Cambio de táctica: El control de la calidad del aire desde otra perspectiva para un futuro más sano
17 de noviembre de 2020
Combinar la vigilancia hiperlocalizada en tiempo real con la vigilancia tradicional de la calidad de referencia y una modelización predictiva precisa es la forma más eficaz de planificar estrategias de intervención y gestionar eficazmente la calidad del aire.
Si algo nos ha enseñado el año 2020 es a esperar lo inesperado. Por muchas razones, ahora es el momento perfecto para cuestionarnos cómo controlamos la calidad del aire, dónde la controlamos y cómo podemos hacer más para garantizar que los datos que interpretamos son lo más pertinentes, precisos y fiables posible. Sólo así podremos tomar decisiones con conocimiento de causa sobre cómo, cuándo y dónde intervenir para mejorar el aire que respiramos.
Control del cumplimiento y de la calidad de referencia
Desde el inicio de la normativa sobre control de la calidad del aire y los protocolos de las agencias de protección del medio ambiente -hace unos 50 años, según los países-, el método tradicional de medición de las proporciones de gases y partículas contaminantes en el aire ha sido la instalación de grandes estaciones fijas de control de la calidad del aire (ECA) con múltiples analizadores.
Estas estaciones, generalmente alojadas en contenedores sobredimensionados, requieren una inversión considerable en términos de precio de compra inicial, infraestructura hasta el emplazamiento (electricidad, comunicaciones, etc.) y mantenimiento continuo. También se necesita un alto Level de formación técnica y experiencia para garantizar que funcionen al máximo de su potencial. Las redes AQMS se encargan principalmente para proporcionar los datos de medición de la calidad de referencia exigidos por los gobiernos y las autoridades de gestión medioambiental y para ayudar en los estudios de investigación.
Aunque la tecnología de los analizadores de gases y los sensores ha evolucionado, los datos trazables, de calidad de referencia y en tiempo real de los AQMS siguen siendo la forma más precisa y probada de medir los contaminantes, y continúan siendo el método más fiable para cumplir la normativa local e internacional. Lamentablemente, debido a su tamaño y ubicación fija, sólo pueden proporcionar información relativa a un lugar concreto y no pueden señalar el origen exacto de determinados contaminantes ni descartar factores coadyuvantes que puedan influir en las lecturas. El coste de adquisición y mantenimiento de una estación también puede hacer prohibitivo para muchos países instalar un número suficiente para cubrir toda su región.
La pregunta que debemos hacernos es: ¿estamos haciendo lo suficiente? ¿Es el control de la calidad del aire por el mero hecho de cumplir la normativa el enfoque perfecto para abordar un problema tan global? Sobre todo si tenemos en cuenta que la mayoría de las normativas permiten márgenes de error bastante amplios en los niveles de medición. Por ejemplo, en la Unión Europea se acepta una incertidumbre del 25% en la medición de los niveles de partículas ( Level ), lo que significa que si se introdujera una estrategia de intervención, como prohibir totalmente los coches de gasolina o diésel, ¿tendría ese cambio un impacto significativo en la calidad general del aire (superior al 25%), o simplemente se ajustaría a las normas de cumplimiento existentes?
Por qué debemos replantearnos nuestra forma de controlar y modelar
En un mundo perfecto, todos los sensores de monitorización serían de calidad de referencia con la máxima precisión Level en todo momento. Pero la forma en que controlamos la calidad del aire y lo que es importante para nosotros como población está cambiando. Limitarse a cumplir la normativa ya no es una opción viable a largo plazo de forma aislada, sobre todo si de verdad queremos introducir cambios positivos en el aire que respiramos, mitigar los riesgos futuros y mantener la seguridad de las comunidades. La intervención estratégica y bien informada es el camino lógico a seguir si nos tomamos en serio el cambio y la reducción de nuestro impacto ambiental.
Aunque algunas grandes ciudades y gobiernos federales ya están adoptando nuevas tecnologías que les permiten recopilar datos más localizados y detallados mediante redes de pequeños sensores, otros están empezando a comprender la importancia de poder evaluar las condiciones de la calidad del aire en zonas específicas, por ejemplo, en barrios residenciales, focos conocidos de contaminación, zonas de mucho tráfico y alrededor de los colegios.
La introducción de sensores más pequeños y baratos que proporcionan datos medioambientales hiperlocalizados ha transformado nuestra comprensión de la vigilancia de la calidad del aire. Si la información que recogen estas pequeñas redes de sensores se analiza e interpreta correctamente como una fuente de datos complementaria a las redes AQMS de calidad de referencia, es el primer paso para eliminar la incertidumbre y tener una comprensión más clara de qué estrategias tendrían éxito si se aplicaran y cómo una intervención significativa y una gestión holística tendrían el impacto más positivo.
