3 danske opfindelser, der kan redde fremtidens megabyer

Affaldsrobotter, vandabsorberende fortov og beton der renser luften. Tre danske teknologier forsøger at løse nogle af megabyernes allerstørste problemer.

(Foto: Mathis Birkeholm Duus © dr)

Rettet kl. 09.12 den 30. juli 2018. Beskrivelsen af hvad frie radikaler er rettet fra, at de blev beskrevet som frie elektroner til, at de korrekt er beskrevet som molekyler med et kort liv. Når mere end ti millioner mennesker bor tæt sammen i én by, kalder vi det for en megaby. Selvom vi ingen megabyer har i Danmark, bliver der flere og flere af dem rundt omkring på kloden.

Ifølge Global Cities Institute vil der i 2050 være mere end 50 megabyer på verdensplan.

Og det er ikke helt uproblematisk at stoppe så mange mennesker sammen på så lidt plads. Affaldet hober sig op i byer som Delhi og Kolkata, kloakkerne i Dhaka kan ikke følge med regnvandet og i Mumbai er luften så forurenet, at folk bliver syge af den.

Læs også

Skrald, sult og brunt vand: Fremtidens 10 største byer kæmper mod kaos

Det lyder umiddelbart som en række uoverskuelige problemer, men herhjemme i Danmark arbejder en række skarpe hjerner på at løse netop de udfordringer med smarte opfindelser.

Affaldsrobotter

10 millioner mennesker skaber enorme mængder affald. Når vi smider bleer, pap, plast og gammel elektronik ud, hober det sig hurtigt op på lossepladsen. Og det er et nærmest uløseligt problem i Kolkata i Indien, hvor byen er ved at flyde over med skrald.

Men det har Jacob Kortbek, der er sektionsleder i robotteknologi ved Teknologisk Institut, måske en løsning på.

Sammen med sine kolleger på Teknologisk Institut og eksterne samarbejdspartnere har de udviklet en, der helt af sig selv sorterer det affald, der kan genbruges, fra det, der skal brændes.

Robotten har lært at genkende og sortere batterier efter om de eksempelvis kører på lithium eller er alkaliske. Også elektronikaffald kan robotten sortere - den putter mobiltelefoner, fjernbetjeninger og harddiske i hver sin spand. Plastik ved den også om er af den ene eller anden type.

Loading preview...

Men det er bare begyndelsen.

- Det er egentlig ubegrænset, hvad robotten kan sortere. Den er ikke nødvendigvis specifikt rettet mod elektronik-sortering. Når den kan lære at genkende batterier, så kan den lære at sortere alt muligt andet, siger Jacob Kortbek.

Kameraer analyserer lyset

Hvordan kan Jacobs robot skelne materialer fra hinanden? Hvordan kender den forskel på to typer plastik eksempelvis? Har den øjne? Ja, på en måde, forklarer han.

- Vores robot er udstyret med hyperspektrale kameraer. I stedet for at tage et billede som vi kender det, der består af farverne rød, grøn og blå, sammensætter den et helt lag af billeder, som repræsenterer de mange forskellige bølgelængder – eksempelvis fra 900-1700 nanometer. Og dem analyserer den så, siger han.

Loading preview...

Robotten bruger de mange billeder til at blive klogere på, hvordan genstandene på transportbåndet reflekterer lys ved forskellige bølgelængder. Ét enkelt billede repræsenterer få bølgelængder – og hver enkel pixel indeholder derfor information om det reflekterede lys ved mange bølgelængder. Med den information ved robotten, hvilke materialer genstanden består af.

- Robotten ved så eksempelvis om et stykke plastik er polyethylen eller polypropylen - og kan så lægge de forskellige stykker plastik i hver sin beholder, forklarer han.

Kunstig intelligens sorterer

Robotten har flere tricks i ærmet. Den kan bruge termografiske kameraer, der ved at fotografere skraldet før og efter det bliver varmet op af en varmelampe, kan bestemme materialets varmekapacitet – og dermed vide om det er gummi eller metal.

Og så kan den også bruge 3D-kameraer til at forsøge at genkende formen på skraldet.

