Dobbiamo disperatamente fare più compost per salvare il mondo; Come l’IA e i dati possono aiutare

Utilizzo IA e dati per salvare il mondo con il compost

Il mondo ha un problema di rifiuti – e sta peggiorando di giorno in giorno. Si prevede che i rifiuti raggiungeranno 3,4 miliardi di tonnellate all’anno a livello globale entro il 2050, rispetto alle 2 miliardi del 2016. I rifiuti sono un contributore importante ai cambiamenti climatici; le discariche sono una delle principali fonti di emissioni di gas serra. E questo succede anche se riesci a trovare delle discariche; alcuni stati stanno già iniziando a esaurirsi.

Molti guardano al riciclaggio come soluzione al problema dell’inquinamento da plastica, ma il riciclaggio lascia molto a desiderare, soprattutto per l’imballaggio in plastica, la fonte di rifiuti a più rapida crescita. Più del 90% di tutta la plastica, “riciclabile” o meno, finisce nelle discariche, aggravando ulteriormente il nostro problema dei rifiuti. Gran parte di essa diventa microplastiche, creando rischi ambientali e sanitari ancora maggiori.

È evidente che questa situazione non può continuare – e una soluzione che potrebbe aiutare a ridurre la quantità di rifiuti che intasano il mondo è l’implementazione su larga scala del compostaggio, soprattutto per i prodotti alimentari e gli imballaggi. Oggi solo il 27% degli americani ha accesso a programmi di compostaggio. Questo deve cambiare; e sta iniziando a cambiare: insieme agli investimenti pubblici nel settore del compostaggio, la tecnologia avanzata, inclusa l’IA, sta giocando un ruolo sempre più importante nel rendere il compostaggio più efficiente e in grado di gestire facilmente i materiali compostabili in plastica; sviluppando nuovi materiali compostabili; e persino aiutando a cambiare il comportamento dei consumatori.

Tecnologia di selezione alimentata da intelligenza artificiale e visione computerizzata e compostaggio robotico

Quando i camion di rifiuti arrivano presso gli impianti di compostaggio, i contenuti devono essere selezionati, assicurandosi che non ci siano contaminanti che possano interrompere il processo di compostaggio o produrre compost di bassa qualità. Questa selezione è spesso un processo manuale ed costoso. Ma l’IA sta cambiando tutto questo; dotati di visione artificiale, i sistemi di selezione robotizzati possono rimuovere rapidamente i contaminanti dai camion di rifiuti compostabili. Ciò consente agli impianti di compostaggio di accettare più rifiuti in generale e di risparmiare sui costi e sui tempi di selezione. Ad esempio, da quando la città di San Antonio, in Texas, ha iniziato a utilizzare tale sistema di selezione robotizzata l’anno scorso, non ha ancora respinto un carico di rifiuti organici; prima di questo sistema, l’impianto di compostaggio respingeva i rifiuti che probabilmente contenevano anche piccole quantità di contaminanti perché semplicemente non valeva la pena selezionarli.

La tecnologia avanzata di imaging può anche essere utilizzata per selezionare i rifiuti presso gli impianti generali, identificando materiali compostabili e indirizzandoli ai canali appropriati. Un modo per raggiungere questo obiettivo è l’utilizzo del watermark digitale, in cui piccoli watermark posizionati sugli imballaggi e su altri prodotti per i consumatori vengono letti da un sistema avanzato di visione artificiale, che quindi seleziona automaticamente i rifiuti nel flusso appropriato. Questi watermark sono particolarmente importanti per aiutare più compostatori ad accettare la plastica compostabile; poiché consentono loro di distinguere rapidamente tra plastica compostabile e plastica non compostabile, che appaiono molto simili all’occhio umano.

Il watermark digitale è una soluzione che richiede la cooperazione dell’industria dell’imballaggio compostabile, nonché dei compostatori e delle aziende locali di gestione dei rifiuti che sovrintendono al compostaggio. Funzionerà perfettamente se i produttori di tale imballaggio accetteranno di utilizzare questi marchi e se i compostatori avranno l’attrezzatura per leggerli. Credo che sia possibile.

