“视力超清”的垃圾分拣机器人高效垃圾分类、餐厨垃圾变身手机充电宝、从废弃虾蟹壳提取重要的医药、化工资源，在6月5日世界环境日即将到来之际，上海交大中英国际低碳学院的三个研究团队带来硬核“低碳”成果，让生活中随处可见的垃圾摇身一变，成了多样化资源。
每小时分拣垃圾5400次，超视觉垃圾分拣机器人手速快、目力好、节成本
这里没有身穿厚重工作服带着手套、口罩，埋头分垃圾的工人，取而代之的是不停往返的机械手以及穿插有序的输送轨道——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的超视觉垃圾分拣机器人正在工作。
“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，相当于替代了54个分拣工人的工作量。” 该项目负责人、上海交大中英国际低碳学院副教授李佳介绍说。
这款机器人不仅大大节约了人工成本，它的“目力”也很好，可以快速在大量垃圾中精准识别可回收物，帮助环保企业技术升级。
这款机器人的问世成功打破了国外技术垄断，大大降低了制造成本。事实上，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。当前国内垃圾分拣自动化水平普遍偏低，自动化分拣设备严重匮乏。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。国外主流分拣机器人设备厂商依靠其技术垄断，制定严重畸形的市场价格，单台设备通常都在人民币500万到1000万元之间。
不仅能“降成本”，还能自己“赚收益”，超视觉垃圾分拣机器人不但可以减轻全国垃圾分拣人工负担，也可通过垃圾回收，为环保企业增加收益。
李佳向记者算了一笔账，以国内某中部省会城市为例，生活垃圾中，食品废物约占60%，纸类2%，塑料为10%，玻璃为1%。废品价格中，纸类3500元/吨，塑料3000元/吨，玻璃800元/吨。其中塑料与纸类的价值最高。据此数据估算，每台设备每天正常工作20小时计算，每天可挑拣200吨垃圾，挑中率按照90%计算，可挑选纸类3.6吨，塑料类18吨，玻璃1.8吨。从而使垃圾减量约10%，减少了垃圾分类管理费用约1万元（每吨400元计算），回收物料价值6.8万元，每天为客户提高收益共计7.8万元。一年按照365天计算，将带来可观收益。
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。
餐厨垃圾能源化系统将垃圾变身手机、电脑“充电宝”
天气越来越热，臭气扑鼻的湿垃圾桶总让路过的居民不得不绕道而行。处理餐厨垃圾的传统的做法是由垃圾车收集后进行集中式处理，而现在不仅能“原地解决”餐厨垃圾，甚至变身手机、电脑的“充电宝”。
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，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。重量为40kg的餐厨垃圾在投入系统后，经发酵产生沼气，随后转化为电力和热力，其输出的电能大约可供1000台手机充电。
“餐厨垃圾的组成成分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。”该项目负责人、上海交大中英国际低碳学院副教授张景新介绍说。同时，经过模拟计算，该系统处理一吨的餐厨垃圾的发电量为200-400kWh，换算下来，其产生的电能能够为13000-26000台手机充电。
该分布式餐厨垃圾能源化系统已在新加坡国立大学率先应用，目前有一套系统正在上海交通大学中英低碳学院试运行，为城市发展中有机废物的能源化处理和扩大化商业化应用提供了有力的基础。
探秘“壳中玄机”，废弃虾蟹壳产出大用途
又到了吃小龙虾的季节，现在各式各样的海鲜、水产已成为餐桌上受大众欢迎的食材，但甲壳类虾蟹的可食用部分通常为40%-50%，人们在享用美食的同时产生了大量的虾蟹壳废弃物。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，在环境降解过程中，它们释放出大量二氧化碳和氮氧化物，在一定程度上助长了温室气体的额外排放。
事实上，虾蟹壳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，蕴含亟待开发的巨大价值。比如，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；甲壳素天然地含有碳元素和氮元素，且结构较为均一，为多种多样的含氮化学品的制备提供了一个天然的可再生资源平台，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。
要对虾蟹壳废弃物的各个成分进行利用，首先要解决的是各组分提取分离的问题。但现有的提取工艺在生产时，会产生大量酸碱性工业废水，对环境危害较大、生产投入成本较高。
受到自然界钟乳石形成的启发，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。新技术采用高压二氧化碳为一种绿色酸试剂，在水中溶解虾蟹壳中的碳酸钙，去除率达到95%以上。对于蛋白质的去除则类似煮肉汤的过程，通过180度高温水使蛋白质水解脱落。
整个过程只使用了二氧化碳和水两种试剂，几乎没有污染物产生，且成本低廉，两步处理后甲壳素的纯度可达90%以上。通过成分和碳排放计算，这项新技术比传统工艺能够减少碳排量80%，总体成本也为传统工艺的约一半。
有了绿色提取技术，如何“变废为宝”利用甲壳素“炼制”高附加值化学品，又是一个化腐朽为神奇的转化技术。课题组利用贵金属纳米催化剂一步转化加氢甲壳素，得到了乙酰乙醇胺化学品，它可以用于捕集二氧化碳、制作染料、药物等。
甲壳素转化的另一个重要技术是预处理，课题组最终通过结合预处理和硼酸催化剂体系，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。
相关技术已申请专利，不久后将进行中试研究，海洋废弃虾蟹壳有望像石化资源一样，成为一种可制备多种化学品的平台资源，为未来含氮化学品的制备提供了极具价值的新思路。