En qué se diferencia el enfoque ACOEM
ACOEM lleva más de 40 años investigando, desarrollando y redefiniendo la tecnología de monitorización de la calidad del aire a través de sus marcas Ecotech, Air Monitors, Dynoptic Systems y Tunnel Sensors. La introducción de sus pequeños sensores AQMesh en 2015 supuso un cambio en las reglas del juego y, aunque actualmente hay cientos de sensores pequeños y de bajo coste disponibles en el mercado, AQMesh ha sido reconocido como el más preciso[1], habiendo sido probado y utilizado en aplicaciones comerciales en más de 30 países de todo el mundo.
El diseño, la implementación, la gestión y la utilización de datos procedentes de un sistema de gestión de la calidad del aire con sensores pequeños es una tarea altamente especializada y requiere la aportación de un equipo experimentado de científicos, ingenieros y especialistas en datos. En este sentido, ACOEM y el Consorcio que creó con sus socios en 2019, es actualmente el único proveedor que puede señalar las tendencias medioambientales hiperlocales en tiempo real y destacar la fuente y el reparto de cada contaminante con un alto grado de precisión.
El Consorcio SMART AQM de ACOEM está formado por especialistas en contaminación atmosférica, ruido, vibraciones y tecnología meteorológica de ACOEM, expertos en modelización de la calidad del aire de Cambridge Environmental Research Consultants (CERC Ltd) y reputados científicos atmosféricos y profesionales de datos de FHCO (Cambridge).
Para lograr resultados óptimos y explotar al máximo los datos generados, la solución inteligente de calidad del aire de ACOEM implica la combinación de los siguientes componentes clave:
- Una pequeña red de sensores que proporciona datos de respuesta rápida (resolución de 1 minuto).
- Asimilación de los datos de vigilancia en un modelo avanzado como ADMS junto con perfiles actualizados de flujo de tráfico, congestión y emisiones.
- Comparación y co-localización con al menos un sitio de monitoreo de grado de referencia (AQMS) dentro del área de estudio por un período de tiempo (para proporcionar un Level de trazabilidad a una referencia reconocida o estándar de medición equivalente).
El hardware por sí solo no aporta soluciones
La capacidad de tomar decisiones con conocimiento de causa basadas en datos de seguimiento de calidad, modelos predictivos precisos y una gestión especializada tiene un valor incalculable para cualquier modelo de intervención. Los gobiernos necesitan saber qué estrategias de intervención funcionan y cuáles no. También necesitan basarse en datos precisos que tengan en cuenta el efecto de los factores externos y las anomalías.
La solución ACOEM permite a los usuarios acceder a un inventario de emisiones calculado que tiene en cuenta la relación entre la contaminación porCO2 y otras emisiones, mediante modelización y cartografía realizadas en un contexto espacial. Esto no sólo mejora las predicciones de contaminación, sino que también proporciona datos precisos a más largo plazo y un seguimiento que determinará si las predicciones eran correctas.
Utilizando una metodología inteligente de análisis de datos desarrollada por el Consorcio, se puede extraer información vital de los datos iniciales de seguimiento. Puede calcularse un índice de emisiones para las fuentes de combustión analizando la proporción deCO2 respecto a otros contaminantes como NO2, NO, PM, SO2, BC, etc. Esto proporciona información sobre el reparto de fuentes, para identificar con precisión el origen exacto del contaminante, y puede ayudar a una ciudad o región a desarrollar un inventario de emisiones más preciso, una parte esencial de cualquier estrategia de gestión de la calidad del aire. A medida que la información de seguimiento se asimila al modelo en tiempo real, éste se corrige y actualiza continuamente, con lo que las previsiones son más exactas
Incluso pueden detectarse pequeñas variaciones en la calidad del aire. Este aumento de la certidumbre en Level no sólo ayuda a las autoridades a tomar decisiones mejor informadas para la invención, sino que también contribuye a crear un marco de modelización predictiva más completo para la planificación a largo plazo.
Factores a tener en cuenta
Quizá el mayor impacto en los niveles de contaminación proceda de condiciones que no podemos controlar directamente, como las variaciones climáticas y meteorológicas. Los cambios en la dirección y fuerza del viento y las fluctuaciones de temperatura tienen un efecto significativo en los niveles de contaminación. Lo mismo ocurre con fenómenos medioambientales como las erupciones volcánicas y los incendios forestales. La capacidad de aislar los factores que influyen en la contaminación elimina la incertidumbre ( Level ) y es lo que diferencia a la solución de ACOEM de la vigilancia y la modelización por sí solas.
