Piattaforma per la qualità dell'aria urbana

Descrizione

Negli ultimi dieci anni, le piattaforme per la qualità dell'aria urbana (UAQP) sono state uno strumento importante per la raccolta, l'elaborazione e la visualizzazione di dati iperlocali sulle emissioni urbane. Allo stesso modo, le UAQP sono generalmente aperte all'accesso, garantendo trasparenza e consapevolezza dell'inquinamento atmosferico. I dati possono essere forniti da sensori sparsi per la città o da immagini satellitari. I sensori che raccolgono i dati possono essere installati da un operatore (ad esempio il comune) o da una proprietà privata.

Problemi da risolvere:

Struttura dei costi

Requisiti legali

La politica dell'Unione Europea sulla qualità dell'aria mira a sviluppare e implementare strumenti adeguati per migliorare la qualità dell'aria. Pertanto, gli Stati europei devono suddividere il loro territorio in diverse zone e agglomerati. In queste zone e agglomerati, gli Stati membri devono effettuare valutazioni dei livelli di inquinamento atmosferico utilizzando misurazioni, modellizzazioni 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 che impongono agli Stati membri di affrontare le fonti in modo responsabile. Inoltre, le informazioni sulla qualità dell'aria devono essere diffuse al pubblico.(Commissione Europea, 2018)

• Direttiva 2008/50/CE sulla qualità dell'aria ambiente: la direttiva fornisce il quadro attuale per il controllo delle concentrazioni di inquinamento atmosferico nell'UE. Il controllo delle emissioni da fonti mobili, il miglioramento della qualità dei carburanti, la promozione e l'integrazione dei requisiti di protezione ambientale nel settore 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 VOC.
• Legge federale tedesca sul controllo delle emissioni - BImSchV 39° : La procedura per la determinazione delle 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

Fatti di implementazione

Tempo medio di attuazione: 0,1 - 1 anno

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

Panoramica del mercato

Secondo un'analisi di Business Wire, in mezzo alla crisi del 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 raggiungerà una dimensione rivista di 4,63 miliardi di euro entro il 2027, con una crescita del 4,4%.

Il mercato globale del monitoraggio della qualità dell'aria si divide in monitoraggio interno ed esterno. I sistemi di qualità dell'aria urbana sono classificati come sistemi di monitoraggio all'aperto. Questi possono essere ulteriormente suddivisi in monitor fissi, portatili, per polveri e particolato e stazioni di monitoraggio della qualità dell'aria.

I costi

Gli attuali progressi tecnologici nel campo dei sensori di qualità dell'aria hanno ridotto in modo significativo i costi fissi e variabili delle piattaforme di qualità dell'aria urbana UAQPs. I costi fissi comprendono il software, composto da API di comunicazione e interfaccia grafica web. I costi variabili comprendono, tra gli altri, la calibrazione e la manutenzione.

Le nuove tecnologie eliminano la maggior parte della necessità di manutenzione e calibrazione locale, spostando queste funzioni su un servizio cloud. Pertanto, i costi operativi di questo tipo di piattaforme includono sistemi di gestione della manutenzione computerizzata basati sul cloud.

La consapevolezza e la comprensione dei sistemi di qualità dell'aria urbana da parte dei cittadini è necessaria per qualsiasi implementazione di UAQP. Pertanto, i costi fissi devono includere i portali per i cittadini e le campagne di partecipazione dei cittadini.

Impatti dell'inquinamento atmosferico:

1) Riscaldamento globale

2) Secondo una ricerca di cui è coautore l' UCL, si stima che ogni anno 1 decesso su 5 sia attribuibile all'inquinamento da combustibili fossili e nel 2018 sono morte circa 8,7 milioni di persone solo a causa delle emissioni di combustibili fossili. Il 21,5% di queste è attribuito al particolato. La Figura 1 illustra la distribuzione dei decessi come causa dell'inquinamento atmosferico.

Figura: Inquinamento medio da PM2,5 all'aperto e morti totali da 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 dell'Organizzazione Mondiale della Sanità sulla qualità dell'aria.

4) Secondo le stime del 2013, gli effetti della qualità dell'aria sulle persone sono costati all'economia globale circa 190 miliardi di euro (Banca Mondiale, 2013).

