Наверх
3 августа 2021

Пора прибраться: есть ли будущее у проектов по сбору мусора из Мирового океана

U-образные ловушки для сбора отходов с поверхности океана

© The Ocean Cleanup / Abaca Press / Vostock Photo

В начале марта одна команда ученых разработала алгоритм, с высокой точностью распознающий скопления пластикового мусора на поверхности моря, а другая построила компьютерную модель, уточняющую механизм формирования мусорных пятен в центре океанов. Со временем подобных открытий, весьма обнадеживающих экологическое сообщество, становится все больше. С одной стороны, проблема загрязнения планеты пластиком требует срочного решения. С другой, в ближайшие годы ожидается бум инвестиций в ClimateTech, и ликвидация плавучих свалок может стать важным сегментом этого рынка.

Впрочем, для этого существующим разработкам в этой сфере необходимо преодолеть ряд технологических барьеров. «Профиль» рассказывает, какие решения уже найдены и в чем их недостатки.

Надежда на роботов

Самым известным из существующих проектов является The Ocean Cleanup, основанный голландцем с хорватскими корнями Бояном Слатом. Он озаботился проблемой загрязнения океана в 16-летнем возрасте, когда плавал с аквалангом в Средиземном море. В 2012 году в качестве школьного проекта Слат разработал идею механизированной ловушки для мусора. Позже, прославившись в Сети и собрав $3 млн с помощью краудфандинга, Слат представил ее «взрослый» вариант – плавучую U-образную установку длиной 600 метров (System 001). Ее ключевым свойством стала автономность: конструкция перемещается вместе с океаническими течениями, захватывая попадающийся на пути мусор, а раз в два месяца специальное судно буксирует его к берегу и очищает.

Первый заплыв, правда, оказался неудачным: в 2018 году ловушка собрала несколько тонн мусора, но не выдержала его тяжести и распалась надвое. После ремонта в 2019 году она заработала снова. Затем в The Ocean Cleanup анонсировали усовершенствованную версию установки, способную удерживать накопленный мусор в течение долгого времени (System 002). В планах организации – построить 60 таких систем и до конца 2021 года пойти «в атаку» на Тихоокеанское мусорное пятно.

«Умная» корзина Seabin для очистки океана

Peter Parks / AFP / East News

Именно беспилотные технологии дают надежду на осуществление подобных проектов: на ручную очистку океана человеческих ресурсов точно не хватит. В этом же направлении развивается творческая мысль изобретателей из Австралии Эндрю Тертона и Пита Цеглински.

В 2016 году они собрали через краудфандинг $276 тыс. и разработали ловушку для мусора в другом форм-факторе. Устройство под названием Seabin («Морская корзина») представляет собой мусорный контейнер, устанавливаемый на побережье: он всасывает воду электронасосом, задерживает внутри отходы, а воду выпускает обратно.

К началу 2021 года установлено свыше тысячи контейнеров в портах 53 стран, собрано 35 млн пластиковых объектов (ежедневный «урожай» – около 4 тонн мусора). При этом каждый Seabin является «умным» девайсом. Он передает сведения о количестве и составе мусора в облачное хранилище – так создатели проекта надеются накопить базу данных для экологических исследований. А отличать пластик от других объектов помогают нейросети.

Еще один морской робот-пылесос разработан в рамках проекта SeaVax. Он представляет собой 44-метровую автономную баржу с мусоросборником и контейнером вместимостью 150 тонн. Предполагается, что для работы SeaVax будет достаточно электричества, вырабатываемого с помощью размещенных на корпусе солнечных панелей. Правда, у авторов идеи из британской компании Bluebird Marine Systems возникли сложности с финансированием, и дальше уменьшенного прототипа SeaVax пока не продвинулся.

Экология должна быть экономной: что стоит за бумом инвестиций в ClimateTech

Также существуют проекты речных установок по отлову мусора: мол, зачем искать пластик в открытом море, если можно заранее преградить ему путь? В 2019 году в Италии был продемонстрирован мусорный шлюз SEADS, созданный инженерами Фабио Далмонте и Мауро Нардоччи. Его установили в русле реки Ламоне, проверили эффективность, и теперь авторы SEADS договариваются о развертывании технологии в Китае и Индонезии. До 2030 года они рассчитывают установить такие барьеры на 10 крупных реках, поставляющих в океан львиную долю всего мусора.

В The Ocean Cleanup также выразили намерение заняться реками, в 2019 году представив автономное судно-мусоровоз на солнечных батареях The Interceptor («Перехватчик»). Сейчас три таких судна работают на реках Индонезии, Малайзии и Доминиканской Республики, четвертое вскоре должны запустить во Вьетнаме. В планах проекта Бояна Слата ни много ни мало охватить «Перехватчиками» 1000 рек. Всего же основатель The Ocean Cleanup надеется сократить объем курсирующего по рекам мусора на 80%, а пять крупнейших океанических мусорных пятен ликвидировать к 2040 году на 90%.

Речная платформа The Interceptor

Utrecht Robin / Abaca Press / Vostock Photo

Капля в море

Можно ли верить подобным заявлениям? В прошлом году эффективность U-образных мусорных ловушек оценили ученые из Университета Эксетера (Великобритания). Согласно их выводам, если 200 таких установок будут работать без остановки 130 лет, они смогут собрать 44,9 тыс. тонн пластиковых отходов – менее 5% от общего количества.

