Você sabia que há 25% de chance de morrer por causa da poluição ambiental? Segundo a Organização Mundial da Saúde, cerca de 12,6 milhões de pessoas - ou uma em cada quatro no mundo - morrem porque vivem ou trabalham em condições insalubres. Além disso, a degradação ambiental afeta seriamente a qualidade de vida em geral e o equilíbrio do ecossistema da Terra através da perda de florestas, espaços abertos, ambientes marinhos e biodiversidade. A relação entre as novas tecnologias e a situação climática do mundo é geralmente discutida apenas de forma negativa. Quanto mais a temperatura muda, mais o mundo ao nosso redor muda e mais as pessoas culpam a tecnologia moderna - isso se deve a violações reais das regras da indústria, exagero da mídia e preconceito. Embora os avanços tecnológicos e a industrialização tenham contribuído historicamente para esses problemas, as tecnologias mais recentes, de robôs e inteligência artificial à biotecnologia, também nos ajudarão a criar indústrias mais saudáveis e limpas que beneficiam as pessoas e o planeta.
Robôs ambientais
Uma análise das questões ambientais mostra que também existem áreas em que os robôs podem desempenhar um papel vital. Os pesquisadores estão desenvolvendo robôs mais ecológicos para ajudar a humanidade em uma variedade de atividades críticas. Naturalmente, a escala de aplicação de robôs inteligentes depende de quão barato é produzi-los e operá-los. O custo dos circuitos eletrônicos está diminuindo constantemente e o consumo de energia dos componentes do circuito de estado sólido é deficiente. Ao mesmo tempo, a necessidade de resolver os problemas ambientais está se tornando cada vez mais urgente.
Robôs e água
No entanto, também existem situações em que os robôs e a natureza interagem sem danos e até, pelo contrário, ajudam os humanos a melhorar a situação atual. Por exemplo, desde o final de junho de 2021, cientistas e pesquisadores usam drones com um acessório especial. Ajuda a tornar a amostragem de água em rios e reservatórios mais fácil e rápida. Quando a amostragem de água precisa ser feita em uma grande área, os especialistas gastam muito tempo e essa ferramenta ajuda a economizar horas. O bocal é um suporte longo para uma garrafa aberta que cai no fundo e envia uma etiqueta de GPS para os cientistas. Ajudar a explorar os espaços aquáticos é uma das principais funções das invenções modernas. É, sem dúvida, porque tal coisa é difícil para os seres humanos, às vezes até impossível. Por exemplo, como estudar o fundo do oceano? Dezenas de metros de profundidade, e a luz do sol não penetra pela espessura. Navios autônomos de pesquisa são usados para tais tarefas. Oceanógrafos robóticos especiais podem navegar por conta própria milhares de killômetros. Graças a eles, são mapeadas informações sobre a topografia do fundo do oceano. Às vezes, esses robôs executam outra função e exploram o mundo subaquático, fornecendo às pessoas informações sobre criaturas aquáticas. Foi assim que os engenheiros italianos criaram o "caranguejo": ele explora a topografia do fundo, interagindo com o seu entorno - peixes, corais, moluscos. As informações obtidas são úteis para cientistas - geólogos, ecologistas e biólogos marinhos.
Robôs que combatem a poluição da água
A ONU estima que 80 a 90% das águas residuais são despejadas no meio ambiente sem tratamento. 40% da população mundial sofre com a falta de água doce. As bacias hidrográficas abrigam cerca de 1,7 bilhão de pessoas e 700 milhões de pessoas não têm acesso a água potável. Se nada for feito, esse número aumentará para 5 bilhões até 2030, representando dois terços da população mundial.
