Robot, kamera, dan banyak data tentang sampah: Di balik taruhan baru industri daur ulang

Orang Amerika benar-benar sangat pandai membuang barang. Negara ini menghasilkan hampir 300 juta ton sampah setiap tahun, dan miliaran dolar bahan yang dapat digunakan kembali berakhir di tempat pembuangan sampah, bahkan setelah melewati tempat daur ulang.

Masalahnya selalu terkait dengan memilah semuanya — memisahkan gandum dari sekam atau dalam hal ini, kaleng aluminium dari popok kotor. Untuk melakukan itu, industri secara historis mengandalkan baik menghancurkan semuanya dan mencoba memisahkannya secara mekanis, atau membayar orang untuk berdiri di atas conveyor belt dan memilih barang secara manual. Kedua pendekatan ini tidak efisien dalam skala besar. Penghancuran menghasilkan bahan yang terkontaminasi dan bernilai rendah. Penyortiran manual lambat, mahal, dan semakin sulit untuk dipekerjakan. Bagaimanapun, menarik bahan berharga dari limbah biaya sekitar seberapa nilainya.

Seperti hampir semua industri lainnya saat ini, daur ulang berharap AI dapat mengubah perhitungan tersebut. Semakin banyak perusahaan yang menerapkan visi komputer, robot pengambil, dan dataset besar limbah untuk mengidentifikasi dan memisahkan barang secara individual di atas conveyor belt. Tidak hanya startup: Waste Management $WM, perusahaan pengangkut sampah terbesar di negara ini, menghabiskan lebih dari $1,4 miliar untuk mengotomatisasi fasilitas daur ulangnya. AMP, perusahaan berbasis di Colorado, melangkah lebih jauh lagi, membangun seluruh fasilitas yang berjalan dengan AI sejak awal.

“Kurang lebih apa pun yang bisa Anda dan saya identifikasi, itu bisa dipelajari untuk diidentifikasi,” kata Matanya Horowitz, pendiri dan kepala teknologi AMP.

Dan mampu mengidentifikasi barang secara otomatis berarti seluruh model bisnis limbah bisa berubah. Alih-alih mengenakan biaya kepada kota untuk daur ulang dan berharap harga komoditas tetap tinggi, perusahaan memproses sampah yang tidak terurut dan menghasilkan uang dengan berbagai cara, termasuk menjual bahan daur ulang yang telah dipilah, mengubah limbah organik menjadi biochar yang menghasilkan kredit karbon, dan menghemat biaya truk dengan mengurangi volume tempat pembuangan sampah setengahnya.

Hanya 21% dari bahan daur ulang residensial benar-benar didaur ulang di AS, menurut The Recycling Partnership, dan angka tersebut terus menurun. Program tradisional bergantung pada partisipasi orang, dan sebagian besar menjangkau rumah tangga tunggal. Apartemen, gedung komersial, dan komunitas yang tidak memiliki layanan pengambilan sampah di tepi jalan tertinggal. Memproses sampah alih-alih mendaur ulang berarti sampah semua orang akan disortir, apakah mereka mau mendaur ulang atau tidak.

“Lima tahun lalu, Anda bisa melakukan ini, tetapi sekarang semua manfaat gabungan itu membuatnya menjadi pilihan yang jelas,” kata Horowitz. “Anda mulai melihat seluruh wilayah metro di mana memilah sampah adalah hal yang jauh lebih baik untuk dilakukan.”

Dari penghancur menjadi pisau bedah

Sampah rumah tangga adalah satu masalah. Elektronik adalah masalah lain. Untuk semua kecanggihan yang terlibat dalam membuat TV atau ponsel pintar, membongkarnya di akhir masa pakainya masih sebagian besar melibatkan obeng dan palu.

Robot bisa mempercepat proses ini secara signifikan, menurut Matt Travers, seorang robotik di Carnegie Mellon University yang juga mendirikan roboLoop, sebuah startup daur ulang. Perusahaan ini fokus pada layar datar, yang jumlahnya menumpuk lebih cepat daripada hampir semua jenis limbah elektronik lainnya.

“Anda tidak akan kehabisan mereka, dan tidak ada yang benar-benar tahu apa yang harus dilakukan dengan mereka,” kata Travers.

Di fasilitasnya di State College, Pennsylvania, robot menggunakan visi komputer untuk menemukan sekrup di belakang TV dan menekannya keluar dengan alat kinetik yang terinspirasi, Travers mengatakan, oleh alat keledai yang berubah menjadi senjata pembunuh dalam No Country for Old Men. Manusia kemudian menarik komponen, memisahkan bahan-bahan, langkah-langkah yang membutuhkan ketangkasan lebih.

Seluruh operasi diorganisasi berdasarkan satu hal: mencapai papan logika. Di dalamnya terdapat emas, tembaga, dan palladium, dan nilainya sekitar 100 kali lebih tinggi per pon daripada baja dan aluminium di sekitarnya. Dengan tenaga kerja manual saja, fasilitas ini memproses sekitar 25 TV per jam dan merugi. Travers mengatakan jalur robotik bisa mencapai 120.

