23 ene. 2017

Las TICs como herramienta para reducir la contaminación del aire.


Los gobiernos locales tienen la oportunidad de abordar este desafío aprovechando el desarrollo tecnológico. Las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) pueden ayudar en el proceso proporcionando herramientas excepcionales para: medir, evaluar el impacto, pronosticar e informar sobre niveles de contaminación. Las TIC constituyen una herramienta para que los ciudadanos y las autoridades trabajen juntos en el camino hacia la reducción de la contaminación atmosférica en las ciudades.

En mi artículo sobre la Gestión de la Calidad del Aire Urbana: Una Tarea Difícil, destacamos la importancia de la monitorización de la calidad del aire urbano, como el punto de partida para la implementación efectiva de estrategias de reducción de la contaminación. Los sistemas convencionales de medición de la calidad del aire se basan en instrumentos sofisticados, que requieren métodos de medición complejos para garantizar la exactitud y calidad de los datos. Como consecuencia, estos instrumentos, tienen alto costo, alto consumo de energía, gran volumen y peso. (Wei Ying Yi, et al., 2015). Estos equipos forman parte fundamental de las famosas Redes de Monitoreo de la Calidad de Aire.

Estas redes, varían de una ciudad a otra. Por ejemplo, en la ciudad de Madrid existen alrededor de 23 estaciones que en complemento con aquellas de la Comunidad de Madrid, alcanzan una red de casi 45 sitios. En el área metropolitana de Santiago en Chile existen 13, y en el área metropolitana de Londres se tiene más de 100 estaciones. Éstas son fijas y por lo general no cubren la totalidad del área de la ciudad, dejando locaciones sin medición, cuyos datos -en caso de requerirse-, provienen de modelos o estimaciones de calidad del aire que carecen de validación cruzada y procesos de verificación. Existen ciudades que no poseen o tienen un número pequeño de estaciones, lo que limita su capacidad de acción en este ámbito. Por lo tanto, el fortalecimiento de las capacidades de las ciudades para monitorear su calidad del aire con métodos estandarizados, instrumentación confiable y de buena calidad es clave para manejar eficazmente este desafío urbano.

El uso de las TIC para gestionar la calidad del aire a nivel de ciudad genera una revolución en las tecnologías avanzadas para monitoreo, centrándose en quién mide la calidad del aire y el propósito de esta medición. Hasta ahora, la medición de la contaminación atmosférica se ha dejado principalmente a científicos y técnicos capacitados que emplean instrumentos sofisticados para evaluar el cumplimiento de la calidad del aire y realizar investigaciones sobre la contaminación del aire y sus efectos en el salud. (OCDE, 2016). Actualmente, nuevos avances en tecnología de sensores y métodos portátiles baratos, están haciendo posible que cualquier persona pueda medir la contaminación del aire, diversificando así, las razones para medir la calidad el aire en ciudades (USEPA, 2015). Dependiendo del propósito del monitoreo, los actuales sistemas y sensores de bajo costo, pueden no alcanzar el nivel de rigor necesario para realizar ciertas tareas, pero pueden proporcionar valores referenciales para facilitar la identificación de fuentes de contaminación y obtener mejor información al respecto.

Las tecnologías basadas en las TIC para la gestión de la contaminación atmosférica en las ciudades, se pueden dividir en dos grupos: El primero las Plataformas de Gestión de la Calidad del Aire de la Ciudad y segundo las Redes de Sensores de Monitoreo de la Contaminación de Próxima Generación o Next Generation Air Pollution Monitoring Sensor Networks en inglés. Estos sistemas abiertos están diseñados para generar enormes cantidades de datos que son y serán la base para una mejor toma de decisiones y aumentar la participación ciudadana en la gestión de la calidad del aire urbana. El futuro del “open data" para la predicción y gestión de la calidad del aire, basado en el aprendizaje automático (machine learning) y las técnicas de aprendizaje profundo (deep learning), abre un nuevo ámbito de posibilidades para abordar este complejo desafío de calidad ambiental urbana. Los estudios de machine learning podrían apoyar el vínculo entre las medidas actuales e históricas de la calidad del aire, junto con los datos meteorológicos y las previsiones. Si hay más datos en la cadena de gestión, más precisas serán las predicciones de los episodios de contaminación atmosférica. Por lo tanto, las autoridades y ciudadanos pueden tomar mejores decisiones.

