У Великих озер есть проблема пластикового загрязнения — могут ли роботы помочь их очистить?

В мутных водах озера Онтарио недалеко от гавани Торонто поток мусора приближается к круглому трубчатому устройству, плавающему в воде. Кусок белого пенопласта ударяется о край устройства. Затем одним плавным движением он кувыркается через край. Усики морских растений, окружающие пустошь, похоже, что пенопласт мог войти в портал в подводный мир. Вместо этого устройство является воротами к менее мистическому, но жизненно важному пункту назначения: мусорной свалке.

«По сути, это похоже на плавучий мусорный бак», — говорит Челси Рохман, профессор экологии и эволюционной биологии в Университете Торонто, которая с 2019 года работала с командой университета над сбором мусора в озере Онтарио с помощью таких баков. берег, устройство, называемое Seabin, использует двигатель для создания вихря, который мягко втягивает плавающие отходы с радиуса 160 футов, а затем собирает мусор в прикрепленной корзине.

Через Великие озера, которые простираются от Дулута, штат Миннесота, до границы между Соединенными Штатами и Канадой на севере Нью-Йорка, десятки контейнеров Seabin теперь работают вместе с фильтрами ливневой воды в рамках трансграничного проекта, получившего название «Очистка от пластика Великих озер». В середине сентября к ним также присоединились беспилотные летательные аппараты для сбора водных отходов и передвижные роботы-уборщики пляжей — все для того, чтобы убрать часть мусора. 22 миллиона фунтов пластика которые ежегодно попадают в озера и помогают таким исследователям, как Рохман, понять проблему отходов озер.

«Мы знаем, что количество мусора, которое у нас есть, требует больше энергии, чем силы людей, которые у нас есть», — объясняет Рохман. Хотя местные группы десятилетиями организовывали уборку пляжей, люди не могут убирать мусор 24 часа в сутки, как устройства, и не могут собирать крошечные кусочки, которые могут улавливать машины.

Стоя на берегу озера Онтарио, где мимо проносятся трамваи Торонто, Рохман указывает на переполненный муниципальный мусорный бак вдоль тротуара — один из нескольких источников мусора в озере. Муниципальные канализационные системы, промышленные разливы, ливневые стоки, прогулочные лодки и пляжные отходы, а также сельскохозяйственный мусор также попадают в озера. В одном мусорном ведре зубные щетки, аппликаторы тампонов, зубные нити, шнурки для обуви, очки, пищевые отходы и шприцы обвиты усиками морских растений. Между листьями торчат крошечные кусочки пластика.

В озерах, которые являются основным источником питьевой воды для 40 миллионов человек, эти отходы разлагаются, превращаясь в микроскопические кусочки пластика и мусора, которые затем поедаются рыбами, засасываются в близлежащие водоочистные сооружения или вытаскиваются на берег или в океан. Когда рыба потребляет пластик, он может выделять химические вещества, такие как красители и антипирены, раздражая и потенциально повреждая их пищеварительную систему. В крупной спортивной рыбе, такой как озерная форель или лосось, Рохман ожидает найти сотни кусочков пластика. Микропластик также был обнаружено в питьевой воде в регионегде многие водоочистные сооружения плохо оборудованы для фильтрации крошечных частиц. (Риск потребления микропластика для человека остается неяснымхотя исследователи продолжают исследовать потенциальную проблему.)

После захвата такими исследователями, как Рохман, каждый кусок мусора становится еще одной точкой данных. Летом каждый день ученики вытаскивают мусорные баки, чтобы пересчитать, классифицировать и выбросить их содержимое. «Они знают, сколько окурков мы собираем, сколько соломинок мы собираем, сколько пенопластовых контейнеров мы собираем», — говорит Рохман. В некоторые дни улов оказывается более удивительным — этим летом студенты пересчитали кусочки мясных деликатесов, старую обувь и, однажды, кокосовый орех в Seabins.

Seabin собирает в среднем 28 граммов отходов каждый день. «Это будет звучать как небольшое число, потому что пластик легкий», — говорит Рохман. Этот вес составляет от пары сотен до 2000 штук микропластика, а также несколько кусков более крупных отходов. Этим летом Рохман ожидает, что ее команда удалит количество пластика, эквивалентное 7000 пластиковых бутылок с водой, и это только в 12 контейнерах, за которыми наблюдает университет, что составляет лишь небольшую часть устройств, развернутых на 45 маринах в районе Великих озер.

От северных берегов озера Верхнее в Тандер-Бей, Онтарио, до гавани Буффало, штат Нью-Йорк, всего в нескольких минутах езды от Ниагарского водопада, морские контейнеры, подобные тем, что в гавани Торонто, развернуты в 44 других местах, как правило, в эксплуатации с мая. до ноября. Эти бункеры контролируются не исследователями, а владельцами пристаней или местными организациями. Партнеры на площадках-участниках взвешивают и утилизируют содержимое мусорных баков по мере их наполнения и проводят полный аудит характеристик отходов от пяти до десяти раз в год. На многих пристанях также установлены корзины для отстойников, называемые LittaTraps, которые устанавливаются внутри ливневых стоков для сбора отходов до того, как они попадут в систему озер. В период с 2020 по 2021 год технология проекта захватила более 74 000 единиц мусора, и команда ожидает, что это число будет увеличиваться по мере того, как они продолжают работать с пристанями и муниципалитетами в регионе.

