Saviez-vous que vous avez 25 % de chances de mourir à cause de la pollution environnementale ? Selon l'Organisation mondiale de la santé, environ 12,6 millions de personnes - soit une personne sur quatre dans le monde - meurent parce qu'elles vivent ou travaillent dans des conditions insalubres. En outre, la dégradation de l’environnement affecte gravement la qualité de vie en général et l’équilibre de l’écosystème terrestre en raison de la disparition des forêts, des espaces ouverts, des milieux marins et de la biodiversité. La relation entre les nouvelles technologies et la situation climatique mondiale n’est généralement abordée que de manière négative. Plus la température change, plus le monde qui nous entoure change, et plus les gens accusent la technologie moderne - ceci est dû à des violations réelles des règles de l'industrie, au battage médiatique et aux préjugés. Si les progrès technologiques et l'industrialisation ont historiquement contribué à ces problèmes, les dernières technologies, des robots à l'intelligence artificielle en passant par la biotechnologie, nous aideront également à créer des industries plus saines et plus propres, qui profiteront à la fois aux personnes et à la planète.
Robots environnementaux
Un regard sur les questions environnementales montre qu'il existe également des domaines où les robots pourraient jouer un rôle essentiel. Les chercheurs développent des robots plus respectueux de l'environnement afin d'aider l'humanité dans toute une série d'activités critiques. Naturellement, l'échelle d'application des robots intelligents dépend du coût de leur production et de leur fonctionnement. Le coût des circuits électroniques diminue régulièrement, et la consommation d'énergie des composants de circuits à semi-conducteurs est déficiente. Dans le même temps, la nécessité de résoudre les problèmes environnementaux devient de plus en plus urgente. Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite)
Les robots et l'eau
Cependant, il existe aussi des situations où les robots et la nature interagissent sans dommage et même, au contraire, aident les humains à améliorer la situation actuelle. Par exemple, depuis fin juin 2021, des scientifiques et des chercheurs utilisent des drones dotés d'un accessoire spécial. Il permet de faciliter et d'accélérer l'échantillonnage de l'eau dans les rivières et les réservoirs. Lorsque l'échantillonnage de l'eau doit être effectué sur une grande surface, les spécialistes passent beaucoup de temps, et cet outil permet de gagner des heures. L'embout est un long support pour une bouteille ouverte qui tombe au fond et envoie ensuite une balise GPS aux scientifiques. Aider à explorer les espaces aquatiques est l'une des principales fonctions des inventions modernes. C'est sans doute parce qu'une telle chose est difficile pour les humains, parfois même impossible. Par exemple, comment étudier le fond de l'océan ? Des dizaines de mètres de profondeur, et la lumière du soleil ne pénètre pas à travers l'épaisseur. Des navires autonomes de recherche sont utilisés pour de telles tâches. Des robots océanographes spéciaux peuvent naviguer seuls sur des milliers de killomètres. Grâce à eux, des informations sur la topographie du fond de l’océan sont cartographiées. Parfois, ces robots remplissent une autre fonction et explorent le monde sous-marin, donnant aux gens des informations sur les créatures aquatiques. C'est ainsi que les ingénieurs italiens ont créé le "crabe" ; il explore la topographie du fond, en interagissant avec son environnement - poissons, coraux, mollusques. Les informations obtenues sont utiles aux scientifiques - géologues, écologistes et biologistes marins.
Des robots qui luttent contre la pollution de l'eau
L'ONU estime que 80 à 90% des eaux usées sont rejetées dans l'environnement sans traitement. 40 % de la population mondiale souffre d'une pénurie d'eau douce. Les bassins fluviaux abritent environ 1,7 milliard de personnes, et 700 millions de personnes n'ont pas accès à l'eau potable. Si rien n'est fait, ce chiffre passera à 5 milliards d'ici à 2030, soit deux tiers de la population mondiale.
