一群機器人如何幫助解決五大湖的塑料污染問題

據The Verge報道，在多倫多港口附近的安大略湖的渾濁水域中，一股垃圾流向漂浮在水中的一個圓形、管狀的裝置。一塊白色的聚苯乙烯泡沫塑料撞上了裝置的邊緣。然後，在一個流暢的動作中，它翻滾到邊緣。海洋植物的卷鬚環繞着廢物，看起來泡沫塑料可能進入了一個通往海底世界的入口。相反，這個裝置是通往一個不那麼神秘–但卻很重要的目的地的門戶：垃圾場。

“它基本上就像一個漂浮的垃圾桶，”多倫多大學生態學和進化生物學教授Chelsea Rochman說，自2019年以來，他與該大學的一個團隊合作，用這樣的垃圾桶捕捉安大略湖的垃圾。這個被稱為Seabin的設備由岸上提供動力，它使用一個電機來創造一個漩渦，將漂浮的垃圾從160英尺的範圍內輕輕拉入，然後將垃圾儲存在一個附帶的籃子里。

在從明尼蘇達州德盧斯延伸到紐約州北部美國和加拿大邊境的五大湖區，現在有幾十個Seabin與雨水過濾器一起在一個被稱為五大湖塑料清理的跨境項目中工作。9月中旬，水生垃圾收集無人機和海灘清潔巡迴機器人也加入了它們的行列–所有這些都是為了清除每年進入湖泊的2200萬磅塑料中的一部分，並幫助像 Rochman這樣的研究人員了解大湖區的垃圾問題。

“我們知道，我們在外面的垃圾數量需要比我們擁有的人的力量更多，”Rochman解釋說。儘管幾十年來，當地團體已經組織了海灘清潔活動，但人們無法像設備那樣一天24小時清除垃圾，也無法撿起機器能夠捕捉到的微小碎片。

站在安大略湖畔，多倫多的有軌電車從身邊駛過，Rochman指着人行道上滿溢的市政垃圾箱–這是垃圾的幾個來源之一。市政污水系統、工業溢出物、雨水徑流、娛樂性划船和海灘垃圾以及農業廢棄物也都被捲入湖泊。在一個垃圾箱里，牙刷、衛生棉條、沖牙器、鞋帶、眼鏡、食物殘渣和注射器被海洋植物的卷鬚纏繞着。在葉子之間，有微小的塑料斑點探出頭來。

在四千萬人賴以作為主要飲用水源的湖泊中，這些廢物會分解，變成微小的塑料和碎片，然後被魚吃掉，被吸進周圍的水處理廠，或被拉到岸邊或進入海洋。當塑料被魚吃掉時，它可以釋放出染料和阻燃劑等化學物質，刺激並可能損害它們的消化系統。在大型運動魚類中，如鱒魚或鮭魚，Rochman預計會發現數百件塑料。在該地區的飲用水中也發現了微塑料，那裡的許多水處理廠沒有能力過濾掉這些小塊。(人類食用微塑料的風險仍不清楚，儘管研究人員繼續調查這一潛在問題）。

一旦被像Rochman這樣的研究人員捕獲，每一塊垃圾都會成為另一個數據點。暑假期間的每一天，學生們都會把垃圾桶拖出來，對其內容進行計數、分類和處理。“他們知道我們收集了多少煙頭，多少吸管，多少泡沫容器，”ochman說。有些時候，捕獲的東西更令人驚訝–今年夏天，學生們在Seabins中數過熟食肉片、舊鞋子，還有一次，一個椰子。

Seabins平均每天捕獲28克的廢物。Rochman說：“這聽起來像是一個小數字，因為塑料很輕。這個重量相當於幾百到兩千塊微型塑料，以及多塊較大的垃圾。”今年夏天，Rochman預計她的團隊將清除相當於7000個塑料水瓶的塑料量–而這僅僅是在大學監管的12個垃圾箱中，這只是部署在五大湖地區45個碼頭的設備中的一小部分。

