Molte persone amano visitare il mare, sia per godersi i benefici fisici di una nuotata esaltante o semplicemente per rilassarsi sulla spiaggia e prendere il sole. Ma questi piaceri semplici e vivificanti sono facilmente rovinati dalla presenza di rifiuti che, se persistenti, possono avere gravi ripercussioni negative sia sull'ambiente che sull'economia locale.

Se ti trovavi lungo la costa di Dubrovnik, in Croazia, nel settembre 2021, potresti aver avvistato due robot che perlustravano il fondo del mare alla ricerca di detriti. In questa squadra di due, uno è stato addestrato a riconoscere i rifiuti, l'altro a raccoglierli nel suo cestino. I robot stavano intraprendendo la loro missione inaugurale e per la prima volta sono stati testati in un ambiente reale per valutare la loro capacità di eseguire determinati compiti come riconoscere i rifiuti e manovrare sott'acqua. "Pensiamo che il nostro progetto sia il primo che raccoglierà i rifiuti sottomarini in modo automatico con i robot", ha affermato il dottor Bart De Schutter, professore alla Delft University of Technology nei Paesi Bassi e coordinatore del progetto SeaClear.

I robot sono un esempio delle nuove innovazioni sviluppate per ripulire i rifiuti subacquei. Si ritiene che gli oceani contengano tra i 22 ei 66 milioni di tonnellate di rifiuti, che possono differire per tipologia da area a area, di cui circa il 94% si trova sul fondo del mare. Le attrezzature da pesca scartate dai pescatori, come le reti, sono prevalenti in alcune zone costiere, mentre le bottiglie di plastica e di vetro si trovano principalmente in altre, ad esempio. "A volte vediamo anche materiale da costruzione (nell'acqua) come blocchi di cemento o pneumatici e batterie per auto", ha affermato il dottor De Schutter.

Quando i rifiuti entrano negli oceani e nei mari, possono essere trasportati dalle correnti in diverse parti del mondo e persino inquinare aree remote. Gli animali marini possono essere colpiti se ingoiano immondizia o vi rimangono intrappolati, mentre anche la salute umana è a rischio se piccoli pezzi finiscono nel nostro cibo. "È un problema molto serio che dobbiamo affrontare", ha affermato la dott.ssa Fantina Madricardo, ricercatrice presso l'Istituto di Scienze Marine—Consiglio Nazionale delle Ricerche (ISMAR-CNR) a Venezia, Italia e coordinatrice del progetto Maelstrom.

Attualmente sono impiegati subacquei umani per raccogliere i rifiuti in alcune aree marine, ma non è una soluzione ideale. Ma i subacquei esperti possono essere difficili da trovare, mentre la quantità di tempo che possono trascorrere sott'acqua è limitata dalla loro riserva d'aria. Alcune aree potrebbero anche non essere sicure per l'uomo, ad esempio a causa della contaminazione. "Questi sono aspetti che il sistema automatizzato che stiamo sviluppando può superare", ha affermato il dott. De Schutter. "(Sarà) molto più efficiente, conveniente e più sicura dell'attuale soluzione basata su subacquei umani."

Un team di robot in cerca di rifiuti

Il Dr. De Schutter e il suo team stanno costruendo un prototipo del loro sistema per il progetto SeaClear, che è composto da quattro tipi di robot che lavoreranno in modo collaborativo. Una nave robotica, che rimane sulla superficie dell'acqua, fungerà da hub fornendo energia elettrica agli altri robot e conterrà un computer che è il cervello principale del sistema. Gli altri tre robot, due che operano sott'acqua e un drone aereo, saranno legati alla nave.

Un robot sottomarino sarà responsabile della ricerca dei rifiuti avventurandosi vicino al fondo del mare per eseguire scansioni ravvicinate utilizzando telecamere e sonar. Il drone aiuterà anche a cercare i rifiuti quando l'acqua è limpida sorvolando un'area di interesse, mentre nelle aree oscure cercherà ostacoli come le navi. Il sistema sarà in grado di distinguere tra i rifiuti e altri oggetti sul fondo del mare, come animali e alghe, tramite l'intelligenza artificiale. Un algoritmo verrà addestrato con immagini di oggetti che potrebbe incontrare, comprese bottiglie di plastica e pesci, in modo che impari a distinguerli e identificare i rifiuti.

La raccolta dei rifiuti sarà curata dal secondo robot sottomarino, che raccoglierà gli oggetti mappati dai suoi compagni. Dotato di una pinza e di un dispositivo di aspirazione, raccoglierà i rifiuti e li depositerà in un cestello legato e posizionato sul fondo del mare che verrà poi portato in superficie. "Abbiamo fatto alcuni test iniziali vicino a Dubrovnik, dove una bottiglia di plastica è stata depositata apposta e l'abbiamo raccolta con un robot di presa", ha affermato il dott. De Schutter. "Avremo più esperimenti in cui cercheremo di riconoscere più pezzi di spazzatura in circostanze più difficili e poi raccoglierli con il robot".