Microrganismos como fonte de energia
A essência deste desenvolvimento é a criação de um robô remo capaz de absorver matéria orgânica e purificar a água. Ele é projetado para se assemelhar a um besouro de água. Todos os quatro membros do dispositivo possuem flutuadores, que evitam que ele afunde e ajudam a manter um nível de água estável na célula de combustível. A flutuação na água é feita por um par de "remos" acionados por motores elétricos microscópicos. Âmbito de aplicação: limpeza de lagos com água doce e salgada, fossas de drenagem e esgotos. O dispositivo funciona de forma autônoma, pois as células a combustível utilizam a energia do metabolismo dos microrganismos. A água suja é fornecida à célula de combustível; após o processamento, a água limpa é derramada pelas abas. A potência de 1,8 J gerada durante um ciclo é armazenada em um capacitor elétrico. O 1 J de energia é suficiente para o robô percorrer uma distância de 20 cm, e os 0,8 J restantes podem ser usados para alimentar os sensores e controlar a eletrônica.
Um coletor de lixo multiusuário baseado na Web
Este robô foi criado explicitamente para limpar o rio Chicago do lixo. Segundo os desenvolvedores, os usuários podem controlar o robô por meio de um site. Em geral, o processo se assemelha a um jogo online, mas realiza ações benéficas na realidade. De acordo com a ideia dos criadores, qualquer pessoa pode controlar remotamente o robô em tempo real através do site e assim recolher o lixo da lagoa e acumulá-lo em contentores especiais. Quando os tanques estão completos, o robô retorna ao terminal da base, onde o lixo é descarregado e preparado para mais um mergulho. O robô está equipado com rastreamento por GPS e uma corda de segurança para evitar inundações.
Oceanos sem detritos plásticos
Um robô de limpeza de água como este é uma embarcação autônoma cujo trabalho é coletar lixo dos rios antes de entrar nos mares e oceanos. O lixo é distribuído uniformemente em vários contêineres. Quando todos os recipientes estiverem completos - o robô envia uma mensagem de texto para os operadores locais de coleta de lixo. Uma bateria de íons de lítio alimenta o dispositivo e pode coletar mais de 50 mil quilos de resíduos por dia. O dispositivo está conectado a um sistema em nuvem, que monitora o desempenho, o consumo de energia e a condição dos componentes. Esses robôs são instalados no rio em Tangerang (Indonésia) e Klang (Malásia). Até 2025, o desenvolvedor planeja limpar 1.000 rios, que respondem por até 80% da poluição dos oceanos por resíduos plásticos.
Pesquisa integrada sobre a água
Alguns tipos de drones realizam estudos de dados oceanográficos e climáticos em modo autônomo. O dispositivo usa energia das ondas para propulsão e energia solar para sensores e cálculos a bordo, permitindo que ele passe muitos meses no oceano sem combustível. O sistema é composto por um flutuador na superfície, uma mangueira de 8 metros de comprimento e um submarino. Sensores adicionais podem ser instalados para missões de ciências marinhas, comerciais e de defesa.
Robôs como fontes de energia renovável
A quantidade total de energia solar absorvida pela atmosfera, terra e superfície do oceano a cada ano é estimada em cerca de 3.850.000 exajoules (EJ). As ondas como fonte de energia são atrativas porque funcionam continuamente. Eles podem ser usados em 80% das maiores cidades costeiras e ilhas do mundo. Ao todo, o potencial energético das ondas é estimado em 29.500 terawatts-hora por ano, o que representa 125% do consumo atual de eletricidade no mundo.
Fonte de energia para uma máquina de movimento perpétuo
A plataforma offshore modular pode gerar energia renovável a partir das ondas, vento e sol. O design pode operar em todas as condições climáticas. Os geradores de ondas são equipados com painéis solares e turbinas eólicas. De acordo com a ideia dos engenheiros, a plataforma pesada dificilmente se move quando as ondas batem, e toda a energia vai para os flutuadores em movimento. A amplitude de seu movimento chega a 3 metros, então o sistema coleta a potência das ondas de 2 a 6 metros de altura, transformando a direção dos flutuadores em eletricidade. Escopo: geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis; no futuro, o projeto se tornará um substituto natural para usinas de energia que usam combustíveis fósseis.
