La nueva tecnología de sensores israelíes tiene como objetivo monitorear la contaminación del aire

Una de las manifestaciones ambientales más tangibles e inmediatas de la pandemia de coronavirus ha sido la mejora de la calidad del aire debido a la reducción de las emisiones de contaminantes atmosféricos. Esto se debe a que los cierres y cierres en todo el mundo redujeron el consumo de energía, el uso del transporte y la demanda de petróleo. En China, por ejemplo, la emisión de NO2 (dióxido de nitrógeno) disminuyó en un 70 por ciento entre enero y febrero, según un estudio publicado en mayo en la revista multidisciplinaria Air Quality, Atmosphere and Health. En India, se observó una reducción del 20-30 por ciento.

En Israel, un estudio reciente publicado en hebreo en la revista científica “Ecology and the Environment” informó que la disminución de las emisiones de contaminantes oscilaba entre el 3 y el 13 por ciento (para los óxidos de azufre y benceno, respectivamente) y se debe en gran medida a la disminución del automóvil, el tren y el tráfico de embarcaciones. Los centros urbanos densos como Tel Aviv, Haifa y Jerusalén también vieron una disminución del 49-61 por ciento en la concentración de dióxido de nitrógeno medida en las estaciones de monitoreo de transporte.

Por otro lado, estas cifras son importantes, tanto desde el punto de vista ambiental como de salud pública, incluso cuando la pandemia de COVID-19 continúa cobrando su trágico precio.

Y a medida que las restricciones comienzan a disminuir, incluso esporádicamente, y los países buscan recuperarse económicamente, es probable que veamos que los niveles de contaminación vuelvan a aumentar, con graves consecuencias.

Según la Organización Mundial de la Salud , 4,2 millones de personas mueren cada año a causa de la contaminación ambiental (externa) del aire. Solo en Israel, los expertos estiman que la contaminación del aire es responsable de la muerte prematura de 2.000 personas cada año.

Cómo se recopilan los datos ambientales
La Red Nacional de Monitoreo del Aire abarca más de 140 estaciones de monitoreo del aire repartidas por todo Israel, y son operadas conjuntamente por diferentes asociaciones ambientales, autoridades locales, la Compañía Eléctrica de Israel, plantas industriales y el Ministerio de Protección Ambiental. Las regulaciones estipulan que las mediciones deben realizarse a una altura mínima de 12 metros, por lo que las estaciones de monitoreo generalmente se pueden encontrar en techos o mástiles muy altos.

Por otra parte, según el profesor asociado Barak Fishbain, de la Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental de Technion, el hecho de que las estaciones de monitoreo estén ubicadas a una altitud más alta y no más cerca del suelo “a nivel de la superficie” hace que los datos recopilados sean menos precisos.

“Desde el momento en que se emite un contaminante, desde un automóvil, por ejemplo, hasta que alcanza estas alturas, los procesos químicos ya han cambiado por completo la composición de la sustancia.

Por lo tanto, la relación entre lo que medimos y lo que respiramos no es lo suficientemente fuerte como para llegar a conclusiones definitivas sobre la relación entre la contaminación del aire y la morbilidad “, dice.

Según Fishbain, otro problema con las mediciones convencionales es que la mayoría de las estaciones de monitoreo están ubicadas principalmente en áreas residenciales. Por lo tanto, la mayoría de los contaminantes no se miden en sus fuentes, es decir, en parques industriales o en áreas donde se encuentran las fábricas y plantas de energía. Si el sensor se coloca lejos de la fuente de contaminación, se obtienen mediciones más bajas.

“Además, cuando hay un contaminante nocivo que se escapa al medio ambiente y desea identificar la planta de donde proviene la fuga, no hay forma de hacerlo. Los sensores no están ubicados cerca de las fábricas, por lo que es imposible rastrear el origen de una fuga ”, amplia.

Además, Fishbain señala que es común construir mapas de contaminación del aire basados ​​en modelos.

“Estos modelos son precisos cuando se trata de mapeos a gran escala, como todo el Estado de Israel o toda la Bahía de Haifa, pero cuando se trata de áreas pequeñas, como un solo vecindario o una calle, los modelos convencionales ya no son relevantes. En esos casos, los expertos usan métodos de interpolación [una técnica que permite generar nueva información a partir de conjuntos de datos existentes en lugar de modelos ”, explica Fishbain. “El problema es que la interpolación es un método matemático que no tiene en cuenta el comportamiento químico y físico de los contaminantes”.

Sensores más pequeños y un algoritmo actualizado.
Para tener una mejor idea del nivel real de contaminación del aire, Fishbain y su laboratorio desarrollaron un nuevo tipo de sensores inalámbricos baratos y de bajo costo que pueden distribuirse fácilmente a gran escala.

“Estos son sensores pequeños, del tamaño de una caja de cigarrillos, por lo que son portátiles y pueden llevarse en el bolsillo. Cualquiera puede llevar uno de estos sensores a cualquier parte y hacer sus propias mediciones. El sensor detecta los niveles de contaminación en el lugar exacto donde se encuentra la persona, lo que le da al usuario no solo mediciones más auténticas de la contaminación del aire, sino también una mejor evaluación de la exposición ”, enfatiza.

Antes del desarrollo de los sensores portátiles, Fishbain también creó una infraestructura fija utilizando la misma tecnología como parte de un estudio de investigación. Este proyecto incluyó el despliegue de una pequeña red de sensores en todo el vecindario de Neve Sha’anan en Haifa para medir el grado de contaminación del aire en diferentes calles del área. La investigación en sí misma fue parte de un proyecto europeo más grande llamado CITI-SENSE , cuyo objetivo principal es concienciar al público sobre la calidad del aire en su ciudad.

Pero Fishbain y su equipo no se conformaron con la distribución de sus sensores “a nivel de la cara”. Los científicos también desarrollaron un algoritmo designado que combina el método del modelo con el método de interpolación, que puede aplicarse a los datos obtenidos por los sensores.

Según Fishbain, el nuevo algoritmo permite crear mapas de contaminación del aire más precisos.

“Una vez que toma un modelo y utiliza su capacidad para relacionarse con la física y la química de los contaminantes y conectarlo con los métodos de interpolación capaces de abordar los matices de pequeñas escalas, su conjunción produce un algoritmo que permite la construcción de mapas precisos que abarcan cuenta las propiedades químicas y físicas altamente sofisticadas “, explica Fishbain.

Los mapas de contaminación del aire creados con este método podrían volverse esenciales para fines regulatorios, ya que permiten la detección de fuentes contaminantes, lo que permitiría responsabilizar a las fábricas y a las personas a cargo y facilitaría garantizar una mejor calidad del aire.

Por último, mediante la correcta aplicación de los datos de los nuevos mapas, será posible obtener información más precisa sobre la relación entre las concentraciones de un contaminante atmosférico particular y el grado de morbilidad. Esos hallazgos podrían avanzar significativamente el campo de investigación sobre la contaminación del aire y la salud pública.

Con información de NoCamels.