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厨余垃圾变oo“充电宝IXYi” 上海交大多项8“低碳QwO”科研成果亮相

2020-06-06 18:53:17

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人民网北京6月4日电YcQ2(李依环g5Frfn)kdX“看得见kJYO”可回收物的垃圾分拣机器人ZmH、餐厨垃圾AcQ“变身aoo”充电宝75PYCN、废弃N“虾蟹壳”转化为有用资源......世界环境日来临之际z,上海交通大学中英国际低碳学院科研团队日前正式推出三项硬核r“低碳WSVyjV”成果KQmj0。生活中随处可见的垃圾amm“摇身一变”Ca6w,成了多样化资源TMan。

手速快、目力好rs、节成本

超视觉垃圾分拣机器人“解放YRi”人工作业

超视觉垃圾分拣机器人ML(上海交通大学供图efEOI)

无须身穿厚重工作服P9wFI、埋头分垃圾的工人a0,取而代之的是不停往返的机械手nbij,从大量垃圾中精准识别可回收物e8,通过特定输送轨道0u7,有序放到相应的回收容器内......上海交通大学实验室里z2,一款超视觉垃圾分拣机器人正在QI5“紧张jVl7”工作ia3g。

2019年起ZS,全国多地全面启动生活垃圾分类工作ptS,垃圾分类投放逐渐成为居民的3mN“新时尚x1”。但目前来看H3mzh,垃圾分类是一项工程量巨大bhbg5、过程重复且枯燥的工作M3M。要处理数量庞大的垃圾v6eni,需要工人长时间工作k5xiX,对体力和精神力都具有较大考验rr。同时8zOe,生活垃圾来源广en、组成复杂EUC8、性状不一Zll8C,传统分拣技术仍具有一定局限性c8CLQ2。如何提高垃圾分拣的准确率和效率Uw8u,成为重要课题8Nu。

lfx“一个超视觉垃圾分拣机器人可以高精度分拣多种不同品类的垃圾hm1,有效分拣率可达95%X,最高分拣速度5400次/小时,工作时间24小时/天3l。生产线上每套设备布置2个机械手fC5h,相当于替代了54个分拣工人的工作量KRsM。GOM” 该项目负责人wcApz、上海交大中英国际低碳学院副教授李佳说eTc。

H“我们通过机器视觉中的三种主流识别传感系统KtL,即CCD视觉x9g5HV、激光视觉7U7rZ、近红外视觉相耦合dLi88,综合判断目标物的外部特征K9(颜色M4、形状ADoH、纹理等YT)与内部特征WVi(材质Y)cUVKQ,达到垃圾的精准定位与细分判别RxNT;通过free-model的超视觉技术8I,实现各品类r、各形状z8y、各表面材料的样品识别jaN7y,无需逐个注册样品3D模型EFWB5C,极大降低部署时间和成本J2g;通过轨迹优化算法C79S,让机械臂走最优路径ueC,显著提升分拣节拍qKw6;同时配合机器人轨迹跟踪算法及抓j、放算法的开发5,实现垃圾的自动分拣ljN,完全代替人工cnG,提高处理效率ta。Mso”李佳说uj。

据介绍C,这款机器人由上海交大中英国际低碳学院固体废弃物资源化技术与智能装备团队研发t1。目前1,这款机器人已进入产学研技术推广阶段dwYP,团队将与国内环保企业对接合作与共同开发2lfbM1,使超视觉垃圾分拣机器人更快进入市场应用PMx。

垃圾原地r“变j4”能源

餐厨垃圾能源化系统实现5“变废为宝oInk”

餐厨垃圾能源化系统u6C(上海交通大学供图q4GU)

重量为40kg的餐厨垃圾PkCCi,投入系统内的厌氧消化罐后q,经过厌氧发酵产生沼气rfp0vU,随后转化为电力和热力I,其输出的电能大约可供1000台手机充电......上海交通大学推出的分布式餐厨垃圾能源化系统6,让厨余垃圾XD7“摇身一变Nm”r,成了日常使用的电子设备zkSI“充电宝GsAl”QV。

据悉ZpXp,这款系统采用了临近垃圾产生源头的原位处理方式6P3,将所有处理和能源转化设备集中在一个长为6米的移动式集装箱内,克服了远距离运输的弊端0r0。dydflN“按照特定的比例将厌氧微生物和餐厨垃圾混合后mTLrp,在厌氧消化系统中nSKgF,餐厨垃圾将会分解成沼气ImV,随后沼气通过热电联产系统转变成电力和热力iZs,而这些产生的电能就可以直接输出为附近人群提供手机充电以及其他服务EgF。U”该项目负责人、上海交大中英国际低碳学院副教授张景新说ZB7u。

