Comme presque tous les autres secteurs en ce moment, le recyclage parie que l'IA peut changer la donne.
Photo by Brent Lewis/The Denver Post via Getty Images
Les Américains sont vraiment très doués pour jeter des choses. Le pays produit près de 300 millions de tonnes de déchets par an, et des milliards de dollars de matériaux réutilisables finissent dans les décharges, même après être passés par les bacs de recyclage.
Le problème a toujours été de tout trier - séparer le bon grain de l'ivraie ou dans ce cas, la canette en aluminium de la couche sale. Pour ce faire, l'industrie s'est historiquement appuyée soit sur le broyage de tout et la séparation mécanique, soit en payant des personnes pour se tenir au-dessus de tapis roulants et trier à la main. Aucune approche ne s'adapte bien. Le broyage produit un matériau contaminé et de faible valeur. Le tri manuel est lent, coûteux et de plus en plus difficile à pourvoir. Dans tous les cas, extraire des matériaux précieux des déchets coûte à peu près autant que la valeur des matériaux.
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Comme à peu près tous les autres secteurs en ce moment, le recyclage parie que l'IA peut changer la donne. Un nombre croissant d'entreprises déploient la vision par ordinateur, des robots trieurs et des ensembles de données massifs sur les déchets pour identifier et séparer les éléments individuels sur un convoyeur. Ce ne sont pas seulement des start-ups : Waste Management, le plus grand transporteur de déchets du pays, dépense plus de 1,4 milliard de dollars pour automatiser ses installations de recyclage. AMP, une entreprise basée au Colorado, va encore plus loin en construisant des installations entières qui fonctionnent sur l'IA dès le départ.
"Tout ce que vous et moi pouvons identifier, il peut apprendre à l'identifier," a déclaré Matanya Horowitz, fondateur et directeur technique d'AMP.
Et être capable d'identifier les choses automatiquement signifie que tout le modèle économique des déchets peut changer. Au lieu de facturer les villes pour le recyclage en espérant que les prix des matières premières restent élevés, l'entreprise traite les déchets non triés et gagne de l'argent de plusieurs manières, notamment en vendant des matériaux recyclables triés, en convertissant les déchets organiques en biochar qui génère des crédits carbone, et en économisant une fortune aux villes sur le transport en réduisant de moitié le volume des décharges.
Seuls 21 % des matériaux recyclables résidentiels sont réellement recyclés aux États-Unis, selon The Recycling Partnership, et ce chiffre est en baisse. Les programmes traditionnels dépendent de la participation des gens et atteignent principalement les maisons individuelles. Les appartements, les bâtiments commerciaux et les communautés entières sans service de collecte en bordure de rue sont laissés pour compte. Traiter les déchets au lieu de recycler signifie que les déchets de chacun sont triés qu'ils prennent la peine de recycler ou non.
« Il y a cinq ans, vous pouviez faire cela, mais maintenant tous ces avantages cumulés en font une évidence », a déclaré Horowitz. « Vous commencez à voir des régions métropolitaines entières où trier les déchets est définitivement la meilleure chose à faire. »
Les déchets ménagers sont un problème. Les appareils électroniques en sont un autre. Malgré toute la sophistication qui entre dans la fabrication d'une télévision ou d'un smartphone, démonter un appareil en fin de vie implique encore principalement un tournevis et un marteau.
Les robots pourraient considérablement accélérer cela, selon Matt Travers, un roboticien à l'Université Carnegie Mellon qui a cofondé roboLoop, une startup de recyclage. L'entreprise se concentre sur les écrans plats, qui s'accumulent plus rapidement que presque tout autre type de déchets électroniques.
« Vous n'allez jamais en manquer, et personne ne sait vraiment quoi en faire », a déclaré Travers.
Dans son installation à State College, en Pennsylvanie, des robots utilisent la vision par ordinateur pour localiser les vis à l'arrière des téléviseurs et les retirer à l'aide d'un embout cinétique inspiré, selon Travers, de la matraque électrique transformée en arme meurtrière dans No Country for Old Men. Les humains retirent ensuite les composants, séparant les matériaux, des étapes qui nécessitent plus de dextérité.
Toute l'opération est organisée autour d'une chose : accéder à la carte logique. Elle contient de l'or, du cuivre et du palladium, et vaut environ 100 fois plus par livre que l'acier et l'aluminium qui l'entourent. Avec la seule main-d'œuvre manuelle, l'installation traite environ 25 téléviseurs par heure et perd de l'argent. Travers a déclaré que la ligne robotique pourrait atteindre 120.
