Wie beinahe jede andere Branche setzt auch das Recycling darauf, dass KI die Berechnungen verändern kann.
Photo by Brent Lewis/The Denver Post via Getty Images
Amerikaner sind wirklich, wirklich gut darin, Dinge wegzuwerfen. Das Land produziert fast 300 Millionen Tonnen Müll pro Jahr, und Milliarden von Dollar an wiederverwendbaren Materialien landen auf Mülldeponien, selbst nachdem sie durch Recyclingbehälter gegangen sind.
Das Problem war schon immer, alles zu sortieren – die Spreu vom Weizen zu trennen oder in diesem Fall die Aluminiumdose von der schmutzigen Windel. Um das zu tun, hat die Industrie historisch entweder darauf vertraut, alles zu schreddern und zu versuchen, es mechanisch zu trennen, oder Leute dafür zu bezahlen, an Förderbändern zu stehen und Dinge von Hand auszuwählen. Keine der beiden Ansätze skaliert gut. Schreddern produziert kontaminiertes, wertloses Material. Manuelles Sortieren ist langsam, teuer und zunehmend schwer zu besetzen. So oder so kostet es ungefähr so viel, wertvolle Materialien aus Abfall zu ziehen, wie die Materialien wert sind.
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Wie fast jede andere Branche wettet auch das Recycling darauf, dass KI die Berechnung ändern kann. Eine wachsende Zahl von Unternehmen setzt Computer Vision, robotische Picker und massive Trainingsdatensätze von Abfällen ein, um einzelne Gegenstände auf einem Förderband zu identifizieren und zu trennen. Es sind nicht nur Startups: Waste Management, der größte Müllentsorger des Landes, investiert mehr als 1,4 Milliarden Dollar in die Automatisierung seiner Recyclinganlagen. AMP, ein in Colorado ansässiges Unternehmen, geht noch einen Schritt weiter und baut ganze Anlagen, die von Anfang an auf KI laufen.
"So ziemlich alles, was Sie und ich identifizieren können, kann es lernen zu identifizieren", sagte Matanya Horowitz, Gründer und Chief Technology Officer von AMP.
Und die Fähigkeit, Dinge automatisch zu identifizieren, bedeutet, dass sich das gesamte Geschäftsmodell von Abfall ändern kann. Anstatt Städte für das Recycling zu berechnen und zu hoffen, dass die Rohstoffpreise hoch bleiben, verarbeitet das Unternehmen unsortierten Müll und verdient auf mehrere Arten Geld, einschließlich des Verkaufs sortierter Wertstoffe, der Umwandlung organischer Abfälle in Biokohle, die Kohlenstoffgutschriften generiert, und indem es den Städten eine Menge Geld beim Transport spart, indem es das Deponievolumen halbiert.
Laut The Recycling Partnershipwerden in den USA tatsächlich nur 21 % der Haushaltsabfälle recycelt, und die Zahl geht zurück. Traditionelle Programme hängen davon ab, dass die Menschen mitmachen, und erreichen hauptsächlich Einfamilienhäuser. Wohnungen, Geschäftsgebäude und ganze Gemeinden ohne Abholservice bleiben außen vor. Müll zu verarbeiten, anstatt zu recyceln, bedeutet, dass der Abfall aller sortiert wird, egal ob sie sich die Mühe machen zu recyceln oder nicht.
"Vor fünf Jahren konnte man das tun, aber jetzt haben all diese kombinierten Vorteile es zu einer Selbstverständlichkeit gemacht", sagte Horowitz. "Sie fangen an, ganze Metropolregionen zu sehen, in denen das Durchsuchen des Mülls einfach definitiv die bessere Sache ist."
Haushaltsmüll ist ein Problem. Elektronik ist ein anderes. Bei all der Raffinesse, die in den Bau eines Fernsehers oder eines Smartphones fließt, besteht das Auseinandernehmen am Ende seiner Lebensdauer immer noch meist aus einem Schraubendreher und einem Hammer.
Roboter könnten dies erheblich beschleunigen, so Matt Travers, Robotiker an der Carnegie Mellon University, der roboLoop, ein Recycling-Startup, mitbegründet hat. Das Unternehmen konzentriert sich auf Flachbildschirme, die sich schneller anhäufen als fast jede andere Art von Elektroschrott.
"Ihnen gehen nie die Ideen aus, und niemand weiß wirklich, was man damit machen soll", sagte Travers.
In seiner Einrichtung in State College, Pennsylvania, verwenden Roboter Computer Vision, um Schrauben auf der Rückseite von Fernsehern zu lokalisieren und sie mit einem kinetischen Bit herauszuschlagen, das laut Travers von der Viehtreiberwaffe inspiriert wurde, die in No Country for Old Men. Menschen ziehen dann Komponenten heraus, trennen Materialien, Schritte, die mehr Geschick erfordern.
Der gesamte Betrieb ist um eine Sache organisiert: den Zugang zur Logikkarte. Sie enthält Gold, Kupfer und Palladium und ist pro Pfund etwa 100 Mal mehr wert als der Stahl und das Aluminium darum herum. Mit reiner Handarbeit verarbeitet die Einrichtung etwa 25 Fernseher pro Stunde und macht Verluste. Travers sagte, die Roboterlinie könnte 120 erreichen.
