La transformación digital, un elemento clave para llegar a la economía circular



27/07/2020
Archivado en: Residuos , Nº 222 Marzo/Abril 2020

Las nuevas tecnologías jugarán un papel determinante como elemento facilitador de la transformación hacia una economía circular. Para obtener materias primas secundarias que puedan competir con los materiales vírgenes, serán necesarias tecnologías capaces de incrementar las actuales cifras de valorización material, facilitando la recuperación de nuevos materiales que actualmente forman parte de los flujos de rechazo.

Parece fácil, ¿verdad?, aunque es todo lo contrario. Los gestores de residuos hemos abusado de un cierto victimismo” fundamentado en la existencia de una serie de barreras, casi insalvables, que nos han desterrado fuera de los límites de la Industria 4.0. Trabajamos con materiales que el resto de los seres humanos desechan y, por tanto, carecen de valor. Además, nuestras materias primas, los residuos, son altamente heterogéneas, de composición desconocida y variable en el tiempo. No podemos disponer de una toma de datos eficiente, más allá de caracterizaciones puntuales y manuales, poco representativas del flujo real de residuos. Esto nos ha conducido a una cierta autocomplacencia, a la vez que actuaba como elemento disuasorio a la aplicación de tecnologías avanzadas y, ya se sabe, sin presión no hay progreso.

Si bien los anteriores argumentos eran parcialmente ciertos y han actuado como auténticas barreras a la recuperación de materiales durante los últimos años, no deberían continuar siendo un obstáculo para que nuestra actividad pueda ser gestionada acorde a los principios rectores de la Industria 4.0. De hecho, incorporar esos principios deberá ser el trampolín necesario para salvar todas las anteriores barreras y transformar nuestras plantas de tratamiento en precursores y garantes de una economía efectivamente circular.

 

Cerrando el ciclo: De material a residuo y de residuo a material

El cambio de paradigma que supone la economía circular no es más que un cambio lógico y natural si tenemos en cuenta que bajo el concepto de residuos se esconden materiales que en su día fueron, bien materias primas, bien productos de consumo. Es decir, su condición de residuo les es sobrevenida por un cambio de uso, la intención humana de desprenderse de ellos, y no por un cambio en su naturaleza.

 

Los residuos son mayoritariamente materiales en desuso

Si observamos la evolución de los rendimientos de recuperación alcanzados por las actuales plantas de selección altamente automatizadas” enseguida nos daremos cuenta de que, después de un período de crecimiento, esta evolución positiva parece estancarse en los últimos años. La tecnología actual ha tocado techo y es imperativo hacer algo al respecto.

Por otro lado, el recientemente actualizado marco legislativo europeo sigue empujando para conseguir niveles de reciclaje de materiales cada vez más elevados y esto, a su vez, nos empuja hacia la necesaria transformación de los procesos operativos de nuestras plantas de tratamiento de residuos.

Por último, la cada vez más acuciante escasez de recursos naturales y la irrupción del concepto de economía circular, ha provocado que los mercados de materias primas secundarias estén creciendo significativamente durante los últimos años. El mercado crece pero, como es lógico, se vuelve más exigente, diríamos que se especializa. Se demandan más cantidad de materiales y se exige una mayor calidad de los productos.

 

Datos, datos y más datos

Pero ¿cómo debemos afrontar este cambio de modelo?, ¿por dónde debemos empezar?, ¿qué tecnologías debemos incorporar?

Lo primero y más importante es conocer las carencias y límites de nuestro actual sistema. El desconocimiento de la composición de nuestros residuos, su variabilidad temporal, la ausencia de monitorización y sensorización en las plantas de tratamiento y, sobre todo, la conjunción de todos estos elementos genera la tormenta perfecta: Desconozco y no mido, en definitiva, no tengo nada.

Esta locura operacional” ha provocado que, para intentar paliar esa imposibilidad de optimización del proceso, hayamos acercado a nuestros operarios al residuo, intentando mejorar manualmente la pureza y calidad de los materiales seleccionados o intentando recuperar más materiales que un sistema ineficiente pierde en los flujos de rechazos. Esto ha provocado niveles de absentismo laboral superiores a los de la media de la industria.

Por tanto, parece evidente que debemos empezar por conocer nuestros productos y nuestro proceso: tener datos, datos y más datos. Solo así podremos optimizar nuestros procesos y alejar a nuestros operarios del residuo, monitorizando y remotizando el sistema.

Unidad robótica ZRR2 instalada sobre el flujo de residuos voluminosos

 

La tecnología será el motor del cambio

Desde el Centro de Competencia de Medio Ambiente de Ferrovial Servicios estamos llevando a cabo un amplio programa de proyectos de innovación que utilizan nuevas tecnologías para, por un lado, incrementar la cantidad y la calidad de los materiales valorizados y, por otro, derribar las barreras del sector residuos que nos impedían ser miembros de pleno derecho del grupo de industrias 4.0. Entre las tecnologías que se están probando mediante distintos pilotos en nuestras instalaciones destacan:

 

Inteligencia artificial

La inteligencia artificial que nos permitirá conocer en tiempo real la composición de nuestras materias primas, los residuos, y disponer de un balance de masas en continuo de todo el proceso de selección, tal y como ya estamos verificando en 3 de nuestras instalaciones que cuentan con pilotos plenamente operativos.