Energia Oceânica - geradores de energia para áreas remotas
Energia Oceânica Sistemas para converter a energia das ondas do mar em eletricidade podem ser usados em ilhas onde não há espaço para a construção de usinas eólicas ou solares. A usina é uma grande bóia pesando 826 toneladas que gera 1,25 MW de energia. Isso é energia suficiente para abastecer uma comunidade de 18.000 casas e usinas de dessalinização e fazendas de peixes e camarões. Especialistas da Bloomberg dizem que projetos semelhantes vão crescer na próxima década.
Robôs em terra
Se tomarmos o exemplo "da superfície da terra", foram desenvolvidos cães robôs que exploram áreas florestais. As câmeras integradas e a transmissão de imagens podem transmitir informações sobre possíveis fontes de incêndio e outras ameaças. Micro-robôs e robôs macios se integram perfeitamente ao ambiente e ajudam a explorar o mundo ao seu redor. Às vezes, também são usados na reparação de outros equipamentos: graças à sua plasticidade e tamanho pequeno, podem entrar em construções internas e transmitir sua condição a especialistas. Os desenvolvimentos não param - cientistas e especialistas em todo o mundo estão constantemente trabalhando em novas invenções que podem substituir humanos em situações perigosas, economizar seus recursos e ajudar na atual crise ambiental.
Robôs que cultivam árvores
O corte regular de árvores leva a um aumento na concentração de monóxido de carbono na atmosfera em 6-12%. Os cientistas estimam que mais de 15 bilhões de árvores são cortadas no planeta a cada ano. Durante o mesmo período, apenas 5 bilhões de árvores cresceram. Se nada for feito, as reservas florestais se esgotarão até 2300. O uso da tecnologia robótica ajudará a resolver esse problema.
Um jardim hidropônico autônomo
Os desenvolvedores veem o projeto como uma alternativa ecológica à agricultura tradicional. O sistema robótico funciona com energia solar e não são utilizados fertilizantes químicos. A avançada tecnologia hidropônica baseia-se na circulação de água em circuito fechado; o líquido é reaproveitado e não polui os corpos hídricos naturais. O robô parece um caminhão de seis rodas. Está equipado com uma semeadora para soltar o solo duro. A vida útil estimada é de 35.000 horas – áreas de aplicação: reflorestamento, plantio de hortaliças e trabalhos agrícolas. O dispositivo lida com o plantio de árvores em terrenos acidentados e regiões habitadas por cobras e aranhas venenosas. Uma nova geração de robôs que podem plantar mil árvores ao mesmo tempo e usar sistemas autônomos para seguir uma rota de plantio pré-programada também está em desenvolvimento.
Engenharia BioCarbon - restaurando o ecossistema planetário
A introdução desta tecnologia visa plantar florestas em grande escala. Drones ejetam cápsulas com sementes de árvores germinadas e controlam o processo de crescimento. Os desenvolvedores estimam que até 36.000 árvores podem ser plantadas diariamente. Ao mesmo tempo, o custo do trabalho em comparação com os métodos convencionais é reduzido em 85%. Drones controlados pelos operadores são usados para o plantio em massa do território. O primeiro passo é coletar informações sobre a topografia e a qualidade do solo utilizando drones voando a 100 metros. Em seguida, com base nos dados coletados, o software seleciona o melhor local para plantar as árvores e gera um mapa de plantio. O segundo grupo de drones voa 3 metros acima do solo, lançando cápsulas cheias de nutrientes e sementes (duas por segundo) no solo. Os comprimidos são capazes de penetrar no solo. Um drone com 300 cápsulas processa 1 hectare em 18 minutos.
Restauração do ecossistema
A essência dessa tecnologia também é o plantio em massa de árvores usando drones. A tecnologia envolve o uso de tais elementos: drones com recipientes para sementes, cápsulas com sementes pré-germinadas e um smartphone responsável pelo controle da aeronave. Os drones coletam informações sobre a área, então um programa de computador analisa os parâmetros (temperatura, tipo de solo, quantidade de precipitação, necessidades da população local) e escolhe o local mais favorável para o desenvolvimento de um novo ecossistema. Os desenvolvedores afirmam que esses robôs podem restaurar o ecossistema 1.000 vezes mais rápido e dez vezes mais barato que os métodos convencionais. Dois drones podem plantar árvores em uma área do tamanho de 1,5 campos de futebol em apenas 10 minutos. O custo por plantio será de US$ 0,11.