Impatto sulla pulizia subacquea

Il Dr. De Schutter ei suoi colleghi pensano che il loro sistema alla fine sarà in grado di rilevare fino al 90 percento dei rifiuti sul fondo del mare e raccogliere circa l'80 percento di ciò che identifica. Ciò è in linea con alcuni degli obiettivi della missione dell'UE Restore Our Oceans and Waters entro il 2030, che mira a eliminare l'inquinamento e ripristinare gli ecosistemi marini riducendo i rifiuti in mare.

Quando il progetto sarà terminato alla fine del 2023, il team prevede di vendere una decina dei propri sistemi automatizzati nei prossimi cinque o sette anni. Ritengono che sarà di interesse per i governi locali nelle regioni costiere, in particolare nelle aree turistiche, mentre le aziende potrebbero essere interessate anche all'acquisto del sistema e alla fornitura di un servizio di pulizia o al noleggio dei robot. "Queste sono le due direzioni principali che stiamo guardando", ha detto il dottor De Schutter.

Analizza gli hotspot dei rifiuti

Un altro team sta anche sviluppando un sistema robotico per affrontare i rifiuti sul fondo del mare come parte del progetto Maelstrom. Tuttavia, il loro primo passo è identificare i punti caldi sott'acqua dove si accumulano i rifiuti in modo che sappiano dove dovrebbero essere dispiegati. Diversi fattori come le correnti d'acqua, la velocità con cui un particolare oggetto scartato affonda e le caratteristiche subacquee come i canyon influenzano tutti il ​​punto in cui si accumulano i rifiuti. "Stiamo sviluppando un modello matematico in grado di prevedere dove andranno a finire i rifiuti", ha affermato il dottor Madricardo.

Il loro sistema robotico, in fase di sperimentazione vicino a Venezia, è composto da una piattaforma galleggiante con otto cavi collegati a un robot mobile che si muoverà sul fondale marino sottostante per raccogliere i rifiuti in una scatola, utilizzando una pinza, un gancio o dispositivo di aspirazione a seconda delle dimensioni della lettiera. La posizione e l'orientamento del robot possono essere controllati regolando la lunghezza e la tensione dei cavi e inizialmente saranno azionati da un essere umano sulla piattaforma. Tuttavia, utilizzando l'intelligenza artificiale, il robot imparerà a riconoscere gli oggetti e alla fine sarà in grado di funzionare in modo indipendente.

Riutilizzo dei rifiuti subacquei

La dott.ssa Madricardo e le sue colleghe puntano anche a riciclare tutta la lettiera che viene raccolta. Un secondo robot avrà il compito di smistare i rifiuti recuperati e classificarli in base a ciò di cui sono fatti, come materiale organico, plastica o tessuti. Quindi, il progetto sta collaborando con partner industriali coinvolti nel riciclaggio dei materiali per trasformare ciò che hanno recuperato.

I rifiuti di plastica sporchi e misti sono difficili da riciclare, quindi il team ha utilizzato un impianto di pirolisi portatile sviluppato nell'ambito del precedente progetto marGnet per trasformare i rifiuti di plastica in carburante per alimentare la loro tecnologia di rimozione. Ciò si adatta all'obiettivo dell'UE di passare a un'economia circolare, in cui i prodotti e i materiali esistenti vengono riutilizzati il ​​più a lungo possibile, come parte della strategia europea del Green Deal e della plastica. "Vogliamo dimostrare che si può davvero provare a riciclare tutto, il che non è facile", ha affermato il dottor Madricardo.

Sfruttare le bolle per ripulire i fiumi

La dott.ssa Madricardo e i suoi colleghi stanno anche sviluppando una seconda tecnologia incentrata sulla rimozione dei rifiuti che galleggiano nei fiumi in modo che possano essere intercettati prima che raggiungano il mare. Una cortina di bolle, chiamata Bubble Barrier, verrà creata pompando aria attraverso un tubo perforato posto sul fondo di un fiume, che produce una corrente ascendente per dirigere i rifiuti verso la superficie, ed eventualmente verso le sponde, dove vengono raccolti .

Il sistema è stato testato in canali nei Paesi Bassi ed è attualmente in fase di sperimentazione in un fiume a nord di Porto in Portogallo, dove dovrebbe essere implementato a giugno. "È un'idea semplice che non ha alcun impatto sulla navigazione (barca)", ha affermato il dottor Madricardo. "Riteniamo che non avrà nemmeno un impatto negativo sulla fauna, ma lo verificheremo".

Sebbene le nuove tecnologie aiuteranno ad affrontare i rifiuti sottomarini, la dott.ssa Madricardo e il suo team mirano anche a ridurre la quantità di rifiuti che finisce nei corpi idrici in primo luogo. Il progetto Maelstrom prevede quindi sforzi di sensibilizzazione, come campagne organizzate di pulizia delle coste, per informare e coinvolgere i cittadini su ciò che possono fare per limitare i rifiuti marini. "Crediamo davvero che sia necessario un cambiamento (nella società)", ha affermato il dottor Madricardo. "Ci sono tecnologie (disponibili) ma dobbiamo anche fare uno sforzo collettivo per risolvere questo problema".