Robotvloot ruimt de zeebodem op

De zeebodem ligt vol met rommel. Opruimen is niet alleen een tijdrovende klus, maar kan ook gevaarlijk zijn. Onderzoekers van onder meer de TU Delft ontwikkelen nu met Europees geld door AI aangestuurde robotvloten die autonoom al het mariene afval opruimen.In een jachthaven van Marseille ligt een vaartuig met een zoemende kraan in de mediterrane zon. Aan de kraan is een kabel bevestigd en zodra het uiteinde daarvan boven de zeespiegel verschijnt, blijkt er een grijper aan te zitten die een met algen bedekte rubberen band vastklemt. Later op de dag worden op dezelfde manier nog verroeste metalen scheepsonderdelen, hekken en zelfs zware machines uit de golven omhoog getakeld.Dit is geen gewone opruimoperatie. Het schip heeft geen bemanning aan boord en het opruimsysteem functioneert volledig autonoom. Het gaat om een test van SeaClear2.0, een door de Europese Unie gefinancierd initiatief dat tot doel heeft de manier waarop zwerfvuil uit zee wordt ingezameld te transformeren.De wetenschappers en bedrijven achter SeaClear2.0 en zijn voorganger SeaClear hebben een vloot drones ontwikkeld die zelfstandig afval op de zeebodem kunnen opsporen en het vervolgens te verwijderen. De inzet van duikers of zeelieden bij het opruimen is dan niet meer nodig.Aangestuurd door kunstmatige intelligentie (AI) en vooralsnog onder toezicht van een aantal experts nemen de robots een groot deel van het werk over. Het ingebouwde AI-systeem stelt de robots in staat flessen, banden en ander puin te herkennen op camera- en sonarbeelden, en afval te onderscheiden van rotsen, planten en dieren die juist op de zeebodem thuishoren.SeaClear2.0 maakt deel uit van de EU-missie Restore our Ocean and Waters, die tot doel heeft de hoeveelheid zeeafval tegen 2030 met ongeveer de helft te verminderen. ‘Er komt een enorme hoeveelheid afval in zee terecht’, zegt Bart de Schutter, hoogleraar aan de TU Delft en coördinator van SeaClear en SeaClear2.0.MicroplasticsHet grootste deel van dit afval zinkt uit het zicht naar de bodem. Het opsporen en verwijderen ervan is de belangrijkste focus van zijn onderzoeksteam. ‘Veel projecten richten zich op afval aan het oppervlak, maar wij kijken naar de zeebodem’, legt De Schutter uit. ‘Het is belangrijk om ook daar afval op te ruimen, om milieuverontreiniging tegen te gaan.’Plastic afval is daarbij bijzonder problematisch, zegt De Schutter. ‘Als je plastic afval niet weghaalt, dan valt het uiteen in microplastics. Die zijn nog veel moeilijker te verwijderen.’ Slimme grijperDe SeaClear en SeaClear2.0-systemen werken als een goed gecoördineerde opruimploeg, waarin verschillende aquadrones allemaal eigen taken op zich nemen. Eerst vaart een onbemand moederschip naar het doelgebied. Daar aangekomen zet het schip zowel onderwater als luchtdrones in. Deze drones scannen de zeebodem, identificeren afval en leggen de locatie ervan vast. Het schip laat het afval vervolgens oprapen. Dat kan door een inzameldrone het water in te sturen, maar opzuigen is ook een mogelijkheid. Voor zwaardere objecten kan een slimme grijper vanaf een kraan worden neergelaten.Het onderzoeksteam test ook aanvullende systemen, waaronder een autonome ponton die fungeert als een drijvende vuilniswagen. Deze verzamelt het door de drones ingezamelde afval en transporteert het terug naar de kust. Er zijn ook kleinere vaartuigen ontworpen om drijvend afval op te scheppen, zodat er niets achterblijft.Dertien partnersDe kern van het systeem werd ontwikkeld bij het eerste SeaClear-project, dat liep van 2020 tot 2023. Aan de opvolger SeaClear2.0 nemen dertien partners deel. Behalve uit Nederland komen die uit Kroatië, Cyprus, Frankrijk, Duitsland, Israël, Italië, Roemenië en Spanje.