Robôs para monitoramento ambiental
Robôs únicos podem examinar o solo e o ar para detectar substâncias nocivas, prevendo seus efeitos no corpo humano e no meio ambiente. Os dispositivos são equipados com uma rede de sensores e raízes acionadas, cada uma com sensores, unidades de controle e zonas de extensão. Uma das raízes é capaz de dobrar em resposta aos sinais do sensor, enquanto a outra demonstra crescimento artificial. O tronco da usina é feito de plástico, com um microcomputador dentro. As folhas são equipadas com sensores que podem avaliar as condições ambientais (temperatura, umidade, fatores químicos). Os dispositivos podem ser usados em diferentes áreas da vida, desde monitoramento ambiental até exploração espacial.
Monitoramento do ciclo de vida da planta em modo em tempo real
As plataformas desenvolvidas de monitoramento das condições das plantas e previsão de produtividade equipadas com IA realizam as funções de otimização das condições das culturas e detecção dos estágios iniciais de desvios e doenças: coletam informações sobre as condições climáticas e o crescimento das plantas. Usando sensores e softwares especiais, os volumes das culturas são calculados com 90% de precisão e as doenças das plantas com 95% de precisão.
Fazendas agrícolas automatizadas
Os sistemas robóticos para o cultivo de frutas e vegetais podem funcionar durante todo o ano. Em comparação com as estufas tradicionais, esses complexos consomem significativamente menos água (em 90%) e eletricidade (em 25%). Os tamanhos das fazendas variam de 100 a 1.000 m2. A construção é baseada em perfis de alumínio e unidades e peças individuais são impressas em impressoras 3D. A máquina sabe fazer buracos, plantar sementes e regar mudas sozinha.
Robôs que matam pragas
O aumento de pragas nos campos agrícolas é legitimamente considerado um problema central da ecologia moderna. Insetos parasitas são responsáveis por 12% das perdas globais de colheitas no valor de US$ 157 bilhões anualmente.
Conservação de estruturas ecológicas de coral
Os robôs drones são projetados para proteger os recifes subaquáticos de estrelas do mar e parasitas predadores (por exemplo, vermes de cerdas marinhas). A Universidade de Tecnologia de Queensland, o Google e a Great Barrier Reef Foundation participam do projeto para desenvolver e implementar esses robôs. O robô é capaz de trabalhar por oito horas sem recarregar. O dispositivo identifica parasitas com uma precisão de 99,4%. A premissa de operação é a mesma dos mergulhadores: o robô detecta a posição da praga e administra uma injeção mortal. Os recifes de coral não são afetados. O drone foi projetado para ser barato e disponível em produção em massa; ele pode ser usado por cientistas, ativistas e representantes de comunidades locais.
Controle de pragas sem produtos químicos
Cópteros especiais espalham insetos benéficos ou bactérias que matam pragas. Em um voo de 13 a 14 minutos, o drone trata uma área de 18 a 20 hectares. Usando GPS com precisão de 20 cm, você pode controlar a taxa de aplicação de entomofagia por hectare, definir uma aplicação contínua ou lançar apenas em determinados pontos de campo. Os voos são realizados automaticamente sem piloto. De acordo com as estimativas dos desenvolvedores, a tecnologia permite aumentar o rendimento das culturas em até 20%.
A matança pontual de insetos
O objetivo dessa tecnologia é controlar insetos que comem e destroem plantações (por exemplo, mariposas, cigarras brancas e besouros da batata do Colorado). É uma alternativa ao uso em massa de pesticidas nocivos. O drone patrulha os campos em busca de insetos e, em seguida, dispara uma carga de pesticidas ponto a ponto. Garante que a cultura não acumule substâncias nocivas. O dispositivo pode ser usado à noite quando os insetos emergem de onde estavam escondidos durante o dia. O drone é lançado automaticamente. Além do canhão de pesticidas, o robô é equipado com câmeras térmicas e infravermelhas e um mata-moscas elétrico.