Les micro-organismes comme source d'énergie
L'essence de ce développement est la création d'un robot pagayeur capable d'absorber les matières organiques et de purifier l'eau. Il est conçu pour ressembler à un scarabée aquatique. Les quatre membres de l'appareil sont équipés de flotteurs, qui l'empêchent de couler et contribuent à maintenir un niveau d'eau stable dans la pile à combustible. La flottaison dans l'eau est assurée par une paire de "rames" actionnées par des moteurs électriques microscopiques. Champ d'application : nettoyage des étangs d'eau douce et d'eau salée, des fosses de drainage et des égouts. Le dispositif fonctionne en mode autonome, car les piles à combustible utilisent l'énergie du métabolisme des micro-organismes. L'eau sale est amenée à la pile à combustible ; après traitement, l'eau propre est déversée par les clapets. L'énergie de 1,8 J générée pendant un cycle est stockée dans un condensateur électrique. L'énergie de 1 J est suffisante pour permettre au robot de parcourir une distance de 20 cm, et les 0,8 J restants peuvent être utilisés pour alimenter les capteurs et l'électronique de contrôle.
Un collecteur de déchets multi-utilisateurs basé sur le web
Ce robot a d'abord été créé explicitement pour nettoyer la rivière Chicago des ordures. Selon les développeurs, les utilisateurs peuvent contrôler le robot par le biais d'un site Web. En général, le processus ressemble à un jeu en ligne mais réalise des actions bénéfiques dans la réalité. Selon l'idée des créateurs, toute personne peut contrôler à distance le robot en temps réel par le biais du site web et ainsi collecter les déchets du bassin et les accumuler dans des conteneurs spéciaux. Lorsque les réservoirs sont terminés, le robot retourne à la borne de base, où les déchets sont déchargés et préparés pour une nouvelle baignade. Le robot est équipé d'un système de suivi GPS et d'une corde de sécurité pour éviter les inondations.
Des océans sans débris plastiques
Un robot nettoyeur d'eau comme celui-ci est un navire autonome dont le travail consiste à ramasser les déchets des rivières avant qu'ils ne se retrouvent dans les mers et les océans. Les ordures sont réparties uniformément dans plusieurs conteneurs. Lorsque tous les conteneurs sont remplis, le robot envoie un message texte aux opérateurs locaux de collecte des déchets. Une batterie lithium-ion alimente l'appareil, qui peut collecter plus de 50 000 kilogrammes de déchets par jour. Le dispositif est connecté à un système en nuage, qui surveille les performances, la consommation d'énergie et l'état des composants. De tels robots sont installés sur la rivière à Tangerang (Indonésie) et à Klang (Malaisie). D'ici 2025, le développeur prévoit de nettoyer 1 000 rivières, qui représentent jusqu'à 80 % de la pollution des océans par les déchets plastiques.
Recherche intégrée sur l'eau
Certains types de drones effectuent des études de données océanographiques et climatiques en mode autonome. Le dispositif utilise l'énergie des vagues pour la propulsion et l'énergie solaire pour les capteurs et les calculs embarqués, ce qui lui permet de passer de nombreux mois dans l'océan sans carburant. Le système se compose d'un flotteur à la surface, d'un tuyau de 8 mètres de long et d'un sous-marin. Des capteurs supplémentaires peuvent être installés pour des missions de sciences marines, commerciales et de défense.
Les robots comme sources d'énergie renouvelables
La quantité totale d'énergie solaire absorbée par l'atmosphère, la terre et la surface des océans chaque année est estimée à environ 3 850 000 exajoules (EJ). Les ondes comme source d'énergie sont intéressantes car elles fonctionnent en permanence. Elles peuvent être utilisées dans 80% des plus grandes villes côtières et îles du monde. Au total, le potentiel énergétique des vagues est estimé à 29 500 térawattheures par an, ce qui représente 125 % de la consommation électrique actuelle dans le monde.
Source d'énergie pour une machine à mouvement perpétuel
La plateforme offshore modulaire peut générer de l'énergie renouvelable à partir des vagues, du vent et du soleil. Elle peut fonctionner dans toutes les conditions météorologiques. Les générateurs de vagues sont équipés de panneaux solaires et d'éoliennes. Selon l'idée des ingénieurs, la lourde plateforme bouge à peine lorsque les vagues frappent, et toute l'énergie va aux flotteurs en mouvement. L'amplitude de leur mouvement atteint 3 mètres, de sorte que le système recueille l'énergie des vagues de 2 à 6 mètres de haut, transformant la direction des flotteurs en électricité. Portée : production d'électricité à partir de sources renouvelables ; à l'avenir, le projet deviendra un substitut naturel aux centrales électriques qui utilisent des combustibles fossiles.