В сентябре к парку техники для сбора мусора присоединились дрон для сбора мусора и робот-уборщик пляжей. Устройства, созданные французской технологической компанией The Searial Cleaners, собирают отходы с озер и пляжей, работая как дистанционно, так и автономно. По словам Клэр Тувье, исполнительного директора компании, передвижные роботы также являются ключевыми инструментами взаимодействия с общественностью. «Вот почему этот робот должен был быть сексуальным, крутым и забавным, а также иметь крутое имя — это чрезвычайно эффективные инструменты, когда дело доходит до повышения осведомленности», — говорит она.

Тем не менее, технология остается реактивным подходом. Роботы могут помочь очистить озера, но человеческий выбор в отношении того, сколько пластика производить, потреблять и выбрасывать, лежит в основе проблемы мусора Великих озер. Их изменение будет ключом к любому долгосрочному решению, говорит Мелисса Де Янг, директор по политике и программам канадской некоммерческой организации Pollution Probe, одного из главных спонсоров проекта. «Мы делаем все возможное, чтобы удалить пластик из воды, но мы знаем, что одни только технологии не решат проблему», — объясняет она. «Данные, которые мы собираем, действительно важны, потому что они, во-первых, дают представление о масштабах проблемы».

Например, если крупные частицы макропластика попадают в устройства для улавливания в определенной области, это может указывать на то, что близлежащие сообщества могут не иметь легкого доступа к объектам для утилизации или могут быть не информированы о том, почему важна надлежащая утилизация отходов. В качестве альтернативы, если небольшие пластиковые детали, используемые для создания других продуктов, называемые предпроизводственными гранулами или гранулами, более распространены, это может указывать на то, что где-то выше по течению производитель может неправильно утилизировать свой мусор.

Собранные отходы затем информируют группу о подходе к местным решениям, будь то начало новой образовательной кампании, встречи с политиками или защита новых отраслевых мандатов. В прошлом году команда консультировалась по новому закону Онтарио, который требует, чтобы пена, используемая для строительства плавучих доков для коттеджей и пристаней для яхт, была полностью закрыта, чтобы она не разрушалась в воде. Группа также внесла свой вклад в предложенное законодательство, включающее требования к фильтрам на стиральных машинах для предотвращения попадания микроволокон в канализационную систему в Онтарио и более строгие законы, касающиеся утилизации пластика перед производством в Иллинойсе.

«Когда мы обращаемся к политикам правительства, когда мы обращаемся к промышленным предприятиям в регионе, когда мы обращаемся к другим, чтобы сказать: «Послушайте, у нас здесь проблема, и нам нужно ее решить», имея эти локализованные данные, имея региональные данные действительно помогают нам в таких беседах с точки зрения привлечения внимания людей и реальной мотивации их к действию», — говорит Марк Фишер, глава Совета по Великим озерам, двунациональной организации, которая также финансирует проект.

Другие исследователи в регионе также надеются на новые технологии в озерах. Ни одна инициатива не сможет собирать 22 миллиона фунтов пластика из Великих озер каждый год, но проект, который может мотивировать общественность и политические действия, может иметь колоссальные результаты, объясняет Тимоти Холейн, профессор биологии Чикагского университета Лойолы, который работал над отдельными проектами по очистке озера, но не участвует в этом. Когда дело доходит до Seabins, «их индивидуальная площадь довольно мала», — говорит Хёлейн. «Но на коллективной основе это действительно может иметь значение».

По мере того, как стратегия приносит успех в регионе, ее уроки начинают распространяться далеко за пределы берегов Великих озер. Рохман и его команда из Университета Торонто объединились с некоммерческой экологической группой Ocean Conservancy, чтобы основать Международную сеть ловушек для мусора, которая работает с группами от Фиджи до Флориды, чтобы помочь разработать больше стратегий по отлову мусора. Везде, где мусороуловители собирают отходы, следует сбор данных.

По словам Рохмана, все это является частью цели достижения будущего, в котором источники пресной воды, такие как Великие озера, больше не являются зонами сброса отходов. «Мы не хотим, чтобы мусорные ловушки оставались в воде навсегда», — добавляет она.

Но на данный момент и в обозримом будущем проблема с отходами в озерах сохраняется, и поэтому плавучие мусорные баки продолжают крутить свои мусороулавливающие вихри. Вернувшись на озеро Онтарио, небольшой кусочек фиолетового пластика — возможно, старая хирургическая перчатка или часть упаковки от пищевых продуктов — приближается к корзине и падает внутрь. Это еще один кусок пластика, выловленный из озер, и еще миллионы.