Luta contra emissões nocivas para a atmosfera
O sistema robótico de destruição de resíduos orgânicos pode processar até 5.000 m3/hora. O dispositivo consiste em um forno, um pós-combustor a gás (que não deixa impurezas nocivas e torna as emissões ecologicamente corretas) e um trocador de calor (economiza o consumo de gás ao queimar resíduos). Âmbito de aplicação desses robôs: inclui petróleo, aço e outras indústrias, onde é necessário atingir os indicadores ambientais exigidos de emissões para a atmosfera.
Robôs para gerenciamento de lixo
O manuseio de lixo é uma área em que as soluções robóticas estão sendo introduzidas ativamente. A Transparency Market Research estima que o mercado global de reciclagem de plástico crescerá 6,8% ao ano nos próximos oito anos. Os robôs são usados para soluções abrangentes para problemas ambientais, cuja eficiência é uma ordem de grandeza superior à dos humanos. Agora, soluções digitais estão sendo introduzidas nessa esfera, cuja tarefa é descartar resíduos industriais e domésticos para combater a poluição do solo, da água e do ar. Muitos desenvolvimentos já são aplicados em projetos internacionais destinados a melhorar a situação ambiental no mundo (por exemplo, robôs marinhos para monitoramento ecológico no Ártico). De acordo com especialistas, essas medidas ajudarão na formação de ecossistemas sustentáveis, aumentarão a produção das empresas agrícolas e diminuirão o impacto prejudicial dos produtos químicos no solo e na saúde humana.
Robô para reciclagem de resíduos
A essência desta tecnologia é a criação de equipamentos robotizados para processamento de resíduos em gás de síntese e calor, que podem ser usados para necessidades tecnológicas, bem como carbono técnico com obtenção de sorventes. A base é a destruição de matérias-primas de hidrocarbonetos sem acesso ao oxigênio e o uso de catalisadores sob pressão excessiva. Os seguintes materiais residuais podem ser reciclados: lodo de esgoto e resíduos industriais e agrícolas.
Lixeira inteligente com classificação de resíduos
O lixo inteligente pode funcionar com a ajuda da tecnologia de aprendizado de máquina. O robô analisa cada item e decide seu destino: enterrar ou reciclar. Princípio de funcionamento: depois que uma pessoa joga lixo no buraco, o robô pesa cada item, limpa-o de líquido, se necessário, analisa-o com uma câmera de vídeo e vários sensores e toma uma decisão: enviá-lo ao departamento de resíduos para ser enterrado ou ao departamento para materiais que podem ser reciclados. O dispositivo foi projetado para instalação em locais de alto tráfego: prédios de escritórios, aeroportos, arenas esportivas e universidades. A análise de cada item descartado leva 3 segundos e a precisão da classificação é de 90%.
Resolver um problema pode levar a outros
Novas inovações tecnológicas ainda aparecem primeiro nos países desenvolvidos. Infelizmente, a poluição é agora a principal causa de morte nos países em desenvolvimento, com base em fontes como cozinha interna, fumo passivo e escoamento de resíduos de fábrica. Além disso, resolver um problema pode levar a novos. Por exemplo, enquanto fazendas mais automatizadas podem resolver questões ambientais, elas também podem deixar até 40% das pessoas em países em desenvolvimento dependentes da agricultura para suas vidas fora de equilíbrio. Países que dependem fortemente do petróleo – como Arábia Saudita, Rússia, Venezuela, Líbia e Kuwait – terão que começar a diversificar suas economias e enfrentar o risco de ganhar dificuldades econômicas com implicações geopolíticas. Assim, as perspectivas de desenvolvimento de novas tecnologias nesta área são promissoras. Ainda assim, um dos aspectos mais desafiadores nas próximas décadas é implantar essas tecnologias de forma inteligente.