Énergie océanique - générateurs d'énergie pour les zones reculées
Les systèmes d'énergie océanique permettant de convertir l'énergie des vagues de la mer en électricité peuvent être utilisés sur des îles où il n'y a pas de place pour la construction de centrales éoliennes ou solaires. La centrale est une vaste bouée pesant 826 tonnes qui génère 1,25 MW d'énergie. C'est assez d'énergie pour alimenter une communauté de 18 000 foyers et pour alimenter des usines de désalinisation et des élevages de poissons et de crevettes. Selon les experts de Bloomberg, des projets similaires connaîtront un essor considérable au cours de la prochaine décennie.
Robots sur terre
Si nous prenons l'exemple "de la surface de la terre," ; des chiens robots qui explorent les zones forestières ont été développés. Les caméras intégrées et la transmission d'images peuvent transmettre des informations sur les sources potentielles d'incendie et autres menaces. Les micro-robots et les robots mous s'intègrent parfaitement à leur environnement et aident à explorer le monde qui les entoure. Parfois, ils sont également utilisés pour réparer d'autres équipements : grâce à leur plasticité et à leur petite taille, ils peuvent s'introduire dans les constructions internes et transmettre leur état aux spécialistes. Les développements ne s'arrêtent pas - les scientifiques et les spécialistes du monde entier travaillent constamment à de nouvelles inventions qui pourraient remplacer les humains dans des situations dangereuses, économiser les ressources et aider la crise environnementale actuelle.
Des robots qui font pousser des arbres
La coupe régulière des arbres entraîne une augmentation de 6 à 12 % de la concentration de monoxyde de carbone dans l'atmosphère. Les scientifiques estiment que plus de 15 milliards d'arbres sont abattus chaque année sur la planète. Pendant la même période, seuls 5 milliards d'arbres poussent. Si rien n'est fait, les réserves forestières seront épuisées d'ici 2300. L'utilisation de la technologie robotique permettra de résoudre ce problème.
Un jardin hydroponique autonome
Les développeurs considèrent le projet comme une alternative écologique à l'agriculture traditionnelle. Le système robotisé fonctionne à l'énergie solaire, et aucun engrais chimique n'est utilisé. La technologie hydroponique avancée est basée sur la circulation de l'eau en circuit fermé ; le liquide est réutilisé et ne pollue pas les masses d'eau naturelles. Le robot ressemble à un camion à six roues. Il est équipé d'un semoir pour ameublir les sols durs. La durée de vie estimée est de 35 000 heures—domaines d'application : reboisement, plantation de verdure et travaux agricoles. L'appareil est capable de planter des arbres sur des terrains accidentés et dans des régions habitées par des serpents et des araignées venimeux. Une nouvelle génération de robots pouvant planter un millier d'arbres à la fois et utilisant des systèmes autonomes pour suivre un itinéraire de plantation préprogrammé est également en cours de développement.
Ingénierie du biocarbone - restaurer l'écosystème planétaire
L'introduction de cette technologie vise à planter des forêts à grande échelle. Les drones éjectent des capsules contenant des graines d'arbres germées et contrôlent le processus de croissance. Les développeurs estiment que jusqu'à 36 000 arbres peuvent être plantés chaque jour. Dans le même temps, le coût du travail par rapport aux méthodes conventionnelles est réduit de 85 %. Des drones contrôlés par des opérateurs sont utilisés pour la plantation de masse du territoire. La première étape consiste à recueillir des informations sur la topographie et la qualité du sol à l'aide de drones volant à 100 mètres. Ensuite, en fonction des données recueillies, le logiciel sélectionne le meilleur endroit pour planter les arbres et génère une carte de plantation. Le deuxième groupe de drones vole à 3 mètres au-dessus du sol et laisse tomber sur le sol des capsules remplies de nutriments et de graines (deux par seconde). Les comprimés sont capables de pénétrer dans le sol. Un drone contenant 300 capsules traite 1 hectare en 18 minutes.
