Piattaforma sulla qualità dell'aria urbana

Descrizione

Negli ultimi dieci anni, le piattaforme per la qualità dell’aria urbana (UAQP) sono state uno strumento importante per raccogliere, elaborare e visualizzare dati iperlocali sulle emissioni urbane. Inoltre, le UAQP sono generalmente accessibili a tutti, garantendo trasparenza e sensibilizzazione sul tema dell’inquinamento atmosferico. I dati possono essere forniti sia da sensori sparsi in tutta la città sia tramite immagini satellitari. I sensori che raccolgono i dati possono essere installati da un gestore (ad esempio il Comune) oppure su proprietà private.

Problemi da risolvere:

Struttura dei costi

Requisiti legali

La politica dell'Unione Europea sulla qualità dell'aria punta a sviluppare e mettere in atto strumenti adeguati per migliorare la qualità dell'aria. Per questo, gli Stati membri devono suddividere il proprio territorio in diverse zone e agglomerati. In queste zone e agglomerati, gli Stati membri devono valutare i livelli di inquinamento atmosferico usando misurazioni, modelli e altre tecniche empiriche, e comunicare i dati sulla qualità dell’aria alla Commissione europea.

La Commissione Europea ha fissato dei limiti di concentrazione degli inquinanti atmosferici, obbligando gli Stati membri ad affrontare le fonti in modo responsabile. Inoltre, le informazioni sulla qualità dell’aria dovrebbero essere diffuse al pubblico. (Commissione Europea, 2018)

• Direttiva 2008/50/CE sulla qualità dell’aria ambiente: la direttiva fornisce il quadro normativo attuale per il controllo delle concentrazioni ambientali di inquinanti nell’UE. Il controllo delle emissioni da fonti mobili, il miglioramento della qualità dei carburanti e la promozione e l’integrazione dei requisiti di protezione ambientale nei settori dei trasporti e dell’energia fanno parte di questi obiettivi.
• Direttiva 2015/1480/CE : Stabilisce le norme relative ai metodi di riferimento, alla convalida dei dati e all’ubicazione dei punti di campionamento per la valutazione della qualità dell’aria ambiente
• Direttiva 2010/75/UE : Sulle emissioni industriali
• Direttiva 2284/UE: sulla riduzione delle emissioni nazionali di determinati inquinanti atmosferici. Questa direttiva impone la riduzione di inquinanti atmosferici come SOx, NOx e COV.
• Legge federale tedesca sul controllo delle emissioni – 39ª BImSchV : La procedura per individuare le fonti di emissione urbane in Germania è definita nella 39ª ordinanza della Legge federale sul controllo delle emissioni (39ª BImSchV). Questa legge federale si basa sulla direttiva UE 2008/50/CE.

Modelli operativi

Modello operativo per una piattaforma di dati sulla qualità dell'aria (BABLE, 2021)

Potenziale di mercato

Dati sull'implementazione

Tempo medio di implementazione: da 0,1 a 1 anno

Importo dell’investimento iniziale: meno di 50.000 € per un quartiere urbano

Panoramica del mercato

Secondo un’analisi di Business Wire, nel pieno della crisi causata dal COVID-19, il mercato globale dei sistemi di monitoraggio della qualità dell’aria è stimato a 3,47 miliardi di euro. Allo stesso modo, si prevede che raggiunga un valore rivisto di 4,63 miliardi di euro entro il 2027, con un tasso di crescita annuo composto (CAGR) del 4,4%.

Il mercato globale del monitoraggio della qualità dell’aria si divide in monitoraggio indoor e outdoor. I sistemi per la qualità dell’aria urbana rientrano nella categoria dei sistemi di monitoraggio outdoor. Questi possono essere ulteriormente suddivisi in monitor fissi, portatili, per il rilevamento di polvere e particolato, nonché in stazioni di monitoraggio della qualità dell’aria.

Costi

Gli attuali progressi tecnologici nei sensori per la qualità dell’aria hanno ridotto significativamente sia i costi fissi che quelli variabili delle piattaforme per la qualità dell’aria urbana (UAQP). I costi fissi includono il software, composto dall’API di comunicazione e dall’interfaccia grafica web. I costi variabili includono, tra le altre cose, la calibrazione e la manutenzione.

Le nuove tecnologie eliminano in gran parte la necessità di manutenzione e calibrazione in loco, trasferendo queste funzioni a un servizio cloud. Pertanto, i costi operativi di questo tipo di piattaforme includono sistemi informatizzati di gestione della manutenzione basati sul cloud.

Per qualsiasi implementazione di una piattaforma UAQP è fondamentale sensibilizzare i cittadini e far loro comprendere i sistemi di monitoraggio della qualità dell’aria urbana. Per questo, i costi fissi devono includere portali dedicati ai cittadini e campagne di partecipazione civica.

Impatti dell’inquinamento atmosferico:

1) Riscaldamento globale

2) Secondo una ricerca a cui ha collaborato l’UCL, si stima che 1 decesso su 5 ogni anno sia attribuibile all’inquinamento causato dai combustibili fossili e che nel 2018 circa 8,7 milioni di persone siano morte solo a causa delle emissioni dei combustibili fossili. Di queste, il 21,5% è attribuibile al particolato. La Figura 1 illustra la distribuzione dei decessi causati dall’inquinamento atmosferico.

Figura: Inquinamento medio da PM2,5 all’aperto e decessi totali dovuti all’inquinamento atmosferico per regione nel 2013 (Banca Mondiale, 2013)

3) Nel 2016, l’OMS ha dichiarato che il 92% della popolazione mondiale viveva in aree in cui l’inquinamento superava le linee guida sulla qualità dell’aria stabilite dall’Organizzazione Mondiale della Sanità.

