Tích hợp công nghệ quản lý rác nhựa ven biển

Đây là kết quả bước đầu của dự án nghiên cứu “Nguồn phát thải, nơi tích tụ và các giải pháp nhằm giảm thiểu tác động của rác thải nhựa đến cộng đồng ven biển ở Việt Nam” (Dự án 3SIP2C) thực hiện trong hơn 3 năm qua.

Tại Nam Định, ở một phần dự án, các nhà khoa học đã nghiên cứu cách tích hợp trí tuệ nhân tạo AI và địa tin học vào quản lý rác nhựa ven biển. Công nghệ tiên tiến sẽ thúc đẩy các hành vi bền vững, kiến thức cộng đồng và quá trình ra quyết định sáng suốt, trở thành công cụ mạnh mẽ để ngăn ngừa ô nhiễm rác thải nhựa và bảo tồn môi trường ven biển trên toàn thế giới.

Ứng dụng công nghệ giám sát nguồn thải

Các mô hình trí tuệ nhân tạo (AI) được thử nghiệm tại bãi biển Giao Hải - một vùng ven biển thuộc huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định. Khu vực này thu hút khoảng 1 triệu lượt du khách mỗi năm, tạo điều kiện cho sự phát triển kinh tế - xã hội, nhưng đồng thời đặt ra thách thức với năng lực giám sát và xử lý rác thải ven biển từ các hoạt động buôn bán, du lịch.

Trên thực tế, tàu đánh cá, tàu nuôi trồng thủy sản và tàu vận tải đổ rác xuống biển và sau đó bị sóng đánh dạt vào bờ. Rác không được thu gom trong nhiều năm dẫn đến sự gia tăng rác thải nhựa ven biển. Đề giải quyết tình trạng này, người dân địa phương phải tự bỏ tiền để thu gom và đốt rác 3 lần/năm.

Theo người dân, các cửa sông lớn là nguồn thải rác nhựa ra biển. Mặc dù có lệnh cấm rác thải nhựa, Giao Hải vẫn là nơi có nhiều các hộp xốp, chai lọ, túi nhựa và bãi chôn lấp vỏ sò.

Để tìm hiểu về nguồn thải, các nhà khoa học đã áp dụng nhiều phương pháp nghiên cứu, bao gồm GIS và cảm biến từ xa đa thời gian để phân tích và lập bản đồ các mô hình không gian về sự tích tụ mảnh vụn theo thời gian, phỏng vấn trực tiếp để hiểu về phân phối, quản lý, thu gom và thực hành xử lý mảnh vụn, và các mô hình trí tuệ nhân tạo (AI) để tự động phát hiện và giám sát các mảnh vụn nhựa ven biển.

Sau khi hợp nhất tất cả dữ liệu, dựa trên kết quả thu được từ hình ảnh UAV và công tác thực địa cho thấy, hơn 15% rác thải phủ trên bề mặt bãi biển vào trước tháng 3/2023. Việc thu gom đã làm giảm lượng rác thải xuống còn 0,9%. Tuy nhiên, vào mùa mưa, lượng rác thải tăng lên 12% vào tháng 9/2013 và chỉ hơn 6% vào tháng 3/2024.

Rác thải nhựa chủ yếu được tìm thấy ở các vùng ven biển, bờ kè và thay đổi theo mùa, trong đó, túi ni lông và rác thải nhựa chiếm ưu thế. Đánh giá tại địa phương thông qua khảo sát thực địa chỉ ra rằng tàu đánh cá, hệ thống sông ngòi và hoạt động thương mại hàng hải là nguồn phát sinh hầu hết rác thải nhựa. Bất chấp những nỗ lực giảm rác nhựa, việc quản lý còn kém, thu gom thủ công và xử lý không đầy đủ khiến tình trạng này không được cải thiện.

Tạo kênh giao tiếp giữa nhà quản lý và người dân

Bên cạnh những phát hiện mới, nghiên cứu đồng thời tìm thấy những lỗ hổng trong giao tiếp giữa chính quyền địa phương và cộng đồng. Trong đó, hai bên thiếu các kênh hiệu quả để cư dân báo cáo tình trạng ô nhiễm và sự phối hợp hạn chế trong các nỗ lực dọn dẹp.

Do đó, một chiến lược 4 bước đã được đề xuất để tối ưu hóa việc quản lý rác thải nhựa bằng công nghệ 4.0. Công nghệ vòng kín này cải thiện việc giám sát môi trường, thúc đẩy sự hợp tác giữa cộng đồng, chính quyền và quản lý rác thải hiệu quả.

Đầu tiên, người dân có thể sử dụng ứng dụng Nam Định Smart để phản ánh thông tin đến chính quyền về tình hình ô nhiễm rác thải nhựa ven biển. Hiện nay, tại tỉnh Nam Định đã có ứng dụng “Xã thông minh tỉnh Nam Định”. Đây là kênh trao đổi thông tin hai chiều giữa người dân và chính quyền tỉnh Nam Định. Trên ứng dụng này hiện có mục “Gửi phản ánh” để người dân có thể gửi mọi vấn đề đến chính quyền một cách nhanh chóng và hiệu quả.

Sau khi nhận được phản hồi từ người dân, các nhà quản lý có thể tiến hành kiểm tra và xem xét các biện pháp với sự hỗ trợ của công nghệ UAV và AI. Hiện tại, UAV tự bay theo lịch trình được thiết lập sẵn. Tùy thuộc vào điều kiện thời tiết, UAV có thể tự động quyết định chế độ bay và thu thập hình ảnh dọc theo bờ biển các khu vực có rác thải nhựa. Sau khi nhận được hình ảnh, thông tin có thể được truyền đến hệ thống xử lý trung tâm, kết nối với mô hình AI được thiết lập từ nghiên cứu này và xác định các khu vực xuất hiện rác thải nhựa, xác nhận tính chính xác của thông tin từ người dân. Thông tin nhận được bao gồm vị trí và phạm vi bao phủ của rác thải nhựa. Như vậy, bước 2 trong quy trình có thể được xử lý hoàn toàn tự động bằng trí tuệ nhân tạo.

Qua xác nhận tình hình thực tế, người quản lý có thể tiếp tục tiến hành các hoạt động thu thập và xử lý. Hoạt động thu thập và quản lý đòi hỏi phải có nguồn vốn để chi trả. Nguồn vốn này có thể lấy từ 2 nguồn quỹ: Quỹ Nhà nước (70 - 80 triệu đồng/năm) và Quỹ tự nguyện (36 triệu đồng/tháng ở mỗi xã).

Khi rác thải nhựa ven biển được thu gom và xử lý, các nhà quản lý có thể tiếp tục sử dụng công nghệ UAV và AI để xem xét hiện trạng mới. Nếu có tác động tích cực, các nhà quản lý có thể phản hồi lại người dân thông qua ứng dụng Nam Định Smart. Theo đó, quá trình tiếp nhận thông tin, xử lý sự cố và phản hồi trở nên khép kín, giúp các nhà quản lý và các bên liên quan xử lý và phân tích hiệu quả vấn đề rác thải nhựa ven biển.