Kameraet sender så dataen videre til en kunstig intelligens, der vurderer og prioriterer, hvilken spand skraldet skal smides i.

- Vi har trænet den kunstige intelligens i robotten med en masse billeder af eksempelvis mobiltelefoner og fjernbetjeninger. Vi har kørt en kæmpe stak billeder igennem - og nu har den et kvalificeret bud på, om noget er en mobiltelefon eller ej, når skraldet kører hen ad transportbåndet, forklarer han.

Muligheder for at udbygge og lære robotten endnu mere er mange. Den kunstige intelligens kan også trænes til at inkludere data fra de termografiske og hyperspektrale kamera samt 3D-kameraer - afhængig af hvad der er behov for at sortere.

- Når først den kunstige intelligens er trænet, bearbejder den lynhurtigt nye input-data om affaldet og beslutter, hvad der skal gemmes og hvad, der skal brændes, siger Jacob Kortbek.

Loading preview...

Mere genbrug, mindre forurening

Ifølge Jacob Kortbek findes der automatiske affaldssorteringssystemer rundt omkring i Europa i dag, men de kan kun lave en meget grov sortering - og skal oftest assisteres af mennesker.

Han håber på, at automatiserede anlæg kan frigøre en masse mennesker fra det hårde arbejde med selv at stå og sortere skraldet, så de i stedet kan betjene og justere anlæggene. Og jo mere der genbruges, desto bedre for miljøet, understreger han.

Læs også

Nej til plastik: Kina vil ikke længere være verdens skraldespand

- I dag er der meget affald som bare bliver brændt, og det har selvfølgelig en værdi i form af energi. Men i mobiltelefoner sidder der eksempelvis guld, som vi kan genanvende. Jo finere vi kan sortere, desto større chance er der for, at vi kan sortere værdifulde materialer fra og genanvende dem. Og måske er der mulighed for at lave materialer, der er lige så gode som de jomfruelige materialer eller i det mindste finde egnede anvendelsesmuligheder, slutter han.

Klimaflisen

Det regner mere i Danmark - og skybrud er et stigende problem på grund af klimaforandringerne. Herhjemme er problemet heldigvis ikke så stort, som i Mumbai i Indien.

Megabyen har enorme problemer med at håndtere det regnvand, der falder, når monsunsæsonen sætter ind. I 2005 faldt 668 millimeter regn over byen på 12 timer - og det skyllede store dele af slumområderne helt væk.

I København har arkitekt Ole Schrøder fra tegnestuen Tredje Natur fundet en mulig løsning til at få styr på de store mængder regnvand.

Læs også

VIDEO Se hvilke lande, der bliver de folkerigeste i 2050

Klimaflisen hedder opfindelsen, og den fungerer ved, at man lægger flisen som fortov i storbyerne. Flisen har 42 små huller, der leder regnvandet ned til vandrette rør i fliserne, som fører vandet videre.

- Vandet fra fortovet ledes gennem rør til et underjordisk regnvandsbassin - en faskine kalder man den. Her bliver vandet enten opmagasineret, forsinket eller ledt videre ud til grønne områder, der har brug for vandet, siger han.

Loading preview...

En naturlig løsning

For Ole Schrøder er hans fliser en helt naturlig måde at løse megabyernes regnvandsproblemer på, for den kræver hverken store kloaksystemer eller afvandingskanaler. Kun træer og buske hist og her.

Skybrudssikring handler nemlig om, at regnvandet ikke alt sammen løber ned, oversvømmer kloakken og vælter op i gaderne.

- Flisen leder det meste af vandet til grønne områder i nærheden, for det bedste, du kan koble dem på, er et træ. Træer har nemlig den bedste sugeevne - og vi kan på den måde sørge for, at træet får nok vand, siger han.

Den helt store fordel ved fliserne i forhold til verdens fattige byer, understreger han, er at de ikke skal kobles sammen med et vidtforgrenet kloaknet. For kloakkerne er mange steder gamle, slidte og forstoppede.