Travers sieht Flachbildschirme als Ausgangspunkt. Elektronik wird im Allgemeinen auf die gleiche Weise gebaut – Schichten, die mit Schrauben zusammengehalten werden – und die gleichen robotischen Fähigkeiten könnten auf Handys, Tablets oder alles andere angewendet werden, das noch von Hand recycelt wird. Er nennt das Ziel "generalisierte Demontageintelligenz": einem Roboter beibringen zu verstehen, wie Dinge zusammengebaut werden, und er kann lernen, alles auseinanderzunehmen.
"Es ist ein Schraubstock und ein Hammer", sagte Travers über die derzeit in E-Schrott-Anlagen verwendeten Werkzeuge. "Ich kann das automatisieren."
Textilien stehen vor einer ähnlichen Herausforderung. Die Modeindustrie produziert enorme Mengen an Abfall, aber der Großteil davon besteht aus Mischgeweben, was es extrem schwierig macht, sie in nutzbare Fasern zu recyceln. Am Hong Kong Research Institute of Textiles and Apparel haben Forscher ein KI-Sortiersystem entwickelt, das eintreffende Kleidungsstücke nach Material, Zustand und Eignung für den Wiederverkauf oder das Recycling klassifiziert.
Artikel, die weiterverkauft werden können, werden in eine Richtung geleitet. Mischungen, die nicht geeignet sind, werden einem chemischen Trennungsprozess zugeführt, der sie wieder in wiederverwendbare Fasern zerlegt.
Die Technologie ist betriebsbereit und wurde von Herstellern in den USA und Indonesien lizenziert. Aber Jake Koh, der Geschäftsführer des Instituts, sagte, dass die bekannten Barrieren bestehen bleiben. "Neue Materialien sind oft billiger", sagte er, und die Sammelinfrastruktur ist zu fragmentiert, um eine gleichbleibende Versorgung zu gewährleisten. Ohne regulatorischen Druck haben Marken wenig Anreiz, recycelte Fasern zu kaufen.
Europas bevorstehende erweiterte Herstellerverantwortungsmandate könnten das ändern, aber derzeit sind profitable Betriebe immer noch auf politische Unterstützung und Markenpartnerschaften angewiesen, anstatt nur auf die Marktnachfrage.
Die Technologie ist in Reichweite. Der Markt für das, was sie produziert, ist eine andere Geschichte. Die Systeme von AMP können etwa 90 % der Materialien im Abfallstrom identifizieren und sortieren, aber Käufer existieren nur für 50 bis 60 % davon.
Ein Teil des Problems, sagte Callie Babbitt, Professorin am Rochester Institute of Technology, die Nachhaltigkeit erforscht, ist, dass Recycling nicht wie Lagerhaltung oder Logistik ist, wo einige riesige Unternehmen Milliarden in Automatisierung investieren und diese über Hunderte von Einrichtungen skalieren können. Es ist eine fragmentierte, weitgehend von kleinen Betrieben geprägte Branche, die durch kommunale Budgets und extrem geringe Margen eingeschränkt ist.
Selbst die größten Akteure betreiben Einrichtungen, die von Region zu Region völlig unterschiedlich aussehen, da sich die lokale Infrastruktur und Abfallströme stark unterscheiden. Die Entwicklungskosten für ein robotisches System belaufen sich auf Hunderttausende von Dollar, und es kann Jahre dauern, bis jemand weiß, ob es funktioniert. Für einen Betreiber einer einzelnen Einrichtung ist es schwierig, eine solche Wette einzugehen, wenn die Rendite für das, was man sortiert, nur ein paar Dollar pro Pfund beträgt.
Das Hochskalieren wird zusätzlich dadurch erschwert, dass es dafür keine bundesweite Regelung gibt. E-Abfälle werden von 25 verschiedenen Landesgesetzen geregelt, die alle leicht unterschiedlich sind. Die Anforderungen an organische Abfälle variieren von Staat zu Staat. Wenn Sie ein Unternehmen sind, das versucht, ein nationales Geschäft mit Recyclingtechnologie aufzubauen, ist jeder Markt ein anderes regulatorisches Rätsel.
"Wir entwerfen nicht unbedingt Produkte am Frontend, die gut geeignet sind, um am Backend verarbeitet zu werden", sagte Babbitt.
Sie glaubt, dass die interessantere Chance für KI tatsächlich weiter stromaufwärts liegen könnte – bevor Dinge überhaupt zu Abfall werden. Intelligente Mülltonnen, die Großküchen sagen, was sie wegwerfen. Telefonsoftware, die Sie zum Recyceln anregt, wenn der Gesundheitszustand Ihres Akkus abnimmt, und Sie zu einer nahegelegenen Einrichtung führt. Apps, die Verbrauchern helfen, qualitativ hochwertige, überholte Elektronik zu finden, anstatt neue zu kaufen.
Bei all den Fortschritten beim Sortieren von Müll, sagte Babbitt, wäre der eigentliche Gewinn, weniger davon zu erzeugen.
"Aus einer Nachhaltigkeitsperspektive ist es viel besser, Abfall zu verhindern, als ihn zu recyceln", sagte Babbitt.
