Постоянное увеличение глобального образования отходов представляет одну из самых насущных экологических проблем нашего времени. Ежегодно в мире производится примерно два миллиарда тонн отходов, и ожидается, что эта цифра резко вырастет в ближайшие десятилетия, что создаёт дополнительное давление на системы управления отходами. Хотя переработка играет ключевую роль в смягчении этого воздействия, сама по себе она недостаточна. Требуются более широкие стратегии, включая разработку продуктов, повышающих циркулярность, улучшение систем сбора и, прежде всего, автоматизацию извлечения материалов с помощью новых технологий.

По данным международных организаций, таких как Всемирный банк и Агентство по охране окружающей среды США, глобальные отходы можно в целом классифицировать на три основные категории: муниципальные твердые отходы, промышленные отходы и строительные отходы. Во всех них часто встречается стекло, обычно смешиваемое с другими материалами в зависимости от конкретного потока отходов.

Стеклянные отходы (СО) составляет примерно 45–55% всех отходов, образующихся в мире, включая бытовые, коммерческие и институциональные отходы — пищевые отходы, бумагу, пластик, металлы и, особенно, стекло.

В Соединённых Штатах в 2018 году было произведено около 12,25 миллиона тонн стеклянных отходов, из которых примерно 31,3% были переработаны. Промышленные отходы, составляющие 20–25% всех отходов, в основном происходят из производственной, горнодобывающей промышленности и энергетической деятельности. Хотя подробные данные о стекле в промышленных твердых отходах ограничены, отчёты показывают, что мелкое стекло (<1 мм) может составлять около 13% переработанных отходов, тогда как крупные стеклянные и керамические порции (>12 мм) могут достигать 46%.

Ежегодно в России образуется около 1,5-2 миллионов тонн стеклянных отходов. Это в основном стеклянная тара (бутылки, банки), а также стеклобой от окон, мебели и т.д. По разным оценкам, перерабатывается лишь 15-25% от всего объема. 

Экологические проблемы стеклянных отходов вызваны следующими обстоятельствами. Стекло не разлагается в природной среде. Бутылка, выброшенная сегодня, будет лежать в земле сотни лет, не меняя своих свойств. Разбитое стекло опасно для животных, птиц и почвенных организмов. Осколки могут стать причиной травм и гибели.

Производство нового стекла с нуля требует огромных затрат энергии и природных ресурсов. При этом необходимо отметить, что добыча кварцевого песка ведет к деградации ландшафтов и разрушению экосистем. Плавление песка и других компонентов происходит при температуре около 1500°C, что приводит к значительным выбросам CO₂.

Переплавка стеклобоя требует на 20-30% меньше энергии, чем производство из первичного сырья. Каждая тонна переработанного стекла экономит более тонны природных ресурсов.

Отмеченные выше обстоятельства подчеркивают актуальность выявления СО среди других видов отходов. В отличие от человеческого взгляда компьютерное зрения обладает рядом очевидных преимуществ.

Во-первых, высокая точность (>95%), значительно превосходящая ручную сортировку, особенно по цвету. Системы компьютерного зрения анализируют спектральные характеристика каждого фрагмента. Прозрачное стекло пропускает большую часть света, зеленое и коричневое — поглощают определенные длины волн.

Во - вторых, системы компьютерного зрения обладают большой скоростью, производя обработку тысяч объектов в час.

В -третьих, системы компьютерного зрения позволяют автоматизировать процесс учета выявленных СО, процентное соотношение цветов, объем переработанного материала, виды загрязнений.

Таким образом, в контексте сбора и переработки стекла системы компьютерного зрения представляют собой стратегический инструмент для повышения эффективности управления отходами. Их применение позволяет автоматизировать и оптимизировать процессы, а также классифицировать и разделять перерабатываемые материалы, снижая человеческие ошибки и повышая скорость восстановления ценных ресурсов.

Используя технологии компьютерного зрения   и алгоритмы искусственного интеллекта, эти технологии могут в реальном времени выявлять и классифицировать различные типы СО относительно от общего количества отходов во входном потоке. Их внедрение на заводах по переработке, производственных линиях и умных пунктах сбора не только способствует более эффективному управлению, но и снижает объем отходов, отправляемых на свалки и мусоросжигательные заводы. Кроме того, при интеграции с другими интеллектуальными системами компьютерное зрение может поддерживать платформы предиктивной аналитики, облегчая принятие решений на основе обработки данных.

В настоящее время в ряде стран активно используются системы компьютерного зрения для выявления СО. Так норвежская компания Tоmra  — мировой лидер в области решений для сортировки СО. Ее система, такая как Autosort, используют комбинацию датчиков и камер видимого спектра с компьютерным зрением для точной сортировки стекла, пластика и других материалов.

СО могут стать причиной ландшафтного или лесного пожара. Основной механизм — это оптический фокус. Осколок стекла, особенно имеющий выпуклую или вогнуто-выпуклую форму (как донышко бутылки), действует как собирающая линза. Температура в фокусе может достигать 400-500°C и выше, в зависимости от размера и формы "линзы", а также силы солнечного света. Если эта горячая точка попадает на легковоспламеняющийся материал с низкой температурой воспламенения (например, сухой мох, прошлогоднюю траву, хвою, опилки, бумагу), он может начать тлеть и впоследствии разгореться в полноценный пожар.

Профессором кафедры «Безопасность жизнедеятельности» Финансового университета при Правительстве РФ, д.т.н. Шахраманьяном М.А. разрабатываются предложения   по совершенствованию систем компьютерного зрения для выявления стеклянных отходов с целью предупреждения возникновения ландшафтных и лесных пожаров.

Таким образом, исходя из вышеизложенного можно сделать вывод, что компьютерное зрение — это не просто "удобная технология" для переработки стекла, а ключевой фактор для перехода к циркулярной экономике. Оно позволяет автоматизировать процесс выявления стеклянных отходов с последующей их переработкой, что в конечном итоге требует на 20-30% меньше энергии, чем производство стекла из первичного сырья.