Læs også

På vej mod 10 milliarder: Afrikanske kvinder skal føde færre uønskede børn

Test uden for Oles dør

Faktisk er Ole Schrøder allerede ved at lægge en strækning fliser i København for at undersøge, hvordan de kan gøres endnu bedre.

- Formålet med det 50 meter lange teststræk er at se Klimaflisen i aktion sæsonerne igennem og indsamle data for, hvordan den klarer de forskellige vejrtyper, belastning og saltning. Den indsamlede data vil vi så bruge til at lave de sidste tilrettelser, inden flisen kan sendes i industriel produktion og ud på markedet, siger han.

Ole har været så heldig, at fliserne bliver lagt i samme gade, som hans tegnestue ligger på. På den måde kan han ved selvsyn se, hvordan det går med fliserne.

- Lige uden for vores tegnestue er vi ved at anlægge en teststrækning. Anlægsarbejdet startede i sidste uge, og om to uger skulle strækningen gerne stå klar, siger han begejstret.

Hvis resultaterne bekræfter de kontrollerede forsøg, som Ole har lavet i samarbejde med Teknologisk Institut, Københavns Kommune og en række andre samarbejdspartnere, har han allerede en aftale med et firma i Canada.

- De første tests viste, at flisen kan holde på 30 procent af alt det regnvand, der kommer ved en 100-års hændelse. Hvis det viser sig at holde stik, så har vi en aftale om tre teststrækninger i Toronto, siger han.

Loading preview...

Luftrensende beton

I megabyer som Beijing og Delhi er luftforeningen så slem, at du kan ryge flere pakker cigaretter om dagen og stadig være bedre stillet end de lokale. En del af forureningen kommer fra trafikken - især fra biler og lastbiler, der kører på diesel.

Martin Kaasgaard er specialist i beton hos Teknologisk Institut. Han har sammen med sine kolleger og samarbejdspartnere i udlandet udviklet en beton, der renser de gasser ud af luften, som trafikken spytter ud.

Teknologien kan fjerne helt op til 20 procent af de farlige udstødningsgasser fra luften bare ved, at man blander et hvidt pulver i betonmassen.

- Vi har lavet fortovsfliser i to lag. Et almindeligt lag beton nederst og så et lag, hvor mineralet titandioxid er blandet i, øverst. Men betonen kan også bruges til vægge og overflader, den skal bare være placeret et sted, hvor der kommer noget dagslys ind, siger han.

Nu er det NOx!

Når titandioxid er blandet i betonen, virker det som en såkaldt fotokatalysator. Det betyder, at byggematerialet sætter gang i en kemisk reaktion, når den bliver ramt af dagslys.

- Når dagslyset rammer titandioxiden, bliver elektroner fra dens overflade frigjort. De elektroner går i forbindelse med vand og ilt i luften, som bliver til såkaldte frie radikaler, siger han.

De frie radikaler går så i forbindelse med de udstødningsgasser i luften, som vi kalder for NOx. Gasserne hives ud af luften og bliver omdannet til nitrat - en slags salt, der aflejrer sig på betonen.

Loading preview...

- Du kan slet ikke se nitraten på betonen, for det er så små mængder. Og de bliver skyllet af løbende, og salten når ikke at hobe sig op, siger han.

Forbedret dansk design

Ideen med at anvende titaniumdioxid til luftrensning er egentlig ikke en dansk opfindelse. Opfindsomme hoveder i Japan prøvede allerede teknologien af i 90’erne, men deres beton virkede kun ved uv-lys, det vil sige kun når solen skinner, forklarer Martin Kaasgaard.

Loading preview...

- Vi modificerede titandioxiden i betonen, så den også virker ved almindeligt synligt lys. Det betyder, at man kan bruge den her i Norden og andre steder på kloden, hvor solen ikke skinner så meget, fortæller han.

Sammen med kollegerne lagde Martin Kaasgaard en strækning af fortov på Fælledvej i København for at teste, hvor godt det virkede. Og det viste sig, at fliserne på lyse dage, fjernede en femtedel af alle NOx-gasserne fra luften.

Loading preview...

Facebook
Twitter