五大湖塑料泛滥,机器人和无人机能否助力?

The BeBot sand-sifting drone with Meijer branding.
Microplastics have been found in samples from all 29 of the Great Lakes’ river tributaries.Image: GreenBiz
本内容由人工智能自动翻译。
  • 据罗切斯特理工学院称,每年约有2200万磅(即1000万千克)塑料进入北美五大湖。

  • 这威胁着137种本土鱼类的健康,包括湖鳟、玻璃梭鲈和鲈鱼,也危及以它们为食的人类和其他生物。

  • 如今,2架类机器人无人机正投入使用,用于过滤沙土和水中的塑料颗粒。

在梅杰超市提供的100万美元资金支持下,类机器人无人机正在五大湖热门海滩巡游,努力过滤沙土和水中的塑料颗粒,同时提高人们对塑料污染的关注。

8月,在密歇根州马斯基根的一处湖岸,爬沙的BeBot和游水的PixieDrone引来路人好奇的目光和提问。这些机器无疑成了开启对话的话题。

“很多人不知道五大湖面临塑料挑战或塑料问题,”非营利组织五大湖地区委员会的首席执行官兼主席马克·费舍尔说。该委员会收到了梅杰的捐款,并正牵头加紧开发对抗垃圾的技术。“因此,这是提高公众意识的重要工具。但我们也在讨论可以采取哪些共同行动,确保塑料从一开始就不会变成废弃物或垃圾。”

根据罗切斯特理工学院的模型估算,每年约有2200万磅塑料进入这五个如国家般辽阔的湖泊。这威胁着137种本土鱼类的健康,包括湖鳟、玻璃梭鲈和鲈鱼,也危及以它们为食的人类和其他生物。石油基塑料一旦被摄入,本身就有害健康,还会富集其他污染物。

研究表明,五大湖中的微塑料浓度可能高于海洋;研究人员已在五大湖全部29条入湖河流的样本中发现微塑料。它们包括多种塑料制品的碎片,也包括曾用于牙膏和洁面产品的磨砂微珠,以及来自聚酯和其他合成织物的微纤维。

虽然这8台未来感十足的机器将在密歇根州、俄亥俄州和威斯康星州的18处海滩和游艇码头作业至10月,无法遏止流入五大湖的塑料浪潮,但它们吸引目光的能力,是一项更广泛战略的一部分,旨在推动该地区发展循环经济,让美国和加拿大的企业、非营利组织及政府机构共同参与。

五大湖,严峻问题

说到海洋塑料污染,拥有德克萨斯州大小垃圾带的海洋,比湖泊更常登上醒目头条。五大湖的塑料垃圾也像我钟爱的中西部海滩上的细沙一样,往往比海岸线上的垃圾更细小、更不显眼。

“我们的许多认养海滩志愿者都有类似的共同经历,”五大湖联盟发言人詹妮弗·卡迪克说。该联盟组织企业赞助的员工海滩清理活动,其中包括梅杰赞助的活动。“大多数时候,他们环顾四周,会说:‘哦,看起来不算太糟。’他们甚至会有点失望:‘好像没什么事可做。’”不过,她补充说,一旦开始清理,他们就会发现许多细小垃圾,比如零食包装和泡沫冷藏箱的碎片。“志愿者每次都会告诉我们的一件事是:‘现在我再也无法视而不见了;我去海滩时,目光所及之处到处都是塑料。’”

五大湖联盟海滩清理志愿者使用的工具。Image: GreenBiz

在这家非营利组织举办海滩活动的20年间,超过20万名手持夹板的志愿者累计清理了近50万磅垃圾,其中每10件有8件是塑料。五大湖面临日益严重的问题:它们为4000万人提供饮用水,湖岸绵延1万平方英里。苏必利尔湖、密歇根湖、休伦湖、伊利湖和安大略湖拥有全球约21%的淡水——以及北美84%的淡水——正日益吸引因水库干涸和季节性野火而逃离的西部气候难民。

五大湖的塑料问题棘手,需要系统性解决方案。机器人伙伴稍加助力,能让多少塑料免于流入湖中?首先来看看这些机器如何运作。

认识BeBot和PixieDrone

严格来说,在这项中西部行动中,BeBot和PixieDrone都以无人机的方式运行,因为它们由人远程手动操控,而非以自主机器人模式运行。

BeBot常被比作Roomba扫地机器人,但它装的不是吸尘器,而是配有振动筛网的筛分装置。它每小时可行进3000平方米,约为三分之二英亩;筛分深度为4英寸、宽度为51英寸,还能应对20度坡面。BeBot结合使用电池和太阳能板,充电一次可运行3小时,行进速度不到每小时2英里。收集约25加仑垃圾后,需由人工清空,垃圾再经分类,以便评估回收利用的可能性。BeBot的制造商Searial Cleaners源自魁北克公司Poralu Marine,该公司专门从事船舶和驳船维修。

