Công nghệ ảnh vệ tinh sẽ hỗ trợ hiệu quả việc quản lý và dọn dẹp rác thải trên bãi biển trong tương lai

Hiện nay, hơn 10 triệu tấn rác thải nhựa được đổ xuống đại dương của chúng ta mỗi năm và ước tính đến năm 2030, con số đó có thể lên tới 60 triệu. Nhựa trên bãi biển có thể gây ra tác động nghiêm trọng đến động vật hoang dã và môi trường sống của chúng, giống như ở vùng biển rộng. Nếu những loại nhựa này không được loại bỏ, chúng chắc chắn sẽ bị phân mảnh thành các loại nhựa siêu nhỏ và siêu mịn ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ hệ sinh thái và loài người.

Việc theo dõi, quản lý rác thải nhựa đang là vấn đề được quan tâm không chỉ tại các quốc gia phát triển mà còn trên phạm vi toàn thế giới. Ngoài công tác quản lý rác thải nhựa nói chung, việc ứng dụng công nghệ vệ tinh đã được sử dụng để theo dõi lượng lớn nhựa trôi nổi trên đại dương. Công nghệ này cho phép chúng ta kiểu soát nhiều bãi rác trôi nổi chứa hàng nghìn chai nhựa, túi và lưới đánh cá, cho đến những hòn đảo rác khổng lồ. Tuy nhiên, công nghệ này kém hiệu quả hơn trên các bãi biển, nơi nhựa có thể dễ dàng hòa lẫn vào cát.

Nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và dọn dẹp và chống ô nhiễm đại dương, các nhà nghiên cứu từ Đại học RMIT đã phát triển một công cụ hình ảnh vệ tinh mới có khả năng phát hiện các mảnh vụn nhựa trên bãi biển bằng cách phân tích số liệu phản xạ ánh sáng đến từ các thành phần cát, nước và nhựa. Phương pháp này, đã được xác thực trong các thử nghiệm thực địa, cho phép phát hiện nhựa trên bờ biển từ độ cao hơn 600km.

Chỉ số mảnh vụn nhựa trôi dạt (BPDI) được các nhà khoa học tại RMIT định danh như chỉ số quang phổ. Về cơ bản, đó là một công thức toán học sắp xếp các mẫu ánh sáng phản chiếu được vệ tinh thu thập khi chúng quét qua một khu vực, để tiết lộ những gì bạn quan tâm nhất khi nhìn thấy từ hình ảnh.

Chỉ số mảnh vụn nhựa trôi dạt dựa trên dữ liệu độ nét cao được thu thập từ vệ tinh WorldView-3, quay quanh Trái đất theo đường thẳng với Mặt trời ở độ cao 617 km. Từ đó, người ta lập bản đồ mảnh vụn nhựa trong môi trường bãi biển.

Để kiểm tra hiệu suất của nó, 14 mục tiêu bằng nhựa có diện tích khoảng hai mét vuông đã được đặt trên một bãi biển ở phía nam Gippsland, bang Victoria. Mỗi mục tiêu được làm bằng một loại nhựa khác nhau và nhỏ hơn kích thước pixel của vệ tinh khoảng 3m2.

Các hình ảnh vệ tinh sử dụng chỉ số mới đã được so sánh với ba chỉ số hiện có, trong đó có hai chỉ số được thiết kế để phát hiện nhựa trên mặt đất và một chỉ số để phát hiện nhựa trong môi trường nước.

BPDI vượt trội hơn cả ba chỉ số, trong khi các chỉ số khác hoặc gặp khó khăn trong việc phân biệt các pixel bị ô nhiễm nhựa trên bãi biển hoặc có xu hướng phân loại sai bóng tối và nước là nhựa.

Khả năng tách biệt khỏi nước và cát của BPDI được cải tiến vượt bậc, cho thấy tính năng vượt trội của nó trong môi trường mà các pixel nước và pixel bị ô nhiễm nhựa có khả năng cùng tồn tại.

Điều này rất có ý nghĩa thực tiễn, vì cho đến nay chúng ta vẫn chưa có công cụ nào để phát hiện nhựa trong môi trường ven biển từ không gian. Đây hứa hẹn sẽ là hướng đi mới trong quản lý rác thải nhựa đại dương vì hình ảnh vệ tinh có thể chụp được những khu vực rộng lớn và hẻo lánh theo các khoảng thời gian đều đặn.

Phát hiện là bước quan trọng cần thiết để hiểu được nơi rác thải nhựa tích tụ và lập kế hoạch cho quản lý cũng như dọn dẹp rác thải nhựa, phù hợp với một số Mục tiêu Phát triển bền vững, chẳng hạn như bảo vệ Biển và Đại dương.

Các nhà khoa học từ Đại học RMIT sẽ tiếp tục hợp tác với các tổ chức có liên quan trong bước tiếp theo của nghiên cứu này để nâng cao hiệu quả bảo vệ những bãi biển khỏi rác thải nhựa trong thời gian tới.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu tại RMIT còn phát triển các công cụ hoạt động theo cơ chế tương tự để theo dõi rừng và lập bản đồ cháy rừng từ không gian.