张景新介绍dzW,就其应用性而言u0,餐厨垃圾可以通过该系统产生电能GHl,且厌氧消化过程中产生的富含营养物质的消化物可进一步加工作为肥料PeVd。同时K6X,团队通过对系统的调试和研究表明vo6,整个系统产生的电能和热能能够满足其自身工作需要的电能热能l。

bVx“餐厨垃圾的组成成分影响着系统的发电量F,当组分中碳氢化合物uIC、蛋白质0、脂肪的含量越高时eh,产生的沼气越多i,从而产生的电能也越多nmua6。hSH”张景新表示pA6jB,经过模拟计算u9T,该系统处理一吨的餐厨垃圾的发电量为200-400kWhp,换算下来5,能够为13000-26000台手机充电7。

张景新补充说V,厌氧消化系统可以有效减少有机废物和城镇温室气体的排放并产生更多的能源3jzt,提高资源利用效率PpS。在实现废弃处理的同时ky,最小化自然资源5HoQt、能源的消耗以及二次污染9,将线性经济的概念转变为循环经济E7,建设可持续发展的特大城市模式oKnix。

据介绍6UvMQ,该系统由上海交大中英国际低碳学院有机废物资源化研究团队m7wKH8、新加坡国立大学合作研发HVXJ1,以双方联合承担的rN“超大城市的能源与环境可持续发展解决方案DG9”Create-E2S2项目为基础Sr7O70。目前wy,系统已经在新加坡国立大学率先应用y,有一套系统正在上海交通大学中英低碳学院试运行aBl,旨在为城市发展中有机废物的能源化处理和扩大化商业化应用提供有力基础。

探秘cl“壳中玄机iyN”

废弃1“虾蟹壳Jg”也可产出2lA1“大用途SRIm0”

新技术处理虾蟹壳垃圾示意图Ntl(上海交通大学供图eKddQ5)

当前R,螃蟹Lk、小龙虾等水产已成为餐桌上最受欢迎的食材之一。人们在享用美食的同时MWW,也产生了大量的虾蟹壳废弃物kFOM。据统计4r,全球每年约有800-1000万吨的虾蟹壳垃圾产生BOlDj,大部分虾蟹壳被当作垃圾直接丢弃或填埋E6,在环境降解过程中Dr,它们释放出大量二氧化碳和氮氧化物hEE,在一定程度上助长了温室气体的额外排放bP。

上海交大中英国际低碳学院陈熙课题组Vha、新加坡国立大学颜宁课题组合作3tVB,成功开创了一种温和、无污染的新技术来处理虾蟹壳垃圾zvW。据悉MsMZx,新技术采用高压二氧化碳为一种绿色酸试剂zTk,在水中溶解虾蟹壳中的碳酸钙YVN,去除率可达95%以上UKB。另一方面HVPTsK,对于壳上蛋白质成分的去除CO,则通过180度高温水使蛋白质水解脱落geRLo。

有关负责人介绍FEYx,上述处理过程仅使用了二氧化碳和水两种试剂zgp,几乎没有污染物产生ZJTzJ,且成本低廉7nuuQc,两步处理后甲壳素的纯度可达90%以上。通过成分和碳排放计算TS,这项新技术比传统工艺能够减少碳排量80%7S,总体成本也为传统工艺的一半左右LVta。

据悉D,虾蟹壳中的主要成分包括碳酸钙dDg、甲壳素和蛋白质U8T,是天然可再生资源oUN3,蕴含亟待开发的巨大价值ln4。例如dv,碳酸钙可被用作建筑材料Emz、造纸填充剂等A1mr,蛋白质可以被用作动物饲料msiFT;甲壳素是世界上储量最大的生物质资源之一m,是一种具有重要价值的高分子m0Ke,有望替代或补充化石资源路径为现代社会提供重要化工和医用产品FvDM。

该项目组有效将虾蟹壳中的成分进行分离和提取ybe,并开发了绿色、环保PlFPp、经济的新技术h,将提取的甲壳素成功转化为重要化学品Tsu,真正实现“变废为宝TyAD”xcd。目前FResr,团队已开发多种新型路径转化甲壳素制备20余种不同的含氮化学品T86。相关技术已申请专利02u,不久后将进行中试研究j9A。海洋废弃虾蟹壳有望像石化资源一样H13,成为一种可制备多种化学品的平台资源G,为未来含氮化学品的制备提供极具价值的新思路xpNY。

(责编90F:李依环9、熊旭)

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