Plataforma de Calidad del Aire Urbano

Descripción

Durante la última década, las Plataformas de Calidad del Aire Urbano (UAQP) han sido una herramienta importante para recopilar, procesar y visualizar datos hiperlocales sobre las emisiones urbanas. Asimismo, las UAQP suelen ser de acceso abierto, lo que proporciona transparencia y conciencia sobre la contaminación atmosférica. Los datos pueden obtenerse mediante sensores dispersos por la ciudad o mediante imágenes de satélite. Los sensores que recogen los datos pueden ser instalados por un operador (por ejemplo, el ayuntamiento) o en propiedad privada.

Problemas a resolver:

Estructura de costes

Requisitos legales

La política de la Unión Europea en materia de calidad del aire tiene como objetivo desarrollar y aplicar instrumentos adecuados para mejorar la calidad del aire. Por ello, los Estados europeos tienen que dividir su territorio en varias zonas y aglomeraciones. En estas zonas y aglomeraciones, los Estados miembros tienen que llevar a cabo evaluaciones de los niveles de contaminación atmosférica mediante mediciones, modelización y otras técnicas empíricas, y comunicar los datos de calidad del aire a la Comisión Europea en consecuencia.

La CE ha establecido límites de concentración de contaminantes atmosféricos que obligan a los Estados miembros a abordar las fuentes de forma responsable. Además, la información sobre la calidad del aire debe difundirse al público.(Comisión Europea, 2018)

• Directiva 2008/50/CE relativa a la calidad del aire ambiente: La directiva establece el marco actual para el control de las concentraciones ambientales de contaminación atmosférica en la UE. El control de las emisiones procedentes de fuentes móviles, la mejora de la calidad de los combustibles y el fomento y la integración de los requisitos de protección del medio ambiente en el sector del transporte y la energía forman parte de estos objetivos.
• Directiva2015/1480/CE : Establece las normas relativas a los métodos de referencia, la validación de datos y la ubicación de los puntos de muestreo para la evaluación de la calidad del aire ambiente.
• Directiva2010/75/UE : Sobre emisiones industriales
• Directiva/2284/UE: Sobre la reducción de las emisiones nacionales de determinados contaminantes atmosféricos. Esta directiva impone la reducción de contaminantes atmosféricos como SOx, NOx y COV.
• Ley Federal Alemana de Control de Emisiones - BImSchV 39º : El procedimiento para determinar las fuentes de emisiones urbanas en Alemania se define en la 39ª Ordenanza de la Ley Federal de Control de Emisiones (39ª BImSchV). Esta ley federal se basa en la Directiva 2008/50/CE de la UE.

Modelos operativos

Modelo operativo para una plataforma de datos sobre la calidad del aire (BABLE,2021)

Potencial del mercado

Datos sobre la implantación

Tiempo medio de implantación: 0,1 - 1 años

Importe de la inversión inicial: menos de 50.000 euros para un distrito urbano

Panorama del mercado

Según un estudio de Business Wire, en medio de la crisis COVID-19, el mercado mundial de Sistemas de Vigilancia de la Calidad del Aire se estima en 3.470 millones de euros. Asimismo, se prevé que alcance un tamaño revisado de 4.630 Millones de EUR en 2027, creciendo a un CAGR del 4,4%.

El mercado mundial de monitorización de la calidad del aire se divide en monitorización de interiores y de exteriores. Los sistemas de calidad del aire urbano se clasifican como sistemas de vigilancia exterior. Pueden clasificarse a su vez en monitores fijos, portátiles, de polvo y partículas, y estaciones de control de la calidad del aire.

Costes

Los avances tecnológicos actuales en los sensores de calidad del aire han reducido significativamente los costes fijos y variables de las plataformas de calidad del aire urbano UAQP. Los costes fijos incluyen el software, que consiste en su API de comunicación y la interfaz gráfica de usuario web. Los costes variables incluyen la calibración y el mantenimiento, entre otros.

Las nuevas tecnologías eliminan la mayor parte de la necesidad de mantenimiento y calibración locales, trasladando estas funciones a un servicio en la nube. Por lo tanto, los costes operativos de este tipo de plataformas incluyen los sistemas informáticos de gestión del mantenimiento basados en la nube.

Lograr la concienciación y comprensión de los ciudadanos sobre los sistemas de calidad del aire urbano es necesario para cualquier aplicación del UAQP. Por tanto, los costes fijos deben incluir un portal ciudadano y campañas de participación ciudadana.

Impactos de la Contaminación Atmosférica:

1) Calentamiento Global

2) Según una investigación de la que es coautora la UCL, se calcula que 1 de cada 5 muertes anuales puede atribuirse a la contaminación por combustibles fósiles y, en 2018, aproximadamente 8,7 millones de personas murieron sólo a causa de las emisiones de combustibles fósiles. Cifra de la que el 21,5 % se atribuye a las partículas. La figura 1 ilustra la distribución de las muertes como causa de la contaminación atmosférica.

Figura: Promedio de contaminación exterior por PM2,5 y total de muertes por contaminación atmosférica por regiones en 2013(Banco Mundial, 2013)

3) En 2016, la OMS declaró que el 92% de la población mundial vivía en zonas donde la contaminación superaba las directrices de calidad del aire de la organización mundial de la salud.