4) Nel 2013 si è stimato che gli effetti della qualità dell’aria sulle persone costassero all’economia globale circa 190 miliardi di euro ( Banca Mondiale, 2013).

Cause dell’inquinamento dell’aria negli ambienti chiusi:

Come già detto, le fonti antropogeniche sono le principali responsabili degli inquinanti atmosferici. Tuttavia, l’inquinamento atmosferico può essere causato anche da fonti naturali come l’attività vulcanica (che rilascia soprattutto SO₂, CO₂ e HF), tempeste di sabbia come quella del Sahara e l’ozono prodotto dalla reazione tra la luce solare e l’ossigeno. Ciononostante, le emissioni delle fonti antropogeniche sono molto più elevate in termini di quantità e intensità.

Le fonti antropogeniche possono essere classificate in fonti mobili, fisse e diffuse. Le fonti mobili comprendono le emissioni prodotte dai mezzi di trasporto, come veicoli, navi e treni. Gli inquinanti presenti nei gas di scarico derivano dalla combustione incompleta del carburante. Il monossido di carbonio e il carburante incombusto sono i principali gas di scarico prodotti dai motori a benzina.

Le fonti fisse sono le centrali elettriche, le attività industriali e le raffinerie di petrolio. Il loro impatto è maggiore quando si trovano all’interno dell’area urbana di una città. Le fonti energetiche con il fattore di emissione più elevato sono la lignite e il carbone, motivo per cui c’è uno sforzo globale per eliminare gradualmente il carbone come fonte energetica.

Infine, le fonti diffuse possono essere ricondotte all’agricoltura e alle attività umane. Le emissioni agricole sono spesso sottovalutate; tuttavia, dato che l’ammoniaca (NH₃) e il metano (CH₄) sono i principali inquinanti atmosferici, il loro impatto è grave. Il metano, ad esempio, ha un potenziale di riscaldamento globale 28 volte superiore a quello dell’anidride carbonica.

Mappatura degli stakeholder

Mappa delle parti interessate per una piattaforma di dati sulla qualità dell'aria (BABLE, 2021)

Iniziative del governo

• Strategia britannica per l'aria pulita: Questa strategia definisce le azioni complete che tutti i livelli del governo britannico e della società devono intraprendere per raggiungere gli obiettivi ambientali. La legge del 2019 delinea un quadro d’azione solido e coerente per combattere l’inquinamento atmosferico.
• Patto verde europeo: Il Patto verde dell’UE, nell’ambito del suo settore politico “Eliminazione dell’inquinamento”, ha rafforzato, tra le altre cose, il sostegno alle autorità locali per garantire aria più pulita ai cittadini. Proporrà inoltre di rafforzare le disposizioni in materia di monitoraggio, modellizzazione e piani per la qualità dell’aria, per aiutare le autorità locali a ottenere aria più pulita. La Commissione proporrà in particolare di rivedere gli standard di qualità dell’aria per allinearli più strettamente alle raccomandazioni dell’Organizzazione Mondiale della Sanità

Organizzazioni di supporto

• Agenzia europea dell’ambiente (AEA): Gli esperti dell’AEA analizzano i dati sulla qualità dell’aria raccolti in tutta Europa. I dati elaborati vengono utilizzati nelle valutazioni per aiutare i responsabili delle decisioni in tutta Europa a formulare politiche e norme migliori per affrontare i problemi legati all’inquinamento atmosferico.
• Agenzia spaziale europea ( ESA): L’ESA si dedica all’esplorazione e all’uso pacifico dello spazio a beneficio dell’umanità. L’ESA utilizza satelliti di osservazione della Terra per monitorare lo stato ambientale del pianeta. Grazie ai dati satellitari, l’ESA può tracciare un quadro più ampio dei cambiamenti globali. Scienziati e governi possono usare questi dati per capire, proteggere e gestire il nostro ambiente, salvaguardando la Terra per le generazioni future.
• JRC dell’UE: Il Centro comune di ricerca della Commissione europea lavora per armonizzare le metodologie di monitoraggio e modellizzazione dell’aria e del clima. A tal fine, il JRC sviluppa inventari e proiezioni coerenti sulle emissioni di gas serra (GHG) e di inquinanti atmosferici ed effettua analisi econometriche delle tendenze e stime dei costi delle opzioni di controllo delle emissioni. Attualmente sta sviluppando nuovi standard sui sensori di qualità dell’aria che stimoleranno ulteriori innovazioni nei sistemi di monitoraggio della qualità dell’aria urbana (UAQDP).

Fattori di supporto

1. Installazione di sensori in tutta la città per un campionamento rappresentativo della qualità dell’aria
2. Priorità all’installazione dei sensori nei luoghi con la più alta concentrazione di inquinanti
3. Connessione forte e senza interruzioni tra le risorse fisiche e quelle digitali
4. Approvazione da parte dei cittadini per l’installazione dei sensori in tutta la città

Dati e standard

• IEEE/ISO/IEC 21451: definisce un modello a oggetti con un’interfaccia indipendente dalla rete per collegare i processori alle reti di comunicazione, ai sensori e agli attuatori
• ISO 37120: Città e comunitàsostenibili — Indicatori per i servizi urbani e la qualità della vita: definisce e stabilisce le metodologie per una serie di indicatori volti a guidare e misurare le prestazioni dei servizi urbani e la qualità della vita
• ISO/DIS 37156: Linee guida sullo scambio e la condivisione dei dati per le infrastrutture delle comunità intelligenti
• TA Luft – Istruzioni tecniche tedesche sul controllo della qualità dell’aria: regola i requisiti relativi alla qualità dell’aria, comprese le emissioni, l’esposizione ambientale e i relativi metodi di controllo. Si applica a una serie di inquinanti provenienti da diverse fonti fisse.