Restauration des écosystèmes
L'essence de cette technologie est également la plantation massive d'arbres à l'aide de drones. La technologie implique l'utilisation de tels éléments : des drones avec des conteneurs pour les graines, des capsules avec des graines pré-germées, et un smartphone chargé de contrôler l'appareil. Les drones collectent des informations sur la zone, puis un programme informatique analyse les paramètres (température, type de sol, quantité de précipitations, besoins de la population locale) et choisit l'endroit le plus favorable pour développer un nouvel écosystème. Les développeurs affirment que ces robots peuvent restaurer l'écosystème 1 000 fois plus vite et dix fois moins cher que les méthodes conventionnelles. Deux drones peuvent planter des arbres sur une zone de la taille d'un terrain de football et demi en seulement 10 minutes. Le coût par plantation sera de 0,11 $..
Robots pour la surveillance de l'environnement
Des robots uniques en leur genre peuvent examiner le sol et l'air pour détecter les substances nocives et prévoir leurs effets sur le corps humain et l'environnement. Les appareils sont équipés d'un réseau de capteurs et de racines actionnées, chacune étant dotée de capteurs, d'unités de contrôle et de zones d'extension. L'une des racines est capable de se courber en réponse aux signaux des capteurs, tandis que l'autre fait preuve d'une croissance artificielle. Le tronc de la plante est en plastique et contient un micro-ordinateur. Les feuilles sont équipées de capteurs capables d'évaluer les conditions environnementales (température, humidité, facteurs chimiques). Ces dispositifs peuvent être utilisés dans différents domaines de la vie, de la surveillance de l'environnement à l'exploration spatiale.
Suivi du cycle de vie des plantes en mode temps réel
Les plateformes développées de surveillance de l'état des plantes et de prévision des rendements équipées d'IA remplissent les fonctions d'optimisation de l'état des cultures et de détection des premiers stades des déviations et des maladies : elles collectent des informations sur les conditions climatiques et la croissance des plantes. Grâce à des capteurs et des logiciels spéciaux, les volumes des cultures sont calculés avec une précision de 90 % et les maladies des plantes avec une précision de 95 %.
Fermes agricoles automatisées
Les systèmes robotisés pour la culture des baies et des légumes peuvent fonctionner toute l'année. Par rapport aux serres traditionnelles, ces complexes consomment beaucoup moins d'eau (de 90 %) et d'électricité (de 25 %). La taille des exploitations varie de 100 à 1 000 m2. La construction est basée sur des profilés en aluminium, et les unités et pièces individuelles sont imprimées sur des imprimantes 3D. La machine sait faire des trous, planter des graines et arroser les semis toute seule.
Des robots qui tuent les nuisibles
L'augmentation des parasites dans les champs agricoles est considérée à juste titre comme un problème central de l'écologie moderne. Les insectes parasites sont responsables de 12 % des pertes mondiales de récoltes, soit 157 milliards de dollars par an..
Conservation des éco-structures coralliennes
Les robots-drones sont conçus pour protéger les récifs sous-marins des étoiles de mer et des parasites prédateurs (par exemple, les vers de mer). L'université technologique de Queensland, Google et la Great Barrier Reef Foundation participent au projet de développement et de mise en œuvre de ces robots. Le robot est capable de travailler pendant huit heures sans être rechargé. Il identifie les parasites avec une précision de 99,4 %. Le principe de fonctionnement est le même que pour les plongeurs : le robot détecte la position du parasite et lui administre une injection mortelle. Les récifs coralliens ne sont pas affectés. Le drone est conçu pour être peu coûteux et disponible en production de masse ; il peut être utilisé par des scientifiques, des militants et des représentants des communautés locales.
Lutte contre les parasites sans produits chimiques
Des copters spéciaux répandent des insectes ou des bactéries bénéfiques qui tuent les parasites. En un vol de 13-14 minutes, le drone traite une surface de 18-20 hectares. Grâce à un GPS d'une précision de 20 cm, vous pouvez contrôler le taux d'application de l'entomophagie par hectare, définir une application continue ou ne lancer que sur certains points du champ. Les vols s'effectuent automatiquement sans pilote. Selon les estimations des développeurs, cette technologie permet d’augmenter le rendement des cultures jusqu’à 20%.
La mise à mort ponctuelle des insectes
Cette technologie a pour but de lutter contre les insectes qui mangent et détruisent les cultures (par exemple, les mites, les cigales blanches et les doryphores de la pomme de terre). Il s'agit d'une alternative à l'utilisation massive de pesticides nocifs. Le drone patrouille dans les champs, à la recherche d'insectes, puis leur envoie une charge de pesticide point par point. Il veille à ce que la culture n'accumule pas de substances nocives. L'appareil peut être utilisé la nuit, lorsque les insectes sortent de l'endroit où ils se cachaient pendant la journée. Le drone est lancé automatiquement. Outre le canon à pesticides, le robot est équipé de caméras thermiques et infrarouges et d'une tapette à mouches électrique..
