Kierrätys ja hyötykäyttö / Materiaalikauppa

Viikissä huhkivat robotit

SITAn Viikin laitoksen kolmen ZenRobotics Recycler -järjestelmän kokonaisuus on maailman ensimmäinen kokonaan robotiikan lähtökohdista suunniteltu jätteenlajitteluprosessi. Missään muualla ei robottilajittelu ole vielä näin pitkällä.

Kirjoittaja: Samppa Haapio
Kuvat: Jorma Marstio

Sita-Zenrobotics

ZenRobotics Recyclerin (ZRR) liukuhihna kuljettaa loputtomana virtana puuta, metallia ja kiveä sisältävää purkujätettä teollisuusrobotin leukojen ulottuville. Leuat poimivat hampaisiinsa eri materiaaleja nakatakseen kappaleet omiin kuiluihinsa. Ylimääräisen aineksen, rejektin, liukuhihna kuljettaa konttiin jatkokäsittelyä varten.

Ennen kuin remonttijäte on päätynyt ZRR:n liukuhihnalle vievään bufferisäiliöön, on se kuljetettu SITAn kuorma-autoissa Viikkiin. Materiaalinkäsittelykone esilajittelee materiaalin erottelemalla joukosta isot puu-, metalli-, kivi-, muovi- ja pahvikappaleet. Sen jälkeen se syöttää materiaalin kuljettimelle, joka vie sen edelleen ballistiseen seulaan. Seula erottelee jätteestä hienojakoiset aineet ja etenkin muovipeitteet, joita remonttijätteen seassa tapaa olla paljon. Yksi eroteltavista osista menee bufferiin, josta materiaali kuljetetaan robottien leukojen ulottuville.

Kun bufferisäiliö on täynnä ja laitos toimii täydellä teholla, on sen mahdollista toimia käytännössä miehittämättömänä. Tällä hetkellä Viikin laitoksessa tehdään vielä asennusvaiheen hienosäätöä. Avajaisia olisi tarkoitus viettää tämän vuoden alussa.

Oppiva robotti?

ZRR:n näkyvin osa, teollisuusrobotin käsivarsi on itse asiassa tyypillinen teollisuusrobotti, joita löytyy esimerkiksi autotehtaiden kokoonpanolinjoilta tuhansia. ZRR:n salaisuus on ZenRobotics Brain -järjestelmä. Lajiteltavan jätteen sisältämien materiaalien tunnistamiseen käytetään lukuisia sensoreita: näkyvän valon aallonpituuksia käyttävät kamerat kuvaavat tekstuureja ja yksityiskohtia, 3D-laserskanneri tunnistaa kappaleen muodot, lähi-infrapunakamerat – jotka muuten käyttävät samaa tekniikkaa kuin mitä astronomit käyttävät tähtien koostumuksen mittaamisessa – tunnistavat materiaalit ja metallinpaljastimet tunnistavat sähköä johtavat metallit. Järjestelmässä on myös painosensori. Jos hihnalla on painavampi kappale, käsivarsi saa komennon poimia varovaisemmin vahinkojen välttämiseksi.

Sensorit tuottavat valtava määrän dataa jatkuvana virtana. ZenRobotics Brain tallentaa datan ja analysoi sitä käyttämällä edistyneitä tekoäly- ja tiedonlouhinta-algoritmeja.

– Järjestelmä tunnistaa sensoritiedon ja aikaisemmin oppimansa perusteella kappaleen materiaalin, koon ja asennon ja komentaa robottikättä, että poimi tuosta. Poimintaliikkeen aikanakin tarkkaillaan, ettei robotti esimerkiksi vaurioidu liiallisesta rasituksesta. Jos kappale arvioidaan painavaksi, liikettä hidastetaan. Se myös muistaa tämän jatkossa, kertoo ZenRoboticsin myyntijohtaja Jufo Peltomaa.