‘Met SeaClear2.0 willen we grotere stukken afval inzamelen,’ zegt De Schutter. ‘In tests hebben we al rubberen banden, metalen hekken en delen van schepen verwijderd. Met de kraan op het schip kunnen we zelfs nog zwaardere objecten optillen.’ Niet langer met de handTot nu toe wordt dit soort afval nog meestal met de hand verzameld. Duikers worden naar de zeebodem gestuurd om het afval zelf omhoog te tillen of om kabels te bevestigen zodat het omhoog kan worden getakeld. Dat proces is kostbaar en niet zonder risico.‘Het gaat om veiligheid, efficiëntie en kosteneffectiviteit’, zegt Yves Chardard, de ceo van het Franse bedrijf Subsea Tech, dat in beide SeaClear-projecten een rol speelt. Chardard wijst erop dat autonome aquadrones in tegenstelling tot menselijke duikers kunnen opereren in lastige omstandigheden, zoals bij slecht weer of bij beperkt zicht. ‘Dankzij drones zijn we in de toekomst in staat om gebieden schoon te maken die vandaag de dag te duur of te gevaarlijk zijn om aan te pakken.’AutostoelenDe ontwikkeling van deze technologie ging niet vanzelf. Tests op zee of in het water zijn nu eenmaal notoir lastig. Bovendien bleek het gevonden afval soms lastig op te ruimen. Bij een test in Hamburg liep het systeem bijvoorbeeld tegen problemen aan. ‘We konden objecten zelfs in troebel water met sonar detecteren: dat deel was een succes’, zegt Chardard. ‘Maar toen we een band vonden, was die te zwaar om eruit te tillen. Die woog waarschijnlijk meer dan tweehonderd kilo.’De mislukking leidde tot een herontwerp, met name van de drones die worden gebruikt om grotere objecten vast te grijpen. Bij de volgende proef, afgelopen september in Marseille, wierpen de verbeteringen hun vruchten af. ‘Binnen dertig tot veertig minuten konden we een gebied scannen en schoonmaken’, zegt Chardard. ‘In minder dan een uur haalden we banden, hekken, autostoelen en ander groot afval omhoog. Het werkte allemaal veel beter dan in Hamburg.’Niet-ontplofte mijnenVerdere tests zijn gepland in Venetië, Dubrovnik en Tarragona, waarbij tussen elk experiment verbeteringen worden aangebracht. De onderzoekers gebruiken die ook om toepassingen buiten het inzamelen van afval te kunnen onderzoeken. De technologie zou bijvoorbeeld kunnen helpen bij het opsporen van niet-ontplofte mijnen op de zeebodem die zijn achtergebleven uit de Tweede Wereldoorlog.‘We kunnen zulke objecten detecteren, dus dat is een mogelijke toepassing’, zei De Schutter. ‘We kijken ook naar beveiligingstoepassingen, zoals het monitoren van havens en het detecteren van illegale of gevaarlijke activiteiten.’De grijparm van de Tortuga pakt objecten waarvan het AI-brein heeft bepaald dat het afval betreft. Technologie stroomlijnenVoorlopig richt het team zich op het verfijnen van de technologie, tot het project eind dit jaar wordt afgerond. ‘We zijn nog niet helemaal waar we willen zijn’, zegt Chardard. Het systeem is immers nog niet volledig autonoom en menselijk toezicht blijft nog nodig. ‘Maar we zijn er niet ver meer van verwijderd. Het is nu zaak de technologie verder te stroomlijnen.’Is het project eenmaal succesvol afgerond, dan moeten er in havens door heel Europa robotopruimploegen klaar liggen om zodra de lokale autoriteiten dat wensen autonoom aan de slag te gaan. De enorme hoeveelheid afval op de zeebodem kan dan eindelijk systematisch worden aangepakt, wat het doel van schonere oceanen dichterbij brengt. Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd in Horizon, het online magazine voor onderzoek en innovatie van de EU.Beeld: SeaCLear

Robotvloot ruimt de zeebodem op

Dit artikel lezen?

Meer artikelen

Het onbenutte vermogen van aquathermie