El cálculo de la proporción exacta de contaminación causada por fenómenos climáticos extremos hace que la interpretación de los datos sea mucho más precisa en función de las condiciones locales. Atribuir niveles específicos de emisión de gases o concentraciones de partículas a su punto de origen y obtener una mejor comprensión de la composición exacta de los contaminantes sólo puede lograrse asimilando los datos.
Esta misma tecnología de separación de incrustaciones también se utiliza para calibrar redes de sensores o monitores, sin necesidad de costosas calibraciones que requieren mucha mano de obra. La separación de incrustaciones reducirá significativamente los costes de funcionamiento en comparación con los métodos tradicionales o estándar de transferencia. Una vez establecidos los complejos algoritmos, pueden automatizar la calibración de toda una red y proporcionar un mecanismo dinámico de control de calidad que alerte a los usuarios de anomalías y valores atípicos.
Más vale prevenir que curar
El dicho puede ser antiguo, pero su mensaje no lo es en absoluto. Con una correcta interpretación y conocimiento de los datos, las administraciones locales y regionales están perfectamente situadas para tomar decisiones que ayuden a prevenir o reducir la acumulación de contaminación en determinados lugares.
Ya se trate de crear zonas de exclusión sin coches alrededor de los colegios, de cerrar calles, de incentivar el abandono progresivo de los motores de gasolina o diésel, de aplicar tasas de congestión, de instalar autobuses de hidrógeno o de ampliar las aceras para fomentar el uso de la bicicleta, intervenir en la propagación de la contaminación en zonas muy pobladas puede ser la mejor manera de ejercer cierto control sobre la calidad del aire en el futuro.
La calidad del aire no respeta las fronteras geográficas
Por desgracia, las estrategias de mitigación e intervención, por bienintencionadas que sean, no pueden funcionar de forma aislada. Utilizando como ejemplo la ciudad de Londres y su proyecto Breathe London, está bien establecido que en un día cualquiera, a pesar de las mejores intenciones de las autoridades gubernamentales para reducir las emisiones, hasta el 60% de los niveles de contaminación medidos pueden ser el resultado de contaminantes procedentes de la Europa continental, especialmente durante los períodos de fuertes vientos del este. Por lo tanto, cualquier intervención que el gobierno y las agencias de protección del medio ambiente del Reino Unido puedan llevar a cabo, sólo tendrá un impacto muy limitado si otros países no introducen su propia estrategia o una estrategia conjunta más amplia para reducir las emisiones de forma generalizada.
Lo que se necesita es una visión más amplia y global de la gestión de la calidad del aire que vaya más allá del mero cumplimiento de unas normas que, de por sí, pueden variar según los países, el clima y otras condiciones meteorológicas. La ventaja a largo plazo de combinar la vigilancia hiperlocal permanente con las mediciones del sistema de gestión de la calidad del aire y la elaboración de modelos actualizados continuamente es que hará más precisas las previsiones y permitirá a los gobiernos colaborar y medir si su intervención está marcando realmente la diferencia y produciendo las reducciones deseadas de los niveles de contaminación.
Vigilancia en interiores
Aunque las redes de vigilancia de la calidad del aire se han centrado casi exclusivamente en aplicaciones exteriores, cada vez es mayor la demanda de una gestión más coherente y precisa de la calidad del aire en interiores. La propagación mundial de contagios como el COVID-19, del que se sabe que favorece los espacios interiores cerrados y de alta densidad, es una justificación más de la necesidad de poder vigilar, medir, controlar e intervenir cuando sea necesario para mantener más seguros a los ocupantes de los edificios, o al menos disminuir la probabilidad de crear un entorno que favorezca la supervivencia y transmisión del virus.
Los ingenieros de ventilación se preocupan cada vez más no sólo por la cantidad de aire contaminado que puede entrar en un edificio a través de sus ventanas y sistemas de ventilación, sino también por cómo garantizar que el aire que circula por el interior del edificio sea ambiental en términos de temperatura, humedad y Level deCO2 y aerosoles.