PixieDrone是用于水面的同类设备,它借助摄像头和光探测与测距技术(LIDAR)过滤水面物体,每次可收集约42加仑。充电6小时后,它可行驶约7英里,速度与其陆上伙伴相同,并能应对3英尺高的波浪。PixieDrone由Searial Cleaners与阿姆斯特丹公司RanMarine合作研发;RanMarine的WasteShark设备模仿了鲸鲨张开的大嘴。

作为一位总忍不住弯腰捡起零食包装、气球绳和烟头的妈妈,能捡垃圾又不伤腰的设备很吸引我。不过,这些设备每次充电只能收集约一袋落叶的垃圾。同样的时间里,一小队人类或许能收集比机器人更多的塑料。

多年来,地方和州立公园管理部门一直靠人工清理海滩,或使用人力推动、柴油拖拉机牵引的机器;BeBot模仿的正是这类机器的工作原理。例如,成立于20世纪60年代、总部位于康涅狄格州的H Barber and Sons,在90个国家销售其海滩清洁设备。

Searial Cleaners正努力推动在海滩、游艇码头和高尔夫球场使用BeBot和PixieDrone作为清洁工具;BeBot还留有充足空间供企业展示品牌。这些设备源于五大湖塑料清理项目(GLPC)的使命,即利用新技术对抗垃圾。该项目由五大湖地区委员会与污染探测组织合作开展。污染探测组织在20世纪70年代创造了“减量、再利用、回收”这一口号。项目合作方还包括加拿大联邦政府和安大略省。GLPC称,自2020年成立以来,已从除密歇根湖外的四个湖泊收集了超过74,000件塑料垃圾。该项目还使用其他设备,包括放置在水中吸入垃圾的Seabin,以及用于雨水排水口的Enviropod LittaTrap过滤器。

技术悲观主义

不过,路易斯安那州立大学海洋学与海岸科学教授马克·本菲尔德认为,用高科技手段清除水道中的塑料基本上徒劳无功。例如,他曾批评海洋清理组织,其企业合作伙伴包括马士基、可口可乐和起亚。据本菲尔德称,这家由少年博扬·斯拉特创立的非营利组织,或许会在善意却徒劳地试图缩小大太平洋垃圾带时,误捕海洋生物。

GLPC坚称,由人远程操控BeBot和PixieDrone可以避免伤害野生动物;它们只清理水面和沙滩,基本不会扰动较深水层的生物。

自2020年以来五大湖塑料清理项目收集的塑料Image: GreenBiz

本菲尔德不排除未来会发明类似嗜塑微生物的可能,但他认为即便如此也会带来意想不到的后果,因此几乎没有理由乐观。换句话说,塑料将长期留在我们的淡水水域中。

“微塑料一旦进入水中,就很难清除,”他说。微塑料包括合成织物纤维,它们在水中漂浮,大小与浮游生物相近。“任何足够细密、能够收集这些东西的网,几乎会立刻被所有沉积物堵住。所以你知道,解决办法不是把塑料从海洋中捞出来,而是阻止它进入海洋和湖泊。”

不过,本菲尔德希望,学术研究人员对这8台中西部无人机收集的垃圾进行分析,至少能为该地区的微塑料研究提供有价值的数据。他补充说:“话虽如此,如果他们在清理海滩,并持续努力教育公众、提供垃圾收集和清运服务,同时派出机器人吸引公众注意力,让大家关注这个问题,那大概也不是坏事。”

更多关于梅杰的信息

梅杰向五大湖地区委员会基金会捐赠100万美元,这与其可持续发展战略有何关联?梅杰环境合规与可持续发展总监埃里克·彼得罗夫斯基表示,推出机器人和无人机是公司更广泛努力的一部分,旨在到2025年将二氧化碳排放量减半、减少食物浪费、支持循环经济,并守护五大湖。

除了无人机,梅杰还资助了Frog Creek Partners的GutterBins,用于收集梅杰停车场的垃圾。这家零售商还在密歇根州本顿港和特拉弗斯城的门店停车场建设绿色基础设施,以改善排放水质。“海滩清理项目是这项投资组合中的亮点,”彼得罗夫斯基说。“地下基础设施不会吸引太多关注,但这两项工作对保护五大湖都至关重要。”

