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Löst ein ETH-Roboter das Problem der weltweit verschmutzten Flüsse?


In Zürich fischt neuerdings ein Greifarm Abfall aus der Limmat. Löst der ETH-Roboter das Problem von verschmutzten Flüssen weltweit?

VIDEO: Undichten Flüssen droht das Aus
ETH Zürich

Mittels Algorithmen unterscheidet der Roboter «Marc» verschiedene Abfallarten. Nun fordert ihn das Züri-Fäscht erstmals mit einer erheblichen Menge.

Das Forschungsteam betrachtet seinen Roboter «Marc». Dieser soll eigenständig unterschiedliche Komponenten des Abfalls voneinander trennen.

Zürich ist die vermeintlich sauberste Stadt der Welt, doch in der Harke, der Sammelstelle des Elektrizitätswerk Zürich, zeigt sich ein anderes Bild. Am Montagmorgen werden an der Kornhausbrücke die letzten Überbleibsel des Wochenendes angeschwemmt. Wodka-Flaschen, zerrissene Chips-Tüten, ein toter Fisch treiben in der Limmat. Eine Entenmutter durchforstet mit ihren Küken den angespülten Abfall. Die Studentinnen und Studenten der ETH haben sogar schon eine Flaschenpost aus dem Wasser gefischt.

Das Studienprojekt der ETH «Autonomous River Cleanup» möchte den Abfall, der im Fluss treibt, sammeln, analysieren und mittels künstlicher Intelligenz und Robotik sortieren.

Der Roboter übernimmt dabei die Mülltrennung. Bis jetzt muss man dies mühsam von Hand erledigen. Das, woran die Forschergruppe mitten in Zürich tüftelt, soll weltweit in verschmutzten Flüssen Anwendung finden. Zukünftig sollten Kraftwerke ihren Abfall also fachgerecht entsorgen und rezyklieren können. Bis heute landen sowohl das organische Material als auch die verschiedenen Kunststoffe in der Kehrichtverbrennungsanlage.

Hohe Verschmutzung als Beweggrund

Jährlich werden zwischen 0,8 und 2,7 Millionen Tonnen Kunststoff in Flüssen weltweit gefunden. Im Ozean sind es gar 13 Millionen Tonnen Plastik. Das System kann Abfallprodukte von zwischen 5 und 15 Zentimetern Länge aus dem Fluss filtern. Das Ziel ist es, den Abfall abzufangen, bevor er in grössere Gewässer gelangt und sich Plastikflaschen im Ozean in Millionen Mikropartikel zersetzen.

Mit den gesammelten Daten möchten die Forschenden Politiker und Unternehmen ermutigen, Massnahmen gegen die Verschmutzung zu ergreifen. Doch ganz einfach ist dies nicht.

Der Lösungsansatz besteht aus mehreren Komponenten: Eine auf der Kornhausbrücke aufgestellte, solarbetriebene Kamera identifiziert den erzeugten Abfall und liefert Daten zur Menge und Art des Kehrichts. Die Abfallprodukte werden aussortiert und analysiert, zentral dafür ist der Roboter namens «Marc». Der weisse Greifarm steht in einem Container nicht weit von der EWZ Sammelstelle und bearbeitet den Müll, der langsam auf einem Fliessband an ihm vorbeizieht. Der Roboter kann Algen, PET-Flaschen und Metallbüchsen unterscheiden.

Gestartet wurde das Pilotprojekt 2019 von Studierenden des Robotic Systems Lab der ETH. Zwei Jahre später testeten sie erste Prototypen wie etwa die Kamera und den Roboterarm.

Seit Montag und bis Ende September wird das Programm geprüft. Beim Besuch der Anlage funktioniert der Roboter jedoch noch nicht einwandfrei. Er hat Mühe, die verschiedenen Materialien zu greifen.

Deshalb sei eine lange Entwicklungsphase auch so entscheidend, sagt Hendrik Kolvenbach, leitender Wissenschafter an der ETH: «Je mehr wir wissen, desto besser können wir unseren Roboter trainieren», sagt er. Mittlerweile sei der Algorithmus so akkurat, dass der Roboter sogar Markenlabels wie Zweifel-Chips oder Coca-Cola-Flaschen identifizieren könne.

Die Daten sollten Politikerinnen und Politiker animieren, Massnahmen gegen die Umweltverschmutzung zu ergreifen.

Konkrete Daten dazu, welche Abfälle besonders oft im Zürcher Wasser treiben, gibt es noch nicht. Die Forscher warten gespannt auf Grossveranstaltungen wie das bevorstehende Züri-Fäscht oder die Street Parade im August, an denen sehr viel Abfall hinterlassen wird. Es gilt, den Roboter mit einer grossen Menge an Abfall herauszufordern.

Vielerorts einsetzbar

Die Forschungsgruppe will aber nicht nur Abfall aus dem Wasser fischen und rezyklieren, sondern auch die Bevölkerung sensibilisieren. Studierende haben an zehn Brücken der Stadt Zürich Plakate mit QR-Codes anbringen lassen. Die Bevölkerung selbst kann damit das Abfallproblem dokumentieren und mithelfen, die Algorithmen zu optimieren, mit denen der Abfall klassifiziert wird.

Das Projekt wird an der Limmat entwickelt, weil man hier auf die Ressourcen der ETH zugreifen kann. Die Hochschule ist führend in diesem Feld. Trotzdem ist die Gruppe auf weitere Spendengelder und Sponsoren angewiesen.

Langfristig sollte der Roboter in Flüssen eingesetzt werden, die stark verschmutzt sind. Man könne sich Grossstädte in Indien oder Südamerika gut vorstellen, sagt Kolvenbach. Kann das funktionieren, wenn der Roboter im Vergleich zur Limmat ungleich grössere Abfallmenge verarbeiten muss? Ja, sagt Kolvenbach. Dann müsse man das Programm einfach anders skalieren. Bis das Programm als fertiges Produkt einsetzbar sei, müsse jedoch noch viel weiter geforscht und entwickelt werden.

Bis dahin werden er und sein Team noch unzählige Sektkorken, E-Bikes und vielleicht sogar eine weitere Flaschenpost aus der Limmat bergen.

Am Dienstagnachmittag laden die an «Autonomous River Cleanup» Beteiligten zur Besichtigung ihres Projekts ein. Der Anlass findet von 13 bis 15 Uhr an der Wasserwerkstrasse 99 statt. Weitere Informationen: https://riverclean.ethz.ch

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Author: Jeremy Peterson

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