Travers melihat layar datar sebagai titik awal. Elektronik semuanya dibangun dengan cara yang kurang lebih sama — lapisan yang diikat bersama dengan sekrup — dan kemampuan robot yang sama bisa diterapkan pada ponsel, tablet, atau apa pun yang masih didaur ulang secara manual. Dia menyebut tujuan ini sebagai “kecerdasan pembongkaran umum”: melatih robot untuk memahami bagaimana barang dirakit, dan robot itu bisa belajar membongkar apa saja.

“Itu seperti pahat dan palu,” kata Travers tentang alat yang saat ini digunakan di fasilitas limbah elektronik. “Saya bisa mengotomatisasinya.”

Tekstil menghadapi tantangan yang sama. Industri mode menghasilkan volume limbah yang besar, tetapi sebagian besar adalah kain campuran, yang membuatnya sangat sulit didaur ulang menjadi serat yang dapat digunakan kembali. Di Hong Kong Research Institute of Textiles and Apparel, para peneliti telah membangun sistem penyortiran AI yang mengklasifikasikan pakaian masuk berdasarkan bahan, kondisi, dan apakah layak dijual kembali atau didaur ulang.

Barang yang dapat dijual kembali diarahkan satu jalur. Campuran yang tidak bisa dipisahkan dikirim ke proses pemisahan kimia yang memecahnya kembali menjadi serat yang dapat digunakan kembali.

Teknologi ini sudah beroperasi dan telah dilisensikan oleh produsen di AS dan Indonesia. Tetapi Jake Koh, kepala eksekutif institut, mengatakan hambatan yang sudah dikenal tetap ada. “Bahan murni seringkali lebih murah,” katanya, dan infrastruktur pengumpulan terlalu terfragmentasi untuk menyediakan pasokan yang konsisten. Tanpa tekanan regulasi, merek memiliki sedikit insentif untuk membeli serat daur ulang.

Peraturan tanggung jawab produsen yang akan datang di Eropa bisa mengubah itu, tetapi untuk saat ini, operasi yang menguntungkan masih bergantung pada dukungan kebijakan dan kemitraan merek daripada permintaan pasar saja.

Menunggu Pembeli

Teknologi semakin maju. Pasar untuk apa yang dihasilkannya adalah cerita yang berbeda. Sistem AMP dapat mengidentifikasi dan menyortir sekitar 90% bahan dalam aliran limbah, tetapi pembeli hanya ada untuk 50 hingga 60% dari itu.

Sebagian masalah, kata Callie Babbitt, seorang profesor di Rochester Institute of Technology yang meneliti keberlanjutan, adalah bahwa daur ulang tidak seperti pergudangan atau logistik, di mana beberapa perusahaan besar dapat menginvestasikan miliaran dalam otomatisasi dan mengembangkannya di ratusan fasilitas. Ini adalah industri yang terfragmentasi, sebagian besar dikelola oleh usaha kecil dan menengah, terbatas oleh anggaran kota dan margin keuntungan yang tipis.

Bahkan pemain terbesar pun mengoperasikan fasilitas yang tampak sangat berbeda dari satu wilayah ke wilayah lain, karena infrastruktur dan aliran limbah lokal sangat bervariasi. Biaya pengembangan sistem robotik mencapai ratusan ribu dolar, dan bisa memakan waktu bertahun-tahun sebelum diketahui apakah sistem tersebut berhasil. Untuk operator fasilitas tunggal, itu adalah taruhan yang sulit ketika pengembalian dari apa yang mereka sortir mungkin hanya beberapa dolar per pon.

Skalabilitas menjadi lebih rumit karena tidak ada kebijakan federal untuk sebagian besar ini. Limbah elektronik diatur oleh 25 undang-undang negara bagian yang berbeda, semuanya sedikit berbeda. Persyaratan limbah organik bervariasi dari negara bagian ke negara bagian. Jika Anda sebuah perusahaan yang mencoba membangun bisnis nasional di bidang teknologi daur ulang, setiap pasar adalah teka-teki regulasi yang berbeda.

“Kami tidak selalu merancang produk di awal yang cocok untuk diproses di akhir,” kata Babbitt.

Dia berpikir bahwa peluang yang lebih menarik untuk AI sebenarnya ada di hulu — sebelum barang menjadi limbah sama sekali. Tempat sampah pintar yang memberi tahu dapur komersial apa yang mereka buang. Perangkat lunak ponsel yang mendorong Anda untuk mendaur ulang saat kesehatan baterai Anda menurun dan menunjukkan ke fasilitas terdekat. Aplikasi yang membantu konsumen menemukan elektronik bekas berkualitas daripada membeli baru.

Untuk semua kemajuan dalam memilah sampah, Babbitt mengatakan, kemenangan sejati adalah mengurangi jumlahnya.

“Dari sudut pandang keberlanjutan, jauh lebih baik mencegah limbah daripada mendaur ulangnya,” kata Babbitt.