近期
上海交大中英国际低碳学院的三个研究团队
带来了硬核的“低碳”成果
“看得见”可回收物的垃圾分拣机器人
餐厨垃圾输出电能给手机电脑充电
使废弃虾蟹壳“变身”有用资源的“壳中玄机”
一起来看看他们的研究成果吧
超视觉垃圾分拣机器人
手速快、目力好、节成本
为了帮助身穿厚重工作服、戴着手套口罩埋头分垃圾的工人们，上海交大中英国际低碳学院固体废弃物资源化技术与智能装备团队研发了超视觉垃圾分拣机器人。目前，这款机器人已进入产学研技术推广阶段，团队将与国内环保头部企业对接合作与共同开发，使超视觉垃圾分拣机器人更快进入市场应用。
▲ 超视觉垃圾分拣机器人
机器人只要有电就能够无止境地工作下去，十分适合大量、重复性、长时间的作业。项目负责人、上海交大中英国际低碳学院副教授李佳介绍，一个超视觉垃圾分拣机器人可以高精度分拣多种不同品类的垃圾，有效分拣率可达95%，最高分拣速度5400次/小时，工作时间24小时/天；生产线上每套设备布置2个机械手，就相当于替代了54个分拣工人的工作量。
▲ 超视觉垃圾分拣机器人正在工作
垃圾分拣机器人的开发涉及光学、机械、控制、软件等多学科技术体系，其技术壁垒非常之高。国产垃圾分拣设备主要集中在中低端产品，高端分拣机器人市场被国外厂商垄断，单台设备通常都在人民币500万到1000万元之间。李佳副教授团队数年来相继突破了十余项关键技术，实现了垃圾精细分拣机器人的核心技术国产化，打破了垃圾智能分拣技术的国际垄断。
▲ 超视觉垃圾分拣机器人正在工作
超视觉垃圾分拣机器人还可以为全国垃圾分拣工作降低不少成本，也可通过垃圾回收为环保企业增加收益。
分布式餐厨垃圾能源化系统
垃圾变身手机、电脑“充电宝”
都说垃圾是放错了地方的资源，如何高效率的实现餐厨垃圾的资源化利用？上海交大中英国际低碳学院有机废物资源化研究团队与新加坡国立大学合作研发的分布式餐厨垃圾能源化系统就能解答这个问题。目前，该分布式餐厨垃圾能源化系统已经在新加坡国立大学率先应用，还有一套系统正在上海交通大学中英低碳学院试运行。
▲ 集装箱操作室内部分结构
餐厨垃圾的来源非常分散，分布式餐厨垃圾能源化系统采用了临近垃圾产生源头的原位处理方式，将所有处理和能源转化设备集中在一个长为6m的移动式集装箱内。项目负责人、上海交大中英国际低碳学院副教授张景新介绍，按照特定的比例将厌氧微生物和餐厨垃圾混合后，在厌氧消化系统中餐厨垃圾将会分解成沼气，随后沼气通过热电联产系统转变成电力和热力，而这些产生的电能就可以直接输出为附近人群提供手机充电以及其他服务。
▲ 移动式餐厨垃圾废物能源化系统
餐厨垃圾可以通过分布式餐厨垃圾能源化系统产生电能，且厌氧消化过程中产生的富含营养物质的消化物可进一步加工作为肥料。餐厨垃圾的组成成分也影响着系统的发电量，当组分中碳氢化合物、蛋白质、脂肪的含量越高时，产生的沼气越多，从而产生的电能也越多。
▲ 餐厨垃圾处理后产生的肥料用于种菜
目前，在新加坡国立大学食堂附近应用该分布式餐厨垃圾能源化系统的结果表明，40kg餐厨垃圾足够供1000台手机充电。
▲ 手机充电柜，餐厨垃圾产生的电能用于手机电脑充电
废弃虾蟹壳“变身”有用资源
探秘“壳中玄机”
螃蟹、小龙虾等甲壳类虾蟹的可食用部分通常只有40%~50%，其余的重量大都集中在不可食用的壳上。据统计，全球每年约有800-1000万吨的虾蟹壳垃圾产生，大部分虾蟹壳被当作垃圾直接丢弃或填埋。虾蟹壳中的主要成分包括碳酸钙、甲壳素和蛋白质，是天然可再生资源。碳酸钙可以被用作建筑材料、造纸填充剂等，蛋白质可以被用作动物饲料；甲壳素是世界上储量最大的生物质资源之一，是一种具有重要价值的高分子，有望替代或补充化石资源路径为现代社会提供重要化工和医用产品。
▲ 从虾壳提取甲壳素流程图
为了提取分离虾蟹壳废弃物的各个成分，上海交大中英国际低碳学院陈熙课题组和新加坡国立大学颜宁课题组合作，成功开创了一种温和无污染的新技术来处理虾蟹壳垃圾。技术思路来源于模拟自然，借鉴钟乳石的形成过程采用高压二氧化碳溶解分离碳酸钙，用类似煮肉汤的过程通过180度高温水使蛋白质水解脱落，整个过程几乎没有污染物产生，两步处理后甲壳素的纯度可达90%以上。
在利用甲壳素制备重要化学品时，课题组利用贵金属纳米催化剂一步转化加氢甲壳素，并通过结合预处理使反应可以在更温和的条件下发生，成功将甲壳素高分子转化为了一种含氮呋喃化学品，而这种含氮中间体是合成抗癌药物的重要原料。目前已开发多种新型路径转化甲壳素制备20余种不同的含氮化学品。
上海交大中英国际低碳学院
带来的三个硬核“低碳”成果
着眼于不同的领域
但都在保护环境上迈出了坚实的一步
他们让生活中随处可见的垃圾摇身一变
重新变成了多样化的资源
科学改变世界，技术改变未来
为交大研究人员点赞！
来源：上海交大中英国际低碳学院
联系客服