Por otro lado, la gestión del big data que se genera se encuentra también muy desarrollada. Los datos y las interrelaciones entre los mismos nos permiten generar cuadros de mando en tiempo real de gran valor para el operador y gestor de nuestras plantas.

Sistema de identificación mediante visión artificial y deep learning en uno de nuestros pilotos

 

La robótica avanzada  

Los sistemas duales de inteligencia artificial y robótica avanzada permiten mejorar la capacidad de selección de residuos, obteniendo un mayor número de materiales, de mejor calidad y mejorando las condiciones de trabajo y el bienestar de nuestros trabajadores.

Hoy, diversos tecnólogos se han lanzado con prototipos, algunos de ellos convertidos ya en unidades comerciales, que combinan la visión artificial detectora de objetos, el deep learning y la inteligencia artificial como herramientas generadoras de algoritmos y órdenes y, finalmente, un brazo robótico ejecutor de la acción de recogida de los objetos sobre nuestras cintas de transporte.

En tan solo 5 años hemos pasado del primer prototipo robótico instalado en una planta de tratamiento en España, el famoso Wall-B, que seleccionaba solamente PET en el Ecoparque IV en Barcelona, a tener más de 4 unidades robóticas ya instaladas, de distintos fabricantes, con capacidad para seleccionar más de 12 materiales diferentes sobre distintos flujos de residuos.

 

Drones inspectores

Los drones equipados con distintos sensores, como los sistemas de visión o termográficos, e incluso incorporando inteligencia artificial para mejorar la inspección, el mantenimiento de nuestros activos, la detección temprana de anomalías y la seguridad y salud en nuestras instalaciones.

Más de 12 casos de uso distintos han sido ya probados con éxito en nuestras instalaciones. En ellas han demostrado su versatilidad para monitorizar zonas de difícil acceso y, en este sentido, pueden ser de gran ayuda en aquellos espacios con atmósferas complejas, como nuestros compost halls, donde el acceso humano está restringido.

Modelo de dron testado para inspección y toma de datos en naves de compostaje

 

Realidad virtual y aumentada

La capacidad transformadora de la realidad virtual, aumentada y mixta, combinación de éstas, es casi infinita y de una enorme utilidad para el operador. Actualmente ya hemos realizado diversos desarrollos en nuestras instalaciones y seguimos trabajando en ampliar los aplicativos basados en ambas tecnologías.

  • La realidad virtual aplicada a aprendizaje y simulación en tareas de mantenimiento, reparación de averías o en simulación de situaciones de emergencia, como potente herramienta de formación y capacitación de nuestro personal, previa a la operación. 

  • La realidad aumentada para la asistencia en tiempo real en actividades de consignación de maquinaría, como interface de gestión del mantenimiento y como sistema de mejora de las condiciones de autoprotección y seguridad de nuestros trabajadores.

 

Los gemelos digitales

Su capacidad para reproducir entornos reales, integrando el procesamiento de datos obtenidos mediante sensores y gestionados con softwares avanzados, nos permite predecir, controlar y planificar de forma inteligente, generando valor en todo el ciclo de vida del tratamiento de residuos, desde el diseño hasta la operación. Por tanto, nos ayudan a tomar decisiones y mitigar riesgos, convirtiéndose en una herramienta importante para la optimización de nuestros activos.

Además, el gemelo digital se nutre de la aplicación de todas las anteriores tecnologías, potenciando sus beneficios. Su capacidad de integración de datos en tiempo real, pero jugando” con ellos en una réplica virtual, los posiciona como tecnología habilitadora clave para la mejora de nuestra competitividad en los próximos años. 

Inicio de asistente para el mantenimiento de un separador óptico en Realidad Aumentada

 

Plantas del futuro: ¿Tratar residuos o recuperar materiales?

¿Cómo debería ser la planta de tratamiento de residuos del futuro? Lo primero que deberíamos cambiar es su nombre por el de planta de producción de materiales, mucho más conveniente. Lo segundo, será diseñar una planta capaz de romper todas esas barreras o inconvenientes de las plantas actuales. Yo destacaría tres aspectos fundamentales:

  • La planta del futuro será una planta inteligente en el sentido que será capaz de adaptarse a los cambios de composición y de cantidad de los materiales a tratar.

  • Deberá ser una planta muy, muy segura. Para ello será necesario controlar la operación en remoto y evitar el contacto humano con los residuos. La planta del futuro será una planta donde el proceso productivo se detenga cuando se abra una puerta de acceso al recinto donde se está procesándose el residuo.

  • La planta del futuro deberá estar preparada para recuperar el 100% de los materiales presentes en el flujo de residuos.

Tres pilares sobre los que fundamentar la planta del futuro: automatizar, sensorizar y digitalizar. Adoptarlos y adaptarlos a nuestras plantas lo antes posible es la receta del éxito y pasa necesariamente por incorporar tecnología e impulsar una nueva mentalidad operativa que incorpore los principios de la Industria 4.0.


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Tags: Ferrovial.

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