從安大略省桑德貝的蘇必利爾湖北岸到離尼亞加拉大瀑布不遠的紐約水牛城港口，像多倫多港灣的這樣的海洋垃圾箱還部署在其他44個地方，通常在5月至11月期間運行。這些垃圾箱不是由研究人員，而是由碼頭業主或當地組織監測。參與地點的合作夥伴在垃圾箱裝滿后對其進行稱重和處理，並每年進行五到十次全面的廢物定性審計。許多碼頭還安裝了稱為LittaTraps的集水籃，它位於雨水管道內，在廢物進入湖泊系統之前進行收集。在2020年和2021年之間，該項目技術捕獲了超過74000件垃圾，該團隊預計，隨着他們繼續向該地區的遊艇碼頭和市政當局進行宣傳，這個數字還會增加。

9月，一架垃圾收集無人機和海灘清潔機器人也加入了項目的垃圾捕捉技術艦隊。這些設備由法國垃圾收集技術公司The Searial Cleaners製造，通過遠程控制和自主工作，收集湖泊和海灘上的垃圾。該公司的首席執行官Claire Touvier說，這些巡迴機器人也是關鍵的公眾參與工具。她說：“這就是這個機器人需要酷和有趣的原因，並且有一個很酷的名字–當涉及到提高意識時，這些是非常有效的工具。”

儘管如此，該技術仍然是一種被動的方法。機器人可以幫助清理湖泊，但人類對生產、消費和扔掉多少塑料的選擇是五大湖區垃圾問題的核心所在。該項目主要資助者之一的加拿大非營利組織Pollution Probe 的政策和項目主任Melissa De Young說，改變這些選擇將是任何長期解決方案的關鍵。她解釋說：“我們正在盡我們所能從水中清除塑料，但我們知道，單靠技術是無法解決問題的。我們正在收集的數據真的很關鍵，因為它首先提供了對問題程度的理解。”

例如，如果大型塑料在某一地區的捕獲裝置中出現，這可能表明附近的社區可能缺乏方便的處理設施，或者可能不知道為什麼適當的廢物處理是重要的。另外，如果用於製造其他產品的小塑料塊，即所謂的生產前的顆粒，或奶嘴，比較常見，這可能表明在上游的某個地方，製造商可能正在不適當地處理其垃圾。

捕獲的垃圾然後告知該小組當地解決方案的方法，無論這意味着開始一個新的教育活動，與政策制定者會面，還是倡導新的行業授權。去年，該小組就安大略省的一項新法律提供諮詢，該法律要求用於建造別墅和遊艇碼頭的浮動碼頭的泡沫必須完全封閉，以便不會分解到水中。該小組還為擬議的立法做出了貢獻，包括強制要求在安大略省的洗衣機上安裝過濾器，以防止微纖維進入污水系統，以及在伊利諾伊州加強有關生產前塑料處理的法律。

“當我們去找政府決策者，當我們去找該地區的工業界，當我們去找其他人說，‘聽着，我們這裡有一個問題，我們需要解決它’，擁有這些本地化的數據，擁有這些區域性的數據，真的有助於我們在這些對話中吸引人們的注意力，並真正促使他們做一些事情，”五大湖委員會的負責人 Mark Fisher說，該委員會是一個兩國的組織，也為該項目提供資金。

該地區的其他研究人員也對湖泊中的新技術充滿希望。芝加哥洛約拉大學的生物學教授Timothy Hoellein解釋說，沒有任何倡議能夠每年從五大湖中撿出2200萬磅的塑料，但是一個能夠激勵公眾和政治行動的項目可以產生放大的效果。談到Seabins，“他們的個人足跡是相當小的，”Hoellein說。“但在一個集體的基礎上，它真的可以帶來改變。”

隨着該戰略在該地區獲得成功，其經驗教訓已開始遠遠超出五大湖的海岸。 Rochman和多倫多大學的團隊與非營利性環保組織海洋保護協會合作，建立了國際垃圾收集器網絡，該網絡與從斐濟到佛羅里達的團體合作，幫助創造更多的垃圾收集策略。凡是垃圾收集器捕獲廢物的地方，數據收集都會隨之而來。

Rochman說，這都是為了實現未來像大湖這樣的淡水資源不再是廢物傾倒區的目標。她補充說：“我們不希望在水中永遠有垃圾陷阱。”

但是現在和可預見的未來，垃圾問題仍然存在，因此漂浮的垃圾桶繼續旋轉着它們的垃圾捕捉旋渦。在安大略湖上，一小塊紫色的塑料–也許是一個舊的外科手套或食品包裝紙的一部分–向 Seabins靠攏並落入其中。這是從湖泊中捕獲的另一塊塑料，還有數百萬塊。