Công nghệ hình ảnh siêu phổ và AI dẫn đầu cuộc cách mạng, ngành tái chế kim loại mở ra kỷ nguyên mới về nhận dạng chính xác

[Essen, Đức]– Các bãi tái chế, vốn gắn liền với máy móc gầm rú và hàng núi kim loại phế liệu, đang âm thầm trải qua quá trình chuyển đổi sâu sắc nhờ trí tuệ nhân tạo (AI) và công nghệ cảm biến tiên tiến-. Gần đây, một công nghệ phân loại tích hợp thuật toán hình ảnh siêu phổ và máy học đã đạt được tiến bộ đột phá tại một nhà máy thí điểm do Scholz Group, một công ty tái chế kim loại hàng đầu châu Âu vận hành. Điều này đánh dấu một kỷ nguyên mới cho ngành tái chế kim loại, chuyển từ "nghiền thô" sang "xác định chính xác cấp độ phân tử".

Trong một thời gian dài, việc tái chế kim loại, đặc biệt là phân loại tinh tế các kim loại màu-có giá trị-kim loại màu cao (chẳng hạn như nhôm, đồng và đồng thau), đã là một thách thức đáng kể đối với ngành. Công nghệ tách từ tính và dòng điện xoáy truyền thống có thể loại bỏ hiệu quả kim loại đen và một số kim loại màu-nhưng chúng gặp khó khăn với các dòng hợp kim nhôm phức tạp hơn. Ví dụ: việc phân biệt hợp kim 7075 có độ bền cao-được sử dụng trong khung máy bay với hợp kim 3004 thông thường được sử dụng trong lon đồ uống là gần như không thể. Điều này dẫn đến một lượng lớn các loại kim loại khác nhau bị trộn lẫn và nấu chảy, dẫn đến việc tái chế, gây ra tổn thất đáng kể về giá trị kinh tế và mâu thuẫn với nguyên tắc cốt lõi của nền kinh tế tuần hoàn: "tận dụng tối đa tài nguyên".

Nút thắt công nghệ này hiện đang được phá vỡ một cách dứt khoát. Cốt lõi của hệ thống đổi mới được triển khai thành công là "con mắt tinh tường" có khả năng "nhìn thấy" dấu vân tay phân tử của kim loại-một cảm biến hình ảnh siêu phổ. Không giống như mắt người hay máy ảnh tiêu chuẩn, công nghệ này ghi lại thông tin quang phổ cực kỳ chi tiết phản chiếu từ bề mặt kim loại trong phạm vi rộng từ tia hồng ngoại đến ánh sáng khả kiến. Mỗi hợp kim kim loại, do có sự khác biệt nhỏ về thành phần nguyên tố và cấu trúc vi mô, thể hiện một dấu hiệu quang phổ duy nhất, giống như dấu vân tay của con người.

Tuy nhiên, việc diễn giải số lượng lớn dữ liệu quang phổ theo cách thủ công sẽ không khả thi. Đây là lúc sức mạnh của Trí tuệ nhân tạo phát huy tác dụng. Tiến sĩ Anna Weber, trưởng nhóm kỹ thuật của dự án từ công ty đối tác Spectral Vision, giải thích: "Chúng tôi{{3} đã đào tạo hệ thống trước bằng cách 'nạp' hàng chục nghìn điểm dữ liệu quang phổ từ nhiều loại kim loại khác nhau. Thông qua học sâu, mô hình AI giờ đây có thể xác định loại hợp kim chính xác của từng mảnh vụn trên băng chuyền trong thời gian thực-, với độ chính xác vượt quá khả năng của con người và ở tốc độ đáng kinh ngạc."

Quy trình tại nhà máy của Tập đoàn Scholz có hiệu quả ấn tượng: các mảnh kim loại vụn chạy dọc theo băng chuyền-tốc độ cao, được quét ngay lập tức bằng cảm biến siêu quang phổ trên cao và dữ liệu được truyền theo thời gian thực- tới đơn vị phân tích AI phụ trợ. Trong vòng chưa đầy một giây, hệ thống sẽ đưa ra lệnh, sử dụng một dãy vòi phun khí nén được điều khiển chính xác để "nổ" các mảnh kim loại cụ thể vào đúng thùng thu gom. Toàn bộ quá trình hoàn toàn tự động, với độ tinh khiết và hiệu quả phân loại vượt xa các phương pháp truyền thống.

Michael Lang, Giám đốc Công nghệ của Tập đoàn Scholz cho biết: “Đây không chỉ là sự cải thiện về tốc độ phân loại mà còn thay đổi căn bản mô hình kinh doanh của chúng tôi”. "Giờ đây, chúng tôi có thể cung cấp cho khách hàng vật liệu tái chế thuộc một loại hợp kim cụ thể với mức độ tinh khiết lên tới 99,8%. Đây là giá trị vô cùng lớn đối với-các ngành công nghiệp cao cấp như sản xuất hàng không vũ trụ và ô tô, những ngành có yêu cầu nghiêm ngặt về hiệu suất vật liệu. Giờ đây, họ có thể tự tin sử dụng kim loại tái chế trên quy mô lớn trong các sản phẩm mới mà không phải lo lắng về sự thay đổi hiệu suất."

Tác động của sự đổi mới công nghệ này-rất sâu rộng. Thứ nhất, nó nâng cao đáng kể giá trị của kim loại tái chế, ngăn chặn tình trạng "tái chế" và tạo ra tỷ suất lợi nhuận lành mạnh hơn cho các nhà tái chế. Thứ hai, nó làm giảm đáng kể sự phụ thuộc vào khoáng sản sơ cấp. Bằng cách tạo ra các dòng nguyên liệu thô thứ cấp tinh khiết, lượng khí thải carbon trong sản xuất giảm đáng kể, thúc đẩy mạnh mẽ các mục tiêu sản xuất xanh và trung hòa carbon toàn cầu.

Các nhà phân tích trong ngành tin tưởng rộng rãi rằng công nghệ phân loại chính xác do AI điều khiển, cùng với nền tảng tháo rời bằng rô-bốt và truy tìm vật liệu kỹ thuật số, đang hình thành cốt lõi của "Tái chế 4.0". Nó chứng tỏ rằng hiệu quả tái chế tài nguyên trong tương lai sẽ không còn chỉ dựa vào sức mạnh cơ học mà sẽ ngày càng phụ thuộc vào chiều sâu của dữ liệu và tốc độ ra quyết định thông minh. Khi công nghệ này dần dần được áp dụng trên toàn thế giới, một kỷ nguyên mới cho việc tái chế kim loại-sạch hơn, hiệu quả hơn và thông minh hơn-đã bắt đầu.