«Это капля в море, – комментирует «Профилю» эксперт проекта «Ноль отходов» Greenpeace России Дмитрий Нестеров. – Не отрицаю полезность подобных технологий, но пока нет предпосылок к их масштабному внедрению. А значит, проблему, требующую срочных действий, они глобально не решают».

Загрязнение планеты пластиком чревато катастрофой, масштабы которой сложно просчитать

Экологи обращают внимание на то, что механический сбор мусора с поверхности водоемов сложно реализовать. Во-первых, есть риск повреждения водорослей, планктона и других живых организмов. Во-вторых, непонятно, как будет организован процесс с точки зрения логистики. Установка заграждений на крупнейших реках мешает судоходству. В океане же мусор постоянно мигрирует. Год назад ученые Института океанологии РАН установили, что характер этих миграций сложнее, чем представлялось ранее. «Пластик проявляет в океане специфические свойства. Его характеристики со временем меняются в зависимости от условий окружающей среды. Точно предсказать пути его переноса и места накопления пока не удается», – рассказала СМИ один из авторов исследования Ирина Чубаренко.

В этой ситуации первостепенной задачей становится поиск технологий, помогающих идентифицировать морские свалки. Большие надежды возлагаются на съемку из космоса: вывод новых спутниковых группировок со временем позволяет получать детализированные, часто обновляемые снимки малонаселенных уголков планеты.

Перспективной выглядит и разработка беспилотных судов для изучения мусорных пятен. Одним таким проектом занимается компания ProMare с помощью ИТ-гиганта IBM. Недавно она представила судно Mayflower с системой управления на основе искусственного интеллекта (ИИ). На апрель этого года запланирована его первая миссия – пересечение Атлантики. Также исследовательские лодки-роботы, способные анализировать химический состав воды, создают Массачусетский технологический институт и Океанографический институт в Вудс-Холле. Их программная часть была готова в 2019-м.

Вообще новости о достижениях ИИ на экологическом поприще поступают регулярно. В феврале фонд Sufrider запустил приложение для смартфонов Plastic Origins. От неравнодушных пользователей просят только фотографировать скопления мусора в воде. Все остальное ИИ-алгоритмы сделают сами: по геолокации определят местоположение свалки, проанализируют ее характеристики, внесут в базу данных. Как рассчитывают разработчики, итогом должна стать сводная карта всех загрязненных водоемов вблизи населенных пунктов. В мартовском номере журнала Environmental Pollution свою ИИ-разработку описали специалисты из Барселонского университета: используя данные аэрофотосъемки с беспилотников, алгоритм определяет площадь и массу мусорных пятен с точностью 80%.

Достигли дна

Но и такие технологии не гарантируют решения проблемы. Дело в том, что образ пластиковой бутылки, плавающей на поверхности, как поплавок, вводит в заблуждение. Распадаясь на отдельные фрагменты, пластик тонет. В 2018 году японские исследователи нашли обрывки полиэтиленового пакета даже на дне Марианской впадины.

©

В 2020-м вышло исследование австралийского научного агентства, в котором была предпринята первая попытка оценить объем подводных свалок. Итог неутешительный: на глубинах залегает от 9 до 16 млн тонн пластмассы, в 25 раз больше, чем предполагалось до этого. Авторы прошлогоднего доклада международной организации Ocean Panel вовсе пришли к выводу, что доля видимых пластиковых отходов в океане составляет всего 3%.

Отдельный вопрос – что делать с микропластиком? В эту категорию попадают мельчайшие полимерные частицы, измеряющиеся нанометрами (максимальный размер – 5 мм в длину). По данным группы ученых, опубликованным в журнале Nature в марте 2018 года, 94% пластиковых фрагментов в Тихоокеанском мусорном пятне составляет именно микропластик.

В Европейском химическом агентстве рассчитали, что, если собрать весь пластиковый «песок» в океане вместе, его площадь вшестеро превысит то самое пятно. Разумеется, это сугубо приблизительные оценки: истинный объем распыленного по планете микропластика остается загадкой.

Поиск решений по удалению микропластика из окружающей среды также ведется, но здесь разработки находятся на более ранней стадии. Так, в 2019 году ирландский изобретатель Фионн Феррейра получил приз на конкурсе Google Science Fair за выведенный рецепт жидкости с магнитными свойствами. В ходе эксперимента он доказал, что фильтр с нанесенной смесью масла и ржавчины способен уловить 88% циркулирующего в воде микропластика. Феррейра рассчитывает внедрить свою технологию в существующие системы очистки сточных вод.

Подобные идеи не единичны. Биолог Марк Уорд в рамках проекта Sea Turtles Forever Blue Wave просеивает песок с пляжей США с помощью наэлектризованного экрана, улавливающего частицы пластмассы. В Центре технических исследований Финляндии VTT придумали технологию сбора полимеров с помощью фильтра из наноцеллюлозы. А японский концерн Suzuki пообещал снабдить антипластиковыми фильтрами двигатели будущих моделей гидроциклов.

Автор самой радикальной идеи – канадский океанолог Хуан Хосе Алава. Он предлагает культивировать для борьбы с микропластиком «живых пылесосов» – особые виды бактерий, способные расщеплять синтетический материал.

©

Читать полностью (время чтения 6 минут )
Избранные статьи в telegram-канале ProfileJournal
Больше интересного на канале Дзен-Профиль
Самое читаемое
03.08.2021