Las plataformas de gestión de la calidad del aire de la ciudad son soluciones de software para la monitorización y modelización de la contaminación atmosférica, gestionadas principalmente por ayuntamientos. Estas son herramientas fundamentales para desarrollar políticas ambientales orientadas a controlar y reducir el impacto de la contaminación sobre los ecosistemas y la salud humana. Estas plataformas son muy básicas en algunas ciudades del mundo, pero se están desarrollando e implementando nuevas plataformas consolidadas y potentes.

Así por ejemplo, el Gobierno Municipal de Beijing ha acordado trabajar con IBM para ayudar a enfrentar los desafíos de la contaminación atmosférica de la ciudad. Ese proyecto forma parte de la estrategia nacional "Green Horizon" para gestión de la calidad ambiental y eficiencia energética urbana. La colaboración se basa en tecnologías como la informática cognitiva, los sensores ópticos y la Internet de las Cosas (IoT), todas ellas basadas en una gran plataforma de datos y análisis y utilizando la predicción del tiempo y el modelado climático. Los sistemas informáticos cognitivos analizarán y aprenderán de los flujos de tiempo real datos generados por estaciones de monitoreo de la calidad del aire, satélites meteorológicos y sensores ópticos de nueva generación.


Air Quality Egg ofrece a las personas una forma de participar en el campo de la calidad del aire urbano, a través de un sistema de sensores diseñado para permitir que cualquiera recoja lecturas de alta concentración de NO2 y CO fuera de su hogar.

Pigeon-Air Patrol en Londres, que tiene el objetivo de crear una red de datos con palomas en vuelo, a las cuales se les ha colocado sensores de contaminación atmosférica.

CleanSpace, es una red de sensores inteligentes personales de contaminación del aire a través de un tag o etiqueta que se puede colocar sobre los smartphones, para medir la concentración de lacontaminación del aire a nivel ciudadano.

La ciudad de Londres en su aplicación  London Air también tiene un gran sistema para compartir información recogida en sus sistemas de monitoreo y alertar sobre los episodios de contaminación.

Plume Labs ha desarrollado una aplicación gratuita de iOS y Android para informar a los ciudadanos en los Estados Unidos, si es seguro correr, andar en bicicleta, salir con niños o comer al aire libre, basándose en la información de miles de estaciones de monitoreo de la contaminación.

Este tipo de plataformas de gestión de la calidad del aire, permiten a las autoridades identificar el tipo, fuente y nivel de emisiones y predecir la calidad del aire en la ciudad. A través de ellas y mediante la aplicación de una capacidad de procesamiento de supercomputación, se pueden generar mapas visuales que muestren la fuente y la dispersión de los contaminantes en las ciudades con horas de antelación, y con la resolución a escala de calle. Los datos en tiempo real sobre la calidad del aire de las ciudades pueden permitir a los gobiernos locales y regionales tomar medidas rápidas para abordar las fuentes de emisiones de control o alertar a los ciudadanos sobre los episodios de contaminación ambiental.

Muchos de los sistemas de vigilancia de la contaminación del aire han sido implementados y probados, y los datos ya están abiertos para los ciudadanos y los expertos. Iniciativas como Air Visual, que comparte información sobre datos de calidad del aire de todo el mundo; o la red de información sobre la calidad del aire en Estados Unidos, promovido por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos USEPA, son plataformas con datos abiertos listos para ser utilizados y para transformar la forma en que percibimos la gestión de la calidad del aire en nuestras ciudades.

