זיהוי חכם של פסולת

מחקר חדש מציג שימוש בטכנולוגיית דימות היפרספקטרלי (Hyperspectral Imaging) כדי לזהות חומרים בפסולת העירונית שאפשר למחזר או להפיק מהם אנרגיה. חיישנים אופטיים מתקדמים קולטים את ספקטרום האור ברמת כל פיקסל בתמונה. כך נוצרת "טביעת אצבע" ספקטרלית ייחודית לכל חומר, גם אם הוא אינו מזוהה בעין האנושית.

לדברי פרופ' לוקנדרה פאל (Lockhendra Pal) מאוניברסיטת צפון קרוליינה (NC State) שהוא אחד ממחברי המחקר, "דימות היפרספקטרלי מאפשר לנו לראות מה שעיניים אנושיות או מצלמות רגילות לא מסוגלות לראות. אנחנו מסוגלים ללכוד בזמן אמת תמונות של כמויות גדולות של פסולת, ברמת פירוט של פיקסלים, ולזהות חומרים על בסיס ההחזר הספקטרלי שלהם."

מעבר לזיהוי החומר, אפשר לקבוע את הכמות שלו ואם הוא מזוהם. מידע זה הופך את תהליכי המיחזור לחסכוניים מבחינה כלכלית ויעילים יותר. העין האנושית רואה את תחום ה־RGB (400 עד 700 ננומטר), ואילו דימות היפרספקטרלי קולט אור עד 2,500 ננומטר, כולל טווח אינפרה־אדום קרוב וקצר־גלי. הנתונים הרבים שנוצרים מוזנים לאלגוריתמים של למידת מכונה שמסוגלים להבחין בין חומרים דומים.

תועלות ויישום

השימוש בדימות היפרספקטרלי במיון פסולת מעניק יתרונות סביבתיים ממשיים. הטכנולוגיה מאפשרת להפחית את כמות הפסולת המגיעה לאתרי האיסוף באמצעות זיהוי מדויק של חומרים הניתנים למיחזור או לשימוש חוזר, ובכך מצמצמת פליטת גזי חממה ותופעות של חלחול מזהמים לקרקע ולמי התהום. היכולת להבחין בין חומרים על פי ההרכב הכימי שלהם מבטיחה שימוש יעיל יותר במשאבים, הפקה מרבית מכל חומר ומניעת "זיהום הדדי" בזרמי המיחזור, מה שתורם לאיכות גבוהה יותר של מוצרים ממוחזרים.

השיטה גם מפחיתה את התלות בחומרי גלם בתוליים ומעודדת כלכלה מעגלית של חומרים שחוזרים לשרשרת הייצור במקום להתבזבז. תהליך המיחזור המדויק גם חוסך אנרגיה בהשוואה לייצור חדש של פלסטיק, נייר או מתכת - תהליך עתיר אנרגיה ומזהם יותר.

דוגמה לכך היא כוסות קפה חד־פעמיות שמשלבות נייר ופלסטיק. כיום פחות מאחוז אחד ממיליוני הכוסות שנזרקות מדי שנה עובר למיחזור. באמצעות "קוביית נתונים" (Data Cube) הנוצרת בדימות היפרספקטרלי אפשר להבדיל בין סוגי הנייר שמרכיבים את הכוס, לזהות את ההרכב הכימי המדויק ולהתאים לכל מרכיב את מסלול המיחזור היעיל ביותר.

החוקרים במחקר פועלים ליצירת אחת הספריות הגדולות בעולם של תמונות ונתוני דימות היפרספקטרלי של פסולת עירונית. המאגר הפתוח כבר כולל יותר ממיליארד פיקסלים ספקטרליים עם מידע בסיסי (מטא־דאטה) מפורט, וישמש כלי שימושי לרשויות מקומיות, למיתקני מיחזור ולחוקרים.

יישום טכנולוגיה זו עשוי לשפר מאוד את מערכות המיון האוטומטיות, להגדיל את כמות החומרים הממוחזרים, להפחית את הפסולת שמגיעה למטמנות ולתמוך במעבר לכלכלה מעגלית ובת־קיימה.

לפרטים נוספים

"קוביית מידע" תלת־ממדית שמייצרת התוכנה