Lutter contre les émissions nocives dans l'atmosphère
Le système robotisé de destruction des déchets organiques peut traiter jusqu'à 5 000 m3/heure. Le dispositif se compose d'un four, d'un post-brûleur à gaz (qui ne laisse aucune impureté nocive et rend les émissions respectueuses de l'environnement) et d'un échangeur de chaleur (permet d'économiser la consommation de gaz lors de la combustion des déchets). Le champ d’application de ces robots : comprend les industries du pétrole, de l’acier et d’autres industries, où il est nécessaire d’atteindre les indicateurs environnementaux requis des émissions dans l’atmosphère.
Des robots pour la gestion des déchets
La manutention des déchets est un domaine où les solutions robotiques sont activement introduites. Transparency Market Research estime que le marché mondial du recyclage des plastiques connaîtra une croissance de 6,8 % par an au cours des huit prochaines années. Les robots sont utilisés pour apporter des solutions globales aux problèmes environnementaux, leur efficacité étant supérieure d'un ordre de grandeur à celle des humains. Des solutions numériques sont désormais introduites dans cette sphère, dont la mission est d'éliminer les déchets industriels et domestiques pour lutter contre la pollution du sol, de l'eau et de l'air. De nombreux développements sont déjà appliqués dans des projets internationaux visant à améliorer la situation environnementale dans le monde (par exemple, des robots marins pour la surveillance écologique dans l'Arctique). Selon les experts, ces mesures contribueront à la formation d'écosystèmes durables, à l'augmentation de la production des entreprises agricoles et à la réduction des effets néfastes des produits chimiques sur les sols et la santé humaine.
Robot pour le recyclage des déchets
L’essence de cette technologie est la création d’équipements robotisés pour la transformation des déchets en gaz de synthèse et en chaleur, qui peuvent être utilisés pour des besoins technologiques ainsi que pour le carbone technique avec l’obtention de sorbants. La base est la destruction des matières premières hydrocarbonées sans accès à l'oxygène et l'utilisation de catalyseurs en surpression. Les déchets suivants peuvent être recyclés : boues d'épuration et déchets industriels et agricoles.
Poubelle intelligente avec tri des déchets
La poubelle intelligente fonctionne avec l'aide de la technologie d'apprentissage automatique. Le robot analyse chaque objet et décide de son sort ultérieur : enfouissement ou recyclage. Principe de fonctionnement : après qu'une personne a jeté ses déchets dans le trou, le robot pèse chaque article, le nettoie de tout liquide, si nécessaire, l'analyse à l'aide d'une caméra vidéo et de plusieurs capteurs, et prend une décision : l'envoyer au service des déchets à enterrer ou au service des matériaux recyclables. L'appareil est conçu pour être installé dans des lieux à fort trafic : immeubles de bureaux, aéroports, stades de sport et universités. Il faut 3 secondes pour analyser chaque objet jeté, et la précision du tri est de 90%.
La résolution d'un problème peut en entraîner d'autres
Les nouvelles innovations technologiques apparaissent toujours en premier dans les pays développés. Malheureusement, la pollution est aujourd'hui la principale cause de décès dans les pays en développement, à partir de sources telles que la cuisson à l'intérieur des habitations, le tabagisme passif et l'écoulement des déchets d'usine. En outre, la résolution d'un problème peut en entraîner de nouveaux. Par exemple, si des exploitations agricoles plus automatisées peuvent résoudre des problèmes environnementaux, elles peuvent aussi déséquilibrer jusqu'à 40 % de la population des pays en développement dont la vie dépend de l'agriculture. Les pays qui dépendent fortement du pétrole - comme l'Arabie saoudite, la Russie, le Venezuela, la Libye et le Koweït - devront commencer à diversifier leurs économies et risquent de connaître des difficultés économiques ayant des répercussions géopolitiques. Les perspectives de développement de nouvelles technologies dans ce domaine sont donc prometteuses. Néanmoins, l'un des aspects les plus difficiles des prochaines décennies sera de déployer ces technologies de manière intelligente.