Epämääräisten kappaleiden poimiminen jätevirrasta on robotille erittäin haastava tehtävä. Siinä missä perinteinen teollisuusrobotti käsittelee standardimittaisia kappaleita samalla liikeradalla, ZRR:n toimintaperiaate on mullistava. Sitä sananmukaisesti opetetaan yrityksen ja erehdyksen kautta, eli jos se poimii väärän kappaleen, robottikäsivarren liikkeiden koordinaatiota säätelevään ohjausjärjestelmään tehdään tarkennuksia.

Etuajassa hyödyntämisasteessa

Viikin laitoksen kokonaisuus tulee olemaan ensimmäinen kokonaan robotiikan lähtökohdista suunniteltu jätteenlajitteluprosessi. Missään muualla ei robottilajittelu ole vielä näin pitkällä. Viikin käsitellystä jätteestä rakennus- ja purkujätteen osuus on vajaat puolet. Työtä piisaa, sillä kolmannes koko maailman kaikesta jätteestä on juuri purkujätettä.

– Pelkästään EU:n alueella tuotetaan 900 miljoonaa tonnia rakennus- ja purkujätettä vuodessa, Peltomaa kertoo.

Vuonna 2011 Suomessa rakennus- ja purkujätteen kokonaismäärä oli 2,2 miljoonaa tonnia. Valtakunnallisen jätesuunnitelman tavoitteena on, että rakentamisen jätteistä päätyisi vuoteen 2016 mennessä hyötykäyttöön 70 prosenttia. Viikissä hyödyntämisaste on jo nyt ollut tuota parempi, sillä vuodesta 2011 SITAlla koekäytössä ollut ZRR Heavy Picker on nostanut asteen 70 prosentista 90 prosenttiin. Jatkossa tavoitteena on nostaa prosentti 95:een.

Metalli on pois kaatopaikoilta uudelleen käytettävänä raaka-aineena, ja materiaalikaupan merkitys bisneksenä kasvaa koko ajan. Esimerkiksi nykymarkkinoilla metallista saa noin 150 euroa tonnilta.

Robotit tarvitsevat hyvin vähän huoltoa, ja ne ovat immuuneja ihmisille vaarallisille tekijöille. Robotit käsittelevät niin asbestia kuin hometalojen jätteet.

– Tällä hetkellä keskitytään vielä puun, kiven ja metallin keräämiseen, mutta teknologia kehittyessä on mahdollista ulottaa lajittelu esimerkiksi erilaisiin muoveihin ja magneettisuudeltaan erilaisiin metalleihin. Ja miksei sensorina voisi toimia vaikka geigermittari, Peltomaa kertoo.

Kolme ZenRobotics Recycler -järjestelmää

Viikissä jätteitä lajittelee kolme ZenRobotics Recycler -järjestelmää, jotka muodostavat kaksi jätteenkäsittely-yksikköä. Järeämmän ZRR Heavy Picker -yksikön käsivarsi voi nostaa noin 16 kilon painoisia kappaleita. Se kykenee noin 1400 poimintaan tunnissa keskipainoltaan noin viiden kilon kappaleita.

Toiseen, uudempaan ”Viikki II” -halliin on viime kesäkuussa sijoitettu nopeampaan ja pienempijakoisemman materiaalin käsittelyyn soveltuva ZRR Fast Picker -yksikkö. Sen kaksi käsivartta nostavat noin 10 kiloa kumpikin, ja se kykenee noin 2500 poimintaan tunnissa, kun kappaleiden keskipaino on kaksi kiloa.

Lähes kaikki mikä tulee Viikkiin, hyödynnetään

Viikin laitos Helsingissä käsittelee noin 50 000 tonnia eri jakeita vuodessa. Se tarjoaa palveluita koko pääkaupunkiseudun jätehuollon tarpeisiin.

Rakennus- ja purkujätteen osuus koko käsittelymäärästä on vajaat puolet. Rakennus- ja purkujätteestä erotetaan kaikki hyödynnettävä, kuten puu, metalli, pahvi, muovi, sekä kiviaines. Näistä puu murskataan ja toimitetaan edelleen poltettavaksi. Metalli otetaan talteen teollisuuden raaka-aineeksi. Pahvi ja muovi edelleen murskataan energiajakeeksi. Kiviaines käytetään uudelleen. Sekajätettä hyödynnetään polttolaitoksissa, missä siitä jalostuu sähköä ja lämpöä.

