodit se pohybuje od 88 % u kovů a okolo 95 % u plastového odpadu,“ zdůrazňuje Pavel Urubek, předseda představenstva SAKO Brno.

Moderní zařízení automatizované třídicí linky SAKO Brno aktuálně při dvou směnách vytřídí okolo 230 tun materiálu týdně. K následné recyklaci se připraví ve srovnání s předchozí ručním dotřiďováním zhruba šestinásobně vyšší množství různých druhů plastových obalů. „Za velmi pozitivní signál považujeme, že o třídění v naší lince projevují zájem také další obce Jihomoravského kraje.

tags: #automatizace #třídění #odpadu #technologie

Oblíbené příspěvky:

• Proměna odpadu v příležitost - knižní tip
• Emise vozidel TDI
• Chempark Litvínov a životní prostředí
• Proč používat ekologickou kosmetiku pro děti?
• Kovové koše s víkem - recenze