Por su parte, los Sistemas de Vigilancia de la Contaminación Atmosférica de Próxima Generación (TNGAPMS) o redes de sensores de contaminación atmosférica de bajo costo, están concebidos para facilitar la vigilancia de la contaminación atmosférica. Gracias al avance tecnológico, los sensores ambientales con bajo coste, tamaño pequeño y tiempo de respuesta rápido (en el orden de segundos o minutos) están disponibles recientemente. Aunque estos sensores ambientales portátiles de bajo coste no pueden lograr la misma exactitud y calidad de los datos que los instrumentos de monitoreo convencionales, ofrecen una gran oportunidad para aumentar la resolución espacial y temporal de la información sobre la contaminación atmosférica e incluso pueden verificar, afinar o mejorar los modelos existentes de calidad del aire ambiente (Wei Ying Yi, et al., 2015). Esta tecnología puede abordar una serie de problemas asociados con los actuales sistemas de monitoreo, incluyendo el precio, las grandes cargas de infraestructura y los requerimientos de energía. (Wei Ying Yi, et al., 2015).

Estos sistemas permiten a los ciudadanos y expertos comparar el impacto de las medidas adoptadas por los municipios y las instituciones públicas y sensibilizar al público. Las redes de sensores dirigidas por la comunidad son también ejemplos de TNGAPMS, así por ejemplo:

La mayoría de las Plataformas de Gestión de la Calidad del Aire de la Ciudad y las Redes de Sensores de Monitoreo de la Contaminación de Próxima Generación, están vinculadas a las aplicaciones ciudadanas, para compartir y generar información sobre calidad del aire. Son principalmente aplicaciones web y móviles, donde los ciudadanos pueden obtener información sobre los niveles de contaminación atmosférica en las áreas urbanas. Estas plataformas envían alertas de episodios de contaminación a ciudadanos de forma gratuita, evitando la necesidad de conectarse a páginas web municipales para recopilar la información. Un ejemplo de estas aplicaciones puede ser el desarrollado por el the World Air Quality Index Project, un proyecto destinado a promover la concienciación sobre la contaminación atmosférica y proporcionar una información unificada sobre la calidad del aire para todo el mundo. En ella, hay datos de más de 70 países y cubre más de 9000 estaciones convencionales de monitoreo de la calidad del aire en 600 ciudades importantes.

En conclusión, el futuro de las tecnologías TIC para apoyar la gestión de la calidad del aire a nivel de ciudad es prometedor. El potencial de innovación para gestionar y medir la contaminación atmosférica en las ciudades con las TIC no se utiliza ampliamente en la actualidad. La aplicación ulterior de las tecnologías puede llevarse a cabo en la fase de vigilancia y predicción, y sobre todo para complementar las medidas para reducir las emisiones de contaminantes atmosféricos en la fuente. Estas tecnologías necesitan "inteligentemente" recopilar y descifrar la información climática, de actividades industriales, de contaminación, de uso de suelo, etc; para reducir la contaminación y comprometer a los ciudadanos en el proceso.

Con estas herramientas, las personas podríamos contribuir a la creación de amplias redes de información que nos permita entender mejor el grave problema de la contaminación del aire que respiramos y que nuestra acción es necesaria para mejorar nuestra calidad de vida.

Fuentes de información:

OECD. (2016). The economic consequences of outdoor air pollution.
USEPA. (2013). Roadmap for Next Generation Air Monitoring.
Wei Ying Yi, et all. (2015). A Survey of Wireless Sensor Network Based Air Pollution Monitoring Systems.
London Air Quality Network (2017) https://www.londonair.org.uk/london/asp/publicdetails.asp
Environmental Leader. (2014). IBM helps China`s Air Quality Management. http://www.environmentalleader.com/2014/07/07/ibm-helps-chinas-air-quality-management/#ixzz4LeR18AR0