Utilizando los principios establecidos de sus redes de pequeños sensores, ACOEM trabaja actualmente con un socio tecnológico clave para introducir un Índice de Transmisión de Virus que pueda integrarse fácilmente en sus sistemas. Al medir una gama más amplia de partículas y la proporción de aerosoles respectoal CO2, los datos recogidos y analizados a partir de sensores situados en el interior de los edificios tendrán la capacidad de identificar cuándo es más o menos probable que se den las condiciones propicias para la transmisión de enfermedades y virus transmitidos por el aire, como el COVID-19. Este sistema añadirá una capa adicional de seguridad. Esto añadirá un nivel adicional de seguridad a la hora de mantener a salvo a los residentes, trabajadores y visitantes en los espacios interiores, al identificar cualquier riesgo y minimizar su impacto.
Concienciación sobre los virus
La actual pandemia mundial brinda a las comunidades la oportunidad de mirar hacia el futuro y ver cómo la intervención puede afectar positivamente a los niveles de contaminación. También nos permite comprender mejor cómo utilizar la vigilancia de la calidad del aire para ayudar a minimizar los contagios.
Estudios recientes[2] han llegado a la conclusión de que en los lugares donde hay niveles elevados de PM2,5, hay una incidencia proporcionalmente mayor de transmisión y mortalidad por COVID-19. El virus se adhiere a las partículas, que son microscópicas a la vista pero en realidad son una combinación de aerosol y sólido. Esto contribuye a que el virus sea viable durante largos periodos de tiempo. El virus es capaz de autosostenerse, especialmente en espacios cerrados y sistemas de ventilación que facilitan la recirculación del aire, como en aviones y edificios públicos.
Aunque los científicos esperaban que las emisiones y los niveles de contaminación se redujeran en un 50% o más en las ciudades y regiones con cierres forzosos durante la pandemia[3], no siempre fue así debido al movimiento de los contaminantes a través de las fronteras geográficas.
Dependiendo de la dirección del viento, hubo días durante el bloqueo en los que la calidad del aire en Londres y París superó la normativa europea sobre calidad del aire sin que hubiera tráfico rodado.
Esto apoya aún más la teoría de que las estrategias de intervención sólo pueden producir reducciones significativas de los niveles de contaminación si estas estrategias son aplicadas por múltiples autoridades, o idealmente a nivel mundial.
El futuro empieza hoy
Es probable que el futuro de la vigilancia medioambiental sea muy distinto del actual. Es probable que el número de grandes estaciones y redes de gestión de la calidad del aire (AQM), que dependen de infraestructuras y pueden llevar funcionando varias décadas, se reduzca en favor de redes más pequeñas de sensores inteligentes más localizados.
La precisión de la calidad de referencia y la trazabilidad siempre serán importantes, pero la capacidad de la tecnología para hiperlocalizar puntos conflictivos e identificar anomalías con rapidez será inestimable, especialmente en los países en desarrollo con falta de recursos o financiación para apoyar inversiones a gran escala.
La idea que subyace en el Consorcio ACOEM SMART AQM es ofrecer a los gobiernos y autoridades una certeza añadida a Level en lo que respecta a los datos que interpretan y utilizan como base para la toma de decisiones. Fundamentalmente, se trata de eliminar las conjeturas en la gestión de la calidad del aire y de utilizar un enfoque preciso de seguimiento y modelización para introducir cambios perspicaces.
¿Quiere saber más?
Los instrumentos y sensores de control de la calidad del aire sólo pueden proporcionar información básica. Es lo que se hace con esos datos lo que separa a los fabricantes de tecnología de una empresa como ACOEM, que tiene una visión y está comprometida con las soluciones sostenibles y la minimización del impacto ambiental.
Si desea obtener más información sobre el Consorcio ACOEM Smart AQM y sobre cómo las soluciones ACOEM pueden adaptarse a sus necesidades específicas de monitorización y modelización, póngase en contacto con Keith Webster, Director de Desarrollo Comercial de ACOEM, Europa yamp; Sur y Este de África, keith.webster@acoem.com o 44 7701 365732.
Referencias:
[1] Environmental Instruments Ltd – ¿Busca una solución de «bajo coste» para la vigilancia de la calidad del aire? 10 reasons why you should choose AQMesh, julio de 2106
[2] Silvia Comunian, Dario Dongo, Chiara Milani andamp; Paola Palestini – Air Pollution and COVID-19: The Role of Particulate Matter in the Spread and Increase of COVID-19’s Morbidity and Mortality, International Journal of Environmental Research andamp; Public Health, junio de 2020
[3] Matt McGrath – Coronavirus: La contaminación del aire y el CO2 disminuyen rápidamente a medida que el virus se propaga, BBC News Science andamp; Environment, marzo de 2020
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