Cause dell'inquinamento dell'aria interna:

Come già detto, le fonti antropiche sono le principali responsabili degli inquinanti atmosferici. Tuttavia, l'inquinamento atmosferico può essere causato anche da fonti naturali come l'attività vulcanica (che rilascia principalmente SO2, CO2 e HF), le tempeste di sabbia come la polvere sahariana e l'ozono prodotto dalla reazione della luce solare con l'ossigeno. Tuttavia, le fonti antropiche vengono emesse con una velocità e una densità molto più elevate.

Le fonti antropiche possono essere classificate in fonti mobili, stazionarie e areali. Le fonti mobili riguardano le emissioni prodotte dai mezzi di trasporto, come veicoli, navi e treni. Gli inquinanti atmosferici presenti nei gas di scarico sono generati 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. L'effetto di queste ultime è maggiore quando si trovano all'interno dell'area urbana di una città. Le fonti energetiche con il più alto fattore di emissione sono il carbone fossile lignitifero, motivo per cui è in atto uno sforzo globale per eliminare gradualmente il carbone come fonte energetica.

Infine, le fonti areali possono essere nominate come attività agricole e umane. Le emissioni agricole sono solitamente sottovalutate; tuttavia, poiché 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 degli stakeholder per una piattaforma di dati sulla qualità dell'aria (BABLE, 2021)

Iniziative del governo

• Strategia per l'aria pulita nel Regno Unito: Questa strategia definisce l'azione globale richiesta a tutti i settori del governo e della società del Regno Unito per raggiungere gli obiettivi ambientali. La legislazione del 2019 delinea un quadro d'azione forte e coerente per affrontare l'inquinamento atmosferico.
• Green Deal europeo: il Green Deal dell'UE, nell'ambito dell'area politica "Eliminazione dell'inquinamento", ha rafforzato, tra l'altro, il sostegno alle autorità locali per ottenere un'aria più pulita per i cittadini. Proporrà inoltre di rafforzare le disposizioni relative al monitoraggio, alla modellazione e ai piani di qualità dell'aria per aiutare le autorità locali a ottenere un'aria più pulita. La Commissione proporrà in particolare di rivedere gli standard di qualità dell'aria per allinearli maggiormente alle raccomandazioni dell'Organizzazione Mondiale della Sanità.

Organizzazioni sostenitrici

• Agenzia Europea dell'Ambiente: Gli esperti dell'AEA analizzano i dati sulla qualità dell'aria monitorati in tutta Europa. I dati elaborati confluiscono in valutazioni che aiutano i responsabili delle decisioni in Europa a formulare politiche e regole migliori per affrontare i problemi di inquinamento atmosferico.
• Agenzia Spaziale Europea: L'ESA si dedica all'esplorazione e all'uso pacifico dello spazio a beneficio dell'umanità. L'ESA utilizza i satelliti per l'osservazione della Terra per monitorarne lo stato ambientale. Grazie all'uso dei dati satellitari, l'ESA può tracciare un quadro più ampio del cambiamento globale. Gli scienziati e i governi possono utilizzare questi dati per comprendere, proteggere e gestire il nostro ambiente, salvaguardando la Terra per le generazioni future.
• EU JRC: il Centro Comune di Ricerca della Commissione Europea lavora per armonizzare le metodologie di monitoraggio e modellazione dell'aria e del clima. A tal fine, il JRC sviluppa inventari e proiezioni coerenti delle 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 per i sensori di qualità dell'aria che favoriranno un'ulteriore innovazione negli UAQDP.

Fattori di supporto

1. Distribuzione di sensori in tutta la città per un campionamento rappresentativo della qualità dell'aria
2. Priorità ai sensori nei luoghi con la più alta concentrazione di inquinanti
3. Connettività forte e ininterrotta tra gli asset fisici e 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 di oggetti con un'interfaccia neutrale rispetto alla rete per collegare processori a reti di comunicazione, sensori e attuatori.
• ISO 37120: Città e comunità sostenibili - Indicatori per i servizi cittadini e la qualità della vita: Definisce e stabilisce metodologie per una serie di indicatori per guidare e misurare le prestazioni dei servizi cittadini e della qualità della vita.
• ISO/DIS 37156: Linee guida sullo scambio e la condivisione dei dati per le infrastrutture di comunità intelligenti
• TA Luft - Istruzioni tecniche tedesche sul controllo della qualità dell'aria: Regolamenta i requisiti di qualità dell'aria, comprese le emissioni, le esposizioni ambientali e i relativi metodi di controllo. Si applica a una serie di inquinanti provenienti da una serie di fonti fisse.