Travers voit les écrans plats comme un point de départ. Les appareils électroniques sont tous construits à peu près de la même manière — des couches maintenues ensemble par des vis — et les mêmes capacités robotiques pourraient s'appliquer aux téléphones portables, tablettes ou tout autre objet encore recyclé à la main. Il appelle l'objectif « intelligence de démontage généralisée » : former un robot à comprendre comment les choses sont assemblées, et il peut apprendre à tout démonter.
« C'est un étau et un marteau », a déclaré Travers à propos des outils actuellement utilisés dans les installations de déchets électroniques. « Je peux automatiser ça. »
Les textiles font face à une version du même défi. L'industrie de la mode produit d'énormes volumes de déchets, mais la plupart sont des tissus mélangés, ce qui rend extrêmement difficile le recyclage en fibre utilisable. À l'Institut de recherche sur les textiles et les vêtements de Hong Kong, des chercheurs ont mis au point un système de tri par IA qui classe les vêtements entrants par matériau, état et s'ils sont adaptés à la revente ou au recyclage.
Les articles qui peuvent être revendus sont acheminés d'une manière. Les mélanges qui ne peuvent pas l'être sont envoyés à un processus de séparation chimique qui les décompose en fibres réutilisables.
La technologie est opérationnelle et a été licenciée par des fabricants aux États-Unis et en Indonésie. Mais Jake Koh, le directeur général de l'institut, a déclaré que les obstacles bien connus subsistent. « Les matériaux vierges sont souvent moins chers », a-t-il dit, et l'infrastructure de collecte est trop fragmentée pour fournir une offre cohérente. Sans pression réglementaire, les marques ont peu d'incitation à acheter des fibres recyclées.
La prochaine obligation de responsabilité élargie des producteurs en Europe pourrait changer cela, mais pour l'instant, des opérations rentables dépendent encore du soutien politique et des partenariats de marque plutôt que de la seule demande du marché.
La technologie progresse. Le marché pour ce qu'elle produit est une autre histoire. Les systèmes d'AMP peuvent identifier et trier environ 90 % des matériaux dans le flux de déchets, mais des acheteurs existent pour seulement 50 à 60 % d'entre eux.
Une partie du problème, a déclaré Callie Babbitt, professeur à l'Institut de technologie de Rochester qui recherche la durabilité, est que le recyclage n'est pas comme l'entreposage ou la logistique, où quelques grandes entreprises peuvent investir des milliards dans l'automatisation et l'étendre à des centaines d'installations. C'est une industrie fragmentée, largement artisanale, contrainte par les budgets municipaux et des marges extrêmement minces.
Même les plus grands acteurs exploitent des installations qui ont une apparence complètement différente d'une région à l'autre, car l'infrastructure locale et les flux de déchets varient tellement. Les coûts de développement d'un système robotique s'élèvent à des centaines de milliers de dollars, et cela peut prendre des années avant que quelqu'un sache s'il fonctionne. Pour un exploitant d'une seule installation, c'est un pari difficile à faire lorsque le retour sur ce que vous triez peut être de quelques dollars la livre.
La mise à l'échelle est encore compliquée par le fait qu'il n'existe pas de politique fédérale pour la plupart de ces éléments. Les déchets électroniques sont régis par 25 lois étatiques différentes, toutes légèrement différentes. Les exigences en matière de déchets organiques varient d'un État à l'autre. Si vous êtes une entreprise essayant de construire une entreprise nationale autour de la technologie de recyclage, chaque marché est un casse-tête réglementaire différent.
"Nous ne concevons pas nécessairement des produits à l'avant qui soient bien adaptés pour être traités à l'arrière," a déclaré Babbitt.
Elle pense que l'opportunité la plus intéressante pour l'IA pourrait en fait être en amont — avant que les choses ne deviennent des déchets. Des poubelles intelligentes qui indiquent aux cuisines commerciales ce qu'elles jettent. Un logiciel téléphonique qui vous incite à recycler lorsque la santé de votre batterie baisse et vous dirige vers une installation à proximité. Des applications qui aident les consommateurs à trouver des appareils électroniques reconditionnés de qualité au lieu d'en acheter de nouveaux.
Pour tous les progrès dans le tri des déchets, a déclaré Babbitt, la véritable victoire serait d'en fabriquer moins.
"D'un point de vue durable, il est bien préférable de prévenir les déchets que de les recycler," a déclaré Babbitt.
