Lucha contra la contaminación del aire mortal en las ciudades con sensores y satélites – Horizon Magazine Blog
noviembre 2, 2022El smog urbano es una gran amenaza para la salud humana. Nuevos sensores y técnicas de recopilación de datos ayudarán a mejorar la calidad del aire.
Por sarah salvaje
Cada día, tomamos alrededor de 20 000 respiraciones. El oxígeno del aire nutre las células de nuestro cuerpo. Pero cuando el aire que respiramos contiene sustancias químicas y partículas nocivas, esos contaminantes también pueden llegar a nuestro cuerpo.
La contaminación del aire es una de las mayores amenazas para la salud humana y mata a millones de personas en todo el mundo cada año. Según estimaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS) en 2019, el 99% de la población mundial vivía en lugares donde la calidad del aire no cumplía con las pautas de la OMS.
En la Unión Europea ese mismo año, 307 000 personas murieron prematuramente como resultado de la exposición crónica a diminutas partículas de contaminación, según el informe de la Agencia Europea de Medio Ambiente sobre la calidad del aire en Europa.
Medición mínima
Para reducir la contaminación del aire, las ciudades y los municipios primero deben medirla. Pero el equipo tradicional es caro y voluminoso.
«Es un contenedor grande, de tres por cuatro metros, con su propio aire acondicionado y electricidad las 24 horas del día, los 7 días de la semana», dijo Leonardo Santiago de Bettair Cities, que coordinó un proyecto financiado por Horizon para impulsar una tecnología de medición más ágil. ‘Y luego tienen que tener gente especializada para hacer el mantenimiento.’
Encontrar mejores métodos para medir y mapear la contaminación del aire no puede llegar lo suficientemente pronto.
Costo beneficios
Si una ciudad de la UE tiene más de 100 000 habitantes, las normas europeas exigen que controle la calidad del aire. El costo y la molestia de las estaciones de monitoreo tradicionales significan que muchas ciudades más pequeñas libres de la obligación de hacer el control no lo hacen, y que las ciudades más grandes usan solo un puñado, según Santiago.
«Con la cantidad de estaciones que suele tener una ciudad, no es suficiente para ellos crear un mapa real», dijo. ‘Normalmente usan modelos matemáticos para estimar lo que está sucediendo, pero no ven la realidad’.
Llamado MappingAir, el proyecto Horizon creó una plataforma que se basa en datos de una red de sensores menos costosos desarrollados por Bettair Cities, con sede en España. Los sensores similares a cascos de la compañía se ubican debajo de las bombillas de las farolas inteligentes y verifican el aire en busca de contaminantes.
Las estaciones de control tradicionales cuestan más de 200 000 €, mientras que los sensores más pequeños tienen un precio de alrededor de 4 000 € y no requieren un mantenimiento especializado frecuente.
Además de establecer la plataforma de monitoreo, el proyecto, que finalizó el mes pasado después de tres años, permitió a Bettair Cities transformar su sensor de un prototipo a un producto listo para usar.
Sensores ágiles
El dispositivo se usa actualmente en calles y semáforos en varias ciudades europeas y sudamericanas, con la prueba más grande en Roma. Algunos de estos sensores forman parte de pruebas para demostrar su eficacia, mientras que otros son instalaciones comerciales. Más metrópolis han mostrado interés, dijo Santiago.
Dentro de su carcasa de plástico, el sensor contiene celdas electroquímicas que detectan la presencia de contaminantes. Sin embargo, estas celdas también reaccionan a la humedad y la temperatura, lo que puede distorsionar sus lecturas.
“Lo que hemos hecho es usar inteligencia artificial para analizar cómo todas estas variables afectan al sensor”, dijo Santiago. Los algoritmos de IA eliminan de manera efectiva el ruido en los datos causado por otras variables, como la humedad y la temperatura.
Cuando los datos del sensor se introducen en la ‘caja negra llena de inteligencia artificial’ de la empresa, el resultado es información sobre la contaminación que coincide con la producida por las estaciones tradicionales del tamaño de un contenedor aproximadamente el 94% del tiempo, según Santiago.