Anche senza il watermark digitale, esiste una tecnologia di intelligenza artificiale basata sulla visione computerizzata che può identificare i materiali compostabili, compresi i materiali plastici. La tecnologia avanzata di selezione è particolarmente importante per promuovere l’uso della plastica compostabile, poiché può anche indirizzare le plastiche compostabili nelle condizioni di compostaggio corrette, che spesso possono differire da quelle richieste per gli avanzi alimentari o del giardino, contribuendo a rendere le cose più efficienti per i compostatori. Ad esempio, una squadra del Regno Unito ha sviluppato un sistema basato su sensori che seleziona i compostabili in base al tipo, ai requisiti del sistema di compostaggio e al tempo necessario per il compostaggio. Il sistema utilizza una tecnologia chiamata imaging iperspettrale (HSI), che utilizza un imaging avanzato per esaminare i rifiuti, analizzandoli mediante analisi chimiche e fisiche. L’apprendimento automatico viene applicato ai rifiuti in entrata, con il sistema che migliora le sue capacità di selezione man mano che nuovi rifiuti entrano nel sistema – tanto che il sistema ha un tasso di precisione del 99%, con tutti i materiali compostabili elaborati nel modo più efficiente possibile.

Accelerare il compostaggio e la scoperta di nuovi materiali compostabili

Per quanto riguarda il processo di compostaggio stesso, i sensori, insieme alla visione artificiale basata sull’IA, possono anche monitorare le condizioni come calore e umidità, assicurando che siano ideali per far progredire il processo di compostaggio e apportando aggiustamenti immediati per garantire un compostaggio più rapido e di migliore qualità. L’IA può prevedere quando il compostaggio sarà pronto, un altro fattore chiave per rendere il processo più efficiente e produrre un prodotto di qualità costante, cosa importante per gli agricoltori che acquisteranno questo prodotto finale.

Certo, alla base di tutto questo c’è lo sviluppo di plastica compostabile, un settore in cui l’IA e l’apprendimento automatico possono dare un importante contributo. Secondo i ricercatori, c’è ancora molto da scoprire sulla relazione tra i polimeri, che compongono le plastiche, e la biodegradazione. L’apprendimento automatico può aiutare ad accelerare l’analisi e la classificazione dei polimeri esistenti e lo sviluppo di nuovi polimeri. Espandere la libreria di polimeri disponibili per l’imballaggio compostabile è fondamentale, poiché ciò consentirà di ridurre i costi e offrire più scelte per le caratteristiche dell’imballaggio. Ad esempio, come abbiamo visto nel nostro lavoro, alcuni marchi possono avere bisogno di un imballaggio con una maggiore resistenza alla penetrazione rispetto ad altri. Anche noi stiamo integrando un sistema di progettazione degli esperimenti e di gestione dell’IA per accelerare la ricerca e lo sviluppo e la personalizzazione dei diversi prodotti di imballaggio per soddisfare al meglio le esigenze dei consumatori, così come i requisiti di compostabilità.

I vantaggi della tecnologia avanzata vanno oltre l’imballaggio. L’IA e la visione artificiale possono anche aiutare a creare set di dati su quanto cibo i consumatori sprechino. Questo può essere utilizzato per modificare il comportamento dei consumatori, che è uno dei fattori più importanti per ridurre l’impatto sull’ambiente. Ad esempio, l’Oregon State University sta sviluppando contenitori per il compostaggio intelligenti che utilizzano la visione artificiale per monitorare quanto cibo commestibile i consumatori sprechino. Mentre gli sprechi sono attentamente monitorati in altre parti delle catene di approvvigionamento agricolo e alimentare, gli sprechi dei consumatori non sono attentamente monitorati e non sono ben compresi.

Ci sono numerosi motivi per cui il compostaggio è la soluzione definitiva per ridurre i rifiuti e la plastica che intasa le discariche e contribuisce alle emissioni di gas serra, nonché ad altri rischi ambientali e sanitari. La tecnologia potrebbe aiutare il compostaggio a fare qualche passo in più, aprendo la strada a un futuro più promettente per il pianeta e per l’umanità.