“視力超清”的垃圾分揀機器人高效垃圾分類、餐廚垃圾變身手機充電寶、從廢棄蝦蟹殼提取重要的醫藥、化工資源，在6月5日世界環境日即將到來之際，上海交大中英國際低碳學院的三個研究團隊帶來硬核“低碳”成果，讓生活中隨處可見的垃圾搖身一變，成了多樣化資源。

每小時分揀垃圾5400次，超視覺垃圾分揀機器人手速快、目力好、節成本

這裏沒有身穿厚重工作服帶着手套、口罩，埋頭分垃圾的工人，取而代之的是不停往返的機械手以及穿插有序的輸送軌道——上海交大中英國際低碳學院固體廢棄物資源化技術與智能裝備團隊研發的超視覺垃圾分揀機器人正在工作。

“一個超視覺垃圾分揀機器人可以高精度分揀多種不同品類的垃圾，有效分揀率可達95%，最高分揀速度5400次/小時，工作時間24小時/天。生產線上每套設備佈置2個機械手，相當於替代了54個分揀工人的工作量。” 該項目負責人、上海交大中英國際低碳學院副教授李佳介紹說。

這款機器人不僅大大節約了人工成本，它的“目力”也很好，可以快速在大量垃圾中精準識別可回收物，幫助環保企業技術升級。

這款機器人的問世成功打破了國外技術壟斷，大大降低了製造成本。事實上，垃圾分揀機器人的開發涉及光學、機械、控制、軟件等多學科技術體系，其技術壁壘非常之高。當前國內垃圾分揀自動化水平普遍偏低，自動化分揀設備嚴重匱乏。國產垃圾分揀設備主要集中在中低端產品，高端分揀機器人市場被國外廠商壟斷。國外主流分揀機器人設備廠商依靠其技術壟斷，制定嚴重畸形的市場價格，單臺設備通常都在人民幣500萬到1000萬元之間。

不僅能“降成本”，還能自己“賺收益”，超視覺垃圾分揀機器人不但可以減輕全國垃圾分揀人工負擔，也可通過垃圾回收，爲環保企業增加收益。

李佳向記者算了一筆賬，以國內某中部省會城市爲例，生活垃圾中，食品廢物約佔60%，紙類2%，塑料爲10%，玻璃爲1%。廢品價格中，紙類3500元/噸，塑料3000元/噸，玻璃800元/噸。其中塑料與紙類的價值最高。據此數據估算，每臺設備每天正常工作20小時計算，每天可挑揀200噸垃圾，挑中率按照90%計算，可挑選紙類3.6噸，塑料類18噸，玻璃1.8噸。從而使垃圾減量約10%，減少了垃圾分類管理費用約1萬元（每噸400元計算），回收物料價值6.8萬元，每天爲客戶提高收益共計7.8萬元。一年按照365天計算，將帶來可觀收益。

目前，這款機器人已進入產學研技術推廣階段，團隊將與國內環保頭部企業對接合作與共同開發，使超視覺垃圾分揀機器人更快進入市場應用。

餐廚垃圾能源化系統將垃圾變身手機、電腦“充電寶”

天氣越來越熱，臭氣撲鼻的溼垃圾桶總讓路過的居民不得不繞道而行。處理餐廚垃圾的傳統的做法是由垃圾車收集後進行集中式處理，而現在不僅能“原地解決”餐廚垃圾，甚至變身手機、電腦的“充電寶”。

上海交大中英國際低碳學院有機廢物資源化研究團隊與新加坡國立大學合作研發的分佈式餐廚垃圾能源化系統，採用了臨近垃圾產生源頭的原位處理方式，將所有處理和能源轉化設備集中在一個長爲6m的移動式集裝箱內。重量爲40kg的餐廚垃圾在投入系統後，經發酵產生沼氣，隨後轉化爲電力和熱力，其輸出的電能大約可供1000臺手機充電。

