根據(jù)英國(guó)海洋學(xué)家研究，人類每年被丟入海洋中的塑料垃圾接近500萬(wàn)噸。而根據(jù)中國(guó)海洋質(zhì)量抽檢結(jié)果表明，每千克海鹽中都具有數(shù)百顆微小的塑料顆粒。這意味著，按照目前的推薦營(yíng)養(yǎng)用量，消費(fèi)者每年平均會(huì)吃下大約1000顆的塑料微粒，而對(duì)于經(jīng)常吃貝類的人來(lái)說(shuō)，每年可能吃下較多達(dá)11000顆塑料微粒。

觸目驚心的現(xiàn)狀

海洋中的塑料微粒有兩個(gè)主要來(lái)源，一是大塊塑料垃圾的分解，包括塑料瓶和工業(yè)塑料垃圾；二是添加到磨砂洗面奶、乳液、牙膏等化妝品中的微小顆粒。塑料顆粒的大小通常在5毫米以下，絕大部分十分微小，甚至肉眼無(wú)法看到?？茖W(xué)家擔(dān)心，這些微小的塑料顆?？赡軙?huì)給人體帶來(lái)嚴(yán)重的健康風(fēng)險(xiǎn)。

▲牙膏中的塑料微粒，以及微小的塑料纖維都很容易被海洋生物，包括浮游生物、貝類等吸收，并留在食物鏈中，傳遞給大型魚(yú)類，直至人類。

根據(jù)世界銀行的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，僅僅在5年前，人類產(chǎn)生的垃圾就已經(jīng)達(dá)到了13億噸。這其中的塑料經(jīng)過(guò)一定程度的分解后，通過(guò)降水、地下水、土壤、動(dòng)物及人類活動(dòng)逐漸在海洋中累積。雖然從垃圾中回收的塑料、玻璃、紙張和金屬的數(shù)量一直都在上升，相比較十年前已經(jīng)發(fā)生了非常大的變化，但是距離大多數(shù)國(guó)家制定的回收目標(biāo)還有很長(zhǎng)的路要走。

新技術(shù)拯救我們的地球

在大多數(shù)廢物處理設(shè)施中，回收材料一直受分選技術(shù)的限制。讓更多的可回收材料被回收，就意味著更少的廢物，而純度更高的可回收材料也會(huì)更大的提高可回收材料的價(jià)值，從而提升企業(yè)回收的積極性。

較新的多光譜和高光譜相機(jī)正在努力做到這一點(diǎn)，讓回收材料的純度接近100%。

光譜相機(jī)可以將光束分為數(shù)百個(gè)波段的光譜信息捕捉到，從而捕捉到所有經(jīng)過(guò)它視野的材料特性，通過(guò)光譜庫(kù)的對(duì)比，很輕松就能知道材料的化學(xué)成分。

▲巴西里約奧運(yùn)會(huì)獎(jiǎng)牌大打環(huán)保牌，在銀牌及銅牌中，均使用30%以上的廢舊回收金屬，甚至連掛獎(jiǎng)牌的彩帶里面，也含有50%以上的回收滌綸紗，甚至就連包裝獎(jiǎng)牌的木盒，也選用的是可再生林木材。你想問(wèn)金牌？里約奧運(yùn)會(huì)上的金牌重約500g，然而金含量?jī)H為6g，其余都是回收金屬銀……

大多數(shù)回收中心都使用一系列的機(jī)械分揀方法（人力分揀的你們，失敬失敬），比如滾筒篩選更重的金屬或塑料，泡在水里分選出聚丙乙烯塑料泡沫，磁鐵探測(cè)器分選金屬等等過(guò)程完成大致基本的分類。

在基本分類完成后，接下來(lái)的任務(wù)就是區(qū)分不同的塑料材質(zhì)、不同的紙張材質(zhì)，從而讓回收物達(dá)到更高的純度，讓回收價(jià)值較大化。

短波紅外相機(jī)是用于塑料回收最常見(jiàn)的多光譜系統(tǒng)，大多數(shù)使用InGaAs芯片，能夠在室溫下很好的工作，避免了昂貴且繁雜的冷卻系統(tǒng)。在短波紅外相機(jī)的幫助下，塑料分選可以達(dá)到99%的高純度。

▲以塑料水杯（1#）、化妝品瓶（2#）、藥瓶（3#）、飲料瓶（4#）為樣本，采集到的RGB圖像。

▲經(jīng)過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)波譜庫(kù)中的波譜進(jìn)行匹配，以及算法計(jì)算后，得到的其中三種材料分別為再生聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯（PETE）、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）。這樣便可以使得回收料純度達(dá)到材料級(jí)，更加具有經(jīng)濟(jì)效益。

▲這樣的流程重復(fù)幾次，在分選系統(tǒng)的幫助下，就可以逐漸“提純”回收物。

除了塑料以外，紙張是另一個(gè)蘊(yùn)藏在垃圾里面的寶貝?，F(xiàn)在，越來(lái)越多原來(lái)用于塑料分揀的高光譜成像技術(shù)正在逐漸適應(yīng)紙張回收。

紙張的主要構(gòu)成成分氫氧化合物的光譜信息普遍在1.9~2.4μm波段，超過(guò)InGaAs芯片的響應(yīng)范圍。因此需要MCT芯片的紅外相機(jī)加入，MCT芯片的響應(yīng)度可以達(dá)到2.5μm。

高光譜MCT相機(jī)能夠區(qū)分十一種類型的紙張，而且完全不需要脫墨處理，十分環(huán)保且低成本。用于制造報(bào)紙的纖維不夠結(jié)實(shí)，顯然不能夠制造紙板。而回收紙板的纖維太過(guò)堅(jiān)實(shí)，同樣不適合制作報(bào)紙。因此，如何準(zhǔn)確的對(duì)紙張進(jìn)行分類，是保持回收造紙纖維的成本始終低于原料造紙纖維的關(guān)鍵技術(shù)。

更清潔的未來(lái)

高光譜成像系統(tǒng)也可以用于其他難以分類的可回收材料，比如粉碎的電子廢料。這些碎顆粒中有大量的金屬和塑料，利用短波紅外相機(jī)可以很容易的通過(guò)光譜特種進(jìn)行分選。

事實(shí)上，高光譜能做的遠(yuǎn)不止垃圾回收分選這么簡(jiǎn)單。監(jiān)控農(nóng)作物健康、疾病診斷、食品安全監(jiān)控、發(fā)電廠排放監(jiān)控、危險(xiǎn)廢棄物監(jiān)控等等等，為了地球的健康，高光譜還能夠做的更多。

隨著消費(fèi)需求的日益增長(zhǎng)，制造商們也不斷創(chuàng)造更多更復(fù)雜的材料，這意味著回收公司需要開(kāi)拓更多新的、多樣化的技術(shù)來(lái)提升垃圾分類和分選的經(jīng)濟(jì)效益。隨著成像技術(shù)的不斷發(fā)展，相信越來(lái)越多的材料可以被更好的利用起來(lái)，讓我們的環(huán)境更美好！