Los propietarios necesitan reemplazar las celdas solo cada dos años, mucho menos que el mantenimiento regular de las estaciones tradicionales. Un beneficio adicional de los sensores es que también contienen monitores de contaminación acústica.
Altísimo
Los investigadores también están surcando los cielos para abordar la contaminación del aire urbano.
Usando satélites junto con estaciones de monitoreo, un proyecto de investigación separado ha generado mapas de la calidad del aire para varias ciudades del mundo.
«Cuando combinamos los datos de observación de la Tierra con los datos socioeconómicos, incluidos los datos de salud, nos acercamos mucho más a los problemas reales o a las verdaderas razones de los problemas», dijo Evangelos Gerasopoulos, líder del Proyecto piloto de calidad del aire de vigilancia de la salud. «Entonces también estamos un paso más cerca de la toma de decisiones».
Su trabajo forma parte de e-shape, un proyecto de Horizon que aprovecha el exceso de datos de la infraestructura de observación de la Tierra de Europa en beneficio de las personas en campos que van desde la agricultura y la energía hasta la salud y el agua.
‘e-shape fue construido con y para los usuarios’, dijo Thierry Ranchin, director del Centro de Observación, Impactos, Energía en MINES ParisTech en Francia y coordinador científico de e-shape.
La plataforma Teaser del piloto de calidad del aire brinda a los usuarios (municipios, empresas e individuos, por ejemplo) una muestra de lo que es posible al combinar la observación de la Tierra, la salud y los datos socioeconómicos de 2018 a 2020.
Para docenas de ciudades de todo el mundo, la plataforma basada en la nube ofrece un índice de riesgo agregado, que se utiliza para evaluar el impacto de la calidad del aire en la salud.
Por ejemplo, durante los meses de invierno, las arterias principales de Atenas son una fuente de contaminación del aire, pero también son áreas densamente pobladas. El mapa muestra no solo el alcance de la contaminación, sino también la exposición de las personas en riesgo.
«Proporcionamos una ventanilla única», dijo Gerasopoulos, que trabaja en el Observatorio Nacional de Atenas en Grecia.
Datos a medida
Para un puñado de ciudades, el proyecto se asoció con usuarios locales para adaptar los datos a sus necesidades. Eleni Athanasopoulou, que también trabaja en el Observatorio Nacional de Atenas, proporcionó los siguientes ejemplos de tales experiencias de codiseño.
En Atenas, el equipo piloto de calidad del aire de vigilancia de la salud trabajó con la ciudad y otras partes interesadas para mapear la exposición del público a nivel de la calle a los químicos comunes que provienen de los vehículos. En respuesta a los hallazgos del piloto, el ministerio de salud griego, ante los datos que ilustran el alcance del riesgo de contaminación del aire, reforzó su monitoreo ambiental.
En Helsinki, el proyecto piloto trabajó con el gobierno finlandés y el sector privado para determinar cómo las industrias de la ciudad afectaban la calidad del aire de los residentes. En Múnich, la atención se centró en la distribución espacial de la contaminación del aire, lo que permitió a los usuarios acercarse a códigos postales específicos. Y en Bari, Italia, los datos de contaminación del aire se combinaron con la densidad de población y se vincularon con objetivos de desarrollo sostenible.
Estos ejemplos muestran las muchas formas en que se puede aplicar la información de observación de la Tierra y el poder de combinar datos, dijo Gerasopoulos.
«Si vamos a diferentes comunidades como la comunidad de salud, es posible que no tengan idea de dónde pueden encontrar nuestro tipo de datos de observación de la Tierra y no sabemos cómo obtener sus datos», dijo. ‘El proyecto demuestra la capacidad, las perspectivas y el potencial de tenerlos todos juntos’.
La investigación de este artículo fue financiada por la UE y se publicó originalmente en Horizon, la revista de investigación e innovación de la UE.
Más información
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