这家公司在六个州经营着240多家“大型超市”,还采取了多项减少塑料废弃物的举措,包括设定目标:到2025年,其自有品牌包装将实现100%可重复使用、可回收或可堆肥。梅杰正在编制范围3排放清单,以更好地了解其供应商。

梅杰的店内回收计划在2021年收集了超过600万磅塑料薄膜,并将其升级再造成家具和其他产品。去年,一项示范项目将来自100万个塑料袋的塑料制成颗粒,并把陶氏生产的黏合化学品加入沥青,在密歇根州霍兰德的一家门店铺设耐用路面,即再生聚合物改性沥青(RPMA)。此外,梅杰还参与了“超越购物袋”行动,该行动由闭环合作伙伴循环经济中心发起,旨在重新思考一次性购物袋的使用。

预防,预防,再预防

“问题出在我们身上——人们离开海滩时把东西留在那里,”五大湖联盟的卡迪克说。“有风,场面混乱;这种事难免发生。但也有垃圾被冲离陆地的情况,比如浣熊翻了垃圾袋,垃圾就被水冲进湖里。”

与此同时,石化行业长期以来一边扩大化石燃料及其衍生塑料的生产,一边把自身产品造成的危害归咎于个人。化学家雪莉·梅森认为,塑料污染的主要责任在行业而非消费者。她对淡水微塑料的研究帮助推动了联邦政府禁止微珠。“消费者看不到的废弃物有很多,这些废弃物与产品零部件和产品本身的运输有关,发生在它们上架之前,”宾夕法尼亚州立大学贝伦德分校可持续发展主任梅森说。“更不用说,许多商品的消费者根本别无选择,只能购买塑料制品。”

在包括加拿大和加利福尼亚州在内的大型市场全面实施新的一次性塑料禁令,会对行业产生何种影响,仍有待观察。

在对抗塑料污染的战争中,敌人很容易藏身。科学家对五大湖问题的范围和规模只有少量数据。轻质消费品垃圾往往漂浮在水面,但更重的工业垃圾有多少潜伏在较深水层?

我为这篇报道采访的每个人都认同,关键在于防止塑料进入水中,其中包括美国国家海洋和大气管理局五大湖海洋垃圾项目协调员莎拉·洛。该机构为期五年的行动计划提出,到2025年从五大湖环境中清除500吨塑料,同时确定最佳方法,并推进研究、指导政策和扩大公众认知。

她在一封电子邮件中说:“想想水槽溢水的情形:显然,在清理积水前,第一步是关掉水龙头。通过努力防止海洋垃圾,我们可以阻止问题继续扩大。”

五大湖循环经济

为此,五大湖地区委员会通过其“循环五大湖”项目,倡导一项三部分战略,应对八个州——明尼苏达州、威斯康星州、伊利诺伊州、印第安纳州、密歇根州、俄亥俄州、宾夕法尼亚州和纽约州——以及加拿大安大略省和魁北克省的塑料问题。合作伙伴包括梅杰、陶氏、美国化学理事会、Pyxera Global等非营利组织,以及西北大学等高校。

五大湖地区委员会6月发布的报告《五大湖塑料循环经济战略与行动计划》将清除现有污染列为首要任务。其次是改变并改进垃圾收集和回收体系。这不仅取决于改善基础设施、提高收集量,还取决于建立稳定市场,以便将再生材料投入经济循环。该倡议希望将该地区去年的塑料包装回收率从18%提升至2027年的50%。

最后,该行动优先推动改善北美各地的法规,以促进循环经济发展并减少对原生塑料的依赖。五大湖地区委员会的费舍尔补充说,可以综合采用多种措施,包括生产者延伸责任制、瓶罐押金法和垃圾填埋禁令,同时也应让消费者参与其中。他赞扬了2020年通过的联邦《拯救海洋2.0法案》,《拯救海洋2.0法案》设立了海洋垃圾基金会,并为废弃物解决方案设立“天才奖”;该法案还将在2025年前提供6500万美元,用于地方回收和废弃物管理工作以及污水基础设施建设。

他说:“我们希望邀请价值链不同环节的所有公司贡献意见,探讨如何在该地区建立更循环的经济,同时保持竞争力、创造优质就业岗位并保护环境。”

授权与转载
世界经济论坛发布的文章,可依据《知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎4.0国际公共许可协议》以及我方《使用条款》进行转载。 本文所表达的观点仅代表作者个人立场,并不代表世界经济论坛的观点。