4) En 2013 se estimó que los efectos de la calidad del aire sobre las personas suponían un coste aproximado de 190.000 millones de euros para la economía mundial(Banco Mundial, 2013).

Causas de la contaminación del aire interior:

Como ya se ha dicho, las fuentes antropogénicas son las principales responsables de los contaminantes atmosféricos. Sin embargo, la contaminación atmosférica también puede deberse a fuentes naturales como la actividad volcánica (que libera principalmente SO2, CO2 y HF), las tormentas de arena como el Polvo del Sáhara y el ozono producido por la reacción de la luz solar con el oxígeno. Sin embargo, las fuentes antropogénicas se emiten con una tasa y densidad mucho mayores.

Las fuentes antropogénicas pueden clasificarse en fuentes móviles, estacionarias y de área. Las fuentes móviles son las emisiones producidas por el transporte, como vehículos, barcos y trenes. Los contaminantes atmosféricos en los gases de escape se generan por la combustión incompleta del combustible. El monóxido de carbono y el combustible no quemado son los principales gases de escape producidos por los motores de gasolina.

Las fuentes estacionarias son las centrales eléctricas, la actividad industrial y las refinerías de petróleo. El efecto de éstas es mayor cuando están situadas dentro de la zona urbana de una ciudad. Las fuentes de energía con el factor de emisión más elevado son la hulla de lignito, razón por la que existe un esfuerzo mundial para eliminar progresivamente el carbón como fuente de energía.

Por último, las fuentes de área pueden designarse a la actividad agrícola y humana. Las emisiones agrícolas suelen subestimarse; sin embargo, dado que el amoníaco NH3 y el metano CH4 son los principales contaminantes atmosféricos, su impacto es grave. El metano, por ejemplo, tiene un potencial de calentamiento global 28 veces superior al del dióxido de carbono.

Mapeo de las partes interesadas

Mapa de las partes interesadas en una plataforma de datos sobre la calidad del aire (BABLE, 2021)

Iniciativas gubernamentales

• Estrategia de Aire Limpio del Reino Unido: Esta estrategia establece la acción global que se requiere de todas las partes del gobierno y la sociedad del Reino Unido para cumplir los objetivos medioambientales. La legislación de 2019 esboza un marco de actuación sólido y coherente para hacer frente a la contaminación atmosférica.
• Pacto Verde Europeo: El Pacto Verde de la UE, en su ámbito político "Eliminar la Contaminación", ha reforzado, entre otras cosas, su apoyo a las autoridades locales para conseguir un aire más limpio para sus ciudadanos. También propondrá reforzar las disposiciones sobre seguimiento, modelización y planes de calidad del aire para ayudar a las autoridades locales a conseguir un aire más limpio. En particular, la Comisión propondrá revisar las normas de calidad del aire para ajustarlas mejor a las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud.

Organizaciones de apoyo

• Agencia Europea de Medio Ambiente: Los expertos de la AEMA analizan los datos de calidad del aire controlados en toda Europa. Los datos procesados se incorporan a evaluaciones para ayudar a los responsables políticos de toda Europa a formular mejores políticas y normas para hacer frente a los problemas de contaminación atmosférica.
• Agencia Espacial Europea: La ESA se dedica a la exploración y utilización pacíficas del espacio en beneficio de la humanidad. La ESA utiliza satélites de observación de la Tierra para vigilar el estado medioambiental de la Tierra. Mediante el uso de los datos de los satélites, la ESA puede obtener una visión más amplia del cambio global. Los científicos y los gobiernos pueden utilizar estos datos para comprender, proteger y gestionar nuestro medio ambiente, salvaguardando la Tierra para las generaciones futuras.
• CCI de la UE: El Centro Común de Investigación de la Comisión Europea trabaja para armonizar las metodologías de seguimiento y modelización del aire y el clima. Para ello, el CCI elabora inventarios y proyecciones coherentes de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y contaminantes atmosféricos, y realiza análisis econométricos de tendencias y estimaciones de costes de las opciones de control de emisiones. Actualmente están desarrollando nuevas normas sobre sensores de calidad del aire que impulsarán una mayor innovación en los UAQDP.

Factores de apoyo

1. Despliegue de sensores en toda la ciudad para un muestreo representativo de la calidad del aire
2. Priorización de los sensores en los lugares con mayor concentración de contaminantes
3. Conectividad sólida e ininterrumpida entre los activos físicos y digitales
4. Aprobación ciudadana para la instalación de sensores en toda la ciudad

Datos y normas

• IEEE/ISO/IEC 21451: define un modelo de objetos con una interfaz neutra de red para conectar procesadores a redes de comunicación, sensores y actuadores.
• ISO 37120: Ciudades y comunidades sostenibles - Indicadores de servicios urbanos y calidad de vida: Define y establece metodologías para un conjunto de indicadores para dirigir y medir el rendimiento de los servicios urbanos y la calidad de vida.
• ISO/DIS 37156: Directrices sobre intercambio y puesta en común de datos para infraestructuras comunitarias inteligentes
• TA Luft - Instrucciones técnicas alemanas sobre el control de la calidad del aire: Regula los requisitos de calidad del aire, incluidas las emisiones, las exposiciones ambientales y sus métodos de control. Es aplicable a una serie de contaminantes procedentes de diversas fuentes estacionarias.