“餐廚垃圾的組成成分影響着系統的發電量，當組分中碳氫化合物、蛋白質、脂肪的含量越高時，產生的沼氣越多，從而產生的電能也越多。”該項目負責人、上海交大中英國際低碳學院副教授張景新介紹說。同時，經過模擬計算，該系統處理一噸的餐廚垃圾的發電量爲200-400kWh，換算下來，其產生的電能能夠爲13000-26000臺手機充電。

該分佈式餐廚垃圾能源化系統已在新加坡國立大學率先應用，目前有一套系統正在上海交通大學中英低碳學院試運行，爲城市發展中有機廢物的能源化處理和擴大化商業化應用提供了有力的基礎。

探祕“殼中玄機”，廢棄蝦蟹殼產出大用途

又到了喫小龍蝦的季節，現在各式各樣的海鮮、水產已成爲餐桌上受大衆歡迎的食材，但甲殼類蝦蟹的可食用部分通常爲40%-50%，人們在享用美食的同時產生了大量的蝦蟹殼廢棄物。據統計，全球每年約有800-1000萬噸的蝦蟹殼垃圾產生，大部分蝦蟹殼被當作垃圾直接丟棄或填埋，在環境降解過程中，它們釋放出大量二氧化碳和氮氧化物，在一定程度上助長了溫室氣體的額外排放。

事實上，蝦蟹殼的主要成分包括碳酸鈣、甲殼素和蛋白質，是天然可再生資源，蘊含亟待開發的巨大價值。比如，碳酸鈣可以被用作建築材料、造紙填充劑等，蛋白質可以被用作動物飼料；甲殼素是世界上儲量最大的生物質資源之一，是一種具有重要價值的高分子；甲殼素天然地含有碳元素和氮元素，且結構較爲均一，爲多種多樣的含氮化學品的製備提供了一個天然的可再生資源平臺，有望替代或補充化石資源路徑爲現代社會提供重要化工和醫用產品。

要對蝦蟹殼廢棄物的各個成分進行利用，首先要解決的是各組分提取分離的問題。但現有的提取工藝在生產時，會產生大量酸鹼性工業廢水，對環境危害較大、生產投入成本較高。

受到自然界鐘乳石形成的啓發，上海交大中英國際低碳學院陳熙課題組和新加坡國立大學顏寧課題組合作，成功開創了一種溫和無污染的新技術來處理蝦蟹殼垃圾。新技術採用高壓二氧化碳爲一種綠色酸試劑，在水中溶解蝦蟹殼中的碳酸鈣，去除率達到95%以上。對於蛋白質的去除則類似煮肉湯的過程，通過180度高溫水使蛋白質水解脫落。

整個過程只使用了二氧化碳和水兩種試劑，幾乎沒有污染物產生，且成本低廉，兩步處理後甲殼素的純度可達90%以上。通過成分和碳排放計算，這項新技術比傳統工藝能夠減少碳排量80%，總體成本也爲傳統工藝的約一半。

有了綠色提取技術，如何“變廢爲寶”利用甲殼素“煉製”高附加值化學品，又是一個化腐朽爲神奇的轉化技術。課題組利用貴金屬納米催化劑一步轉化加氫甲殼素，得到了乙酰乙醇胺化學品，它可以用於捕集二氧化碳、製作染料、藥物等。

甲殼素轉化的另一個重要技術是預處理，課題組最終通過結合預處理和硼酸催化劑體系，成功將甲殼素高分子轉化爲了一種含氮呋喃化學品，而這種含氮中間體是合成抗癌藥物的重要原料。目前已開發多種新型路徑轉化甲殼素製備20餘種不同的含氮化學品。

相關技術已申請專利，不久後將進行中試研究，海洋廢棄蝦蟹殼有望像石化資源一樣，成爲一種可製備多種化學品的平臺資源，爲未來含氮化學品的製備提供了極具價值的新思路。

作者：儲舒婷
編輯：李晨琰
責任編輯：姜澎

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