Biojäte jalostetaan edelleen viherrakentamisen raaka-aineeksi eli suomeksi sanottuna mullaksi. Erilaisia laseja, kuten sekalasia, tuulilasia sekä ikkunanpokia otetaan myös vastaan. Määrältään vähäisemmistä erikoisjakeista, kuten bitumista kierrätetään uutta katemateriaalia. Villaa otetaan uudelleen käyttöön. Klinkkeriä ja pesualtaiden posliinia murskataan muun muassa kaatopaikkateiden tukirakenteisiin.

– Käytännössä kaikki Viikkiin tuleva materiaali hyödynnetään jollakin tavalla, Viikin laitospäällikkö Raimo Haantaus kertoo.

Entä miten asiakas saa nopeimmin materiaalinsa Viikkiin hyödynnettäväksi?

– Ota minuun tai Viikin toimistoon yhteyttä ja ilmoita laskutustiedot. Laitoksella autolle tehdään vaakakortti, jolla pääsee tuomaan eri materiaaleja. Vaakaterminaalissa luetaan sisään tullessa kortista asiakkaan tiedot. Sitten vaan kipataan materiaali sille osoitettuun paikkaan ja tullaan takaisin vaa’alle. Vaa’alla valitaan tuote ja laskutustiedot ovat valmiit. Laskutus tapahtuu viikottain. Tarvittaessa vaakatiedoista saadaan erilaisia raportteja asiakkaiden tarpeiden mukaan, Haantaus kertoo.

”SITA oli liikkeissään nopein”

SITAn ja ZenRoboticsin yhteistyö alkoi vuonna 2010.

– Lähestyimme useita eri jätefirmoja, ja kaikki olivat kiinnostuneita esittelemästämme teknologiasta. Lopulta SITA oli liikkeissään nopein, Jufo Peltomaa kertoo.

– Emoyhtiö Suez Environnementin kautta SITA on paras referenssiasiakas mitä voi toivoa: Maailmalla on helppo esitellä referenssinä suurta kansainvälistä ympäristönhuoltoyhtiötä. Lisäksi SITA tukenut meitä ja siellä ollaan oltu tarvittaessa pitkämielisiä, ja sen on pilottiasiakkaalle erittäin hieno ominaisuus, Peltomaa kertoo.

Viikin laitos Helsingissä käsittelee noin 50 000 tonnia eri jakeita vuodessa.

Viikin laitos Helsingissä käsittelee noin 50 000 tonnia eri jakeita vuodessa.

Heureka-meili sinetöi päätöksen

ZenRobotics sai alkunsa vuonna 2007, kun FT Tuomas J. Lukka, TT Harri Valpola sekä Jufo Peltomaa päättivät perustaa firman, joka ”olisi jollain tavalla tekemisissä robotiikan ja tekoälyn kanssa.”

– Soitimme 150–200 suomalaista teollisuusyritystä läpi, joilta kysyimme suoraan, miten voisimme auttaa. Vastauksista alkoi hahmottua yhteinen ongelma: epämääräisten muotoista esineiden nostamiseen tarvittiin apua. Yhdenmukaisten kännykkäosien nostaminen oli helppoa, mutta epämääräisten sellupaalien tai hillomunkkien ei, Peltomaa kertoo.

– Eräänä päivänä satuin näkemään Discovery Channelilta dokumentin, missä meksikolaistyöläiset lajittelivat maailman suurimman pommikoneen, B-52:n murskattuja osia liukuhihnan ääressä. Lähetin saman tien Heureka-mailin yhtiökumppaneille, että meidän pitää keskittyä jätteenlajitteluun.

Vuonna 2009 ZenRobotics sai rahoituksen valmiiksi, ja vuonna 2011 aloitettiin Viikin laitoksen ZRR:n asentaminen.