En Ghana, país costero de África Occidental, se está llevando a cabo una investigación vital para la salud pública con el fin de liberar el potencial de la vigilancia de la calidad del aire a bajo coste. Un equipo de científicos apasionados por la calidad del aire ha creado una instalación localizada de evaluación de sensores de calidad del aire en Accra, la bulliciosa capital del país.

Afri-SET (The Sensor Evaluation and Training facility for West Africa) pretende evaluar los sensores de calidad del aire y ponerlos a trabajar en África Occidental (1). La instalación de evaluación de sensores fue inaugurada en Accra (Ghana) por la Dra. Allison F. Hughes, física atmosférica de la Universidad de Ghana, y el Dr. Mike Giordano, Director Ejecutivo de AfriqAir, y está financiada principalmente por el Clean Air Fund (2).

AfriqAir (Africa qualité de l'air) es una red intercontinental centrada en evaluar sensores de bajo coste y monitores de referencia, principalmente en zonas urbanas como Accra.

La instalación surgió de una necesidad crítica de información sobre salud pública. Según el Dr. Hughes, "en África hay bastante carencia de datos sobre la calidad del aire".

Pero desplegar sensores de bajo coste -los sensores de bajo coste adecuados- es fundamental para colmar esa laguna. El proyecto pretende evaluar más de 50 fabricantes de sensores diferentes a lo largo de tres años. IQAir ha contribuido con cinco monitores de calidad del aire al avance de esta investigación.

¿Qué es una instalación de evaluación de sensores?

Las instalaciones de evaluación de sensores miden la calidad del aire exterior local con monitores de referencia y de bajo coste en el mismo lugar. Al colocar monitores de referencia y monitores de bajo coste, las instalaciones de evaluación de sensores pueden comparar mejor el rendimiento de los sensores.

Los monitores de calidad de referencia, aunque cumplen normas estrictas de precisión de los datos, son prohibitivamente caros para su uso a gran escala. Los monitores de calidad del aire de bajo coste permiten detectar la mala calidad del aire prácticamente en cualquier lugar, proporcionando datos muy necesarios tanto a los responsables políticos como a las comunidades afectadas, idealmente en tiempo real.

"Los sensores de bajo coste son una de las principales herramientas para mejorar la calidad del aire en el Sur Global", explica el Dr. Giordano.

Instalación de evaluación de sensores Afri-SET en Accra, Ghana. Fuente: IQAir.

Los sensores de bajo coste suministrados se comparan con un monitor de calidad del aire de referencia proporcionado por el Banco Mundial.

La comparación obedece a importantes razones científicas.

"Los sensores de bajo coste son sensibles a múltiples factores a los que no son sensibles los monitores de referencia, como la temperatura ambiente, la humedad relativa e incluso las propiedades químicas de las partículas, que varían en función de la fuente de emisión. Los sensores de gas de bajo coste pueden incluso ser sensibles a diferentes proporciones de mezcla de gases contaminantes", afirma el Dr. Giordano.

La eficacia de los sensores de bajo coste para vigilar con precisión la calidad del aire es objeto de numerosas investigaciones. Los expertos han descubierto que la sensibilidad inherente a estos sensores, que a menudo se considera una limitación, puede reducirse significativamente mediante una calibración meticulosa y el desarrollo de modelos. El método óptimo para aumentar la precisión de los sensores de bajo coste consiste en colocarlos junto a monitores de referencia. Al colocar estos sensores junto a los monitores más avanzados y de alto nivel, es posible afinar los sensores de bajo coste para mejorar su fiabilidad y precisión en diversas condiciones ambientales.

Aunque en EE.UU. y Europa existen instalaciones de evaluación de sensores, el África subsahariana se enfrenta a retos únicos relacionados con la calidad del aire. Para comprender mejor estos retos es necesario conocer a fondo los problemas de calidad del aire.

Como señaló el Dr. Hughes, en África se demandan sensores de bajo coste. "En la mayoría de los países no tenemos monitores de referencia, pero sí personas -del mundo académico y otros científicos ciudadanos y ONG- interesadas en conocer la calidad del aire en las ciudades africanas".

Evaluación de sensores en curso en Afri-SET. Fuente: IQAir.

Fuentes de contaminación atmosférica en África

Según el Dr. Hughes, Accra sufre una contaminación atmosférica propia de su ubicación. Las fuentes de contaminación atmosférica incluyen la biomasa que se utiliza para cocinar y las actividades industriales, los vehículos viejos y mal mantenidos, el polvo de las carreteras sin asfaltar y la sal marina costera.

Durante la estación seca, de noviembre a marzo, los vientos del desierto - Harmattan - pueden barrer el país de norte a sur, cubriendo todas las superficies de polvo y arena (3).

También hay incendios en la región del Sahel, al sur del Sáhara, que provocan humaredas (4).

Pero debido a la falta de datos sobre la calidad del aire, las personas que respiran la contaminación atmosférica no saben cuándo ni cómo actuar para protegerse. Los responsables políticos tampoco saben cómo actuar.

Dadas estas amenazas medioambientales específicas, Afri-SET y AfriqAir esperan comprender mejor el rendimiento de los sensores de bajo coste en estos diversos entornos. Este proceso ya ha comenzado con un seminario web sobre los fundamentos de la modelización de la calidad del aire celebrado en diciembre de 2023 (disponible en YouTube) y un curso certificado sobre calidad del aire organizado conjuntamente por Afri-SET y la Universidad de Columbia con financiación del Departamento de Estado de Estados Unidos (5).

Despliegue de sensores y avances hasta la fecha.

El proyecto comenzó en septiembre de 2023 y el proceso de evaluación durará seis meses. Una vez finalizado el periodo de evaluación, los sensores aportados se desplegarán por todo el continente.

Entre los monitores de bajo coste que se están evaluando hay cinco AirVisual Outdoor monitores de calidad del aire. Y aunque algunos de los monitores evaluados en este proyecto pueden devolverse a los fabricantes, los AirVisual Outdoor Los monitores de calidad del aire permanecerán desplegados en el continente, proporcionando continuamente datos gratuitos sobre la calidad del aire a las comunidades.

AirVisual Outdoor desplegados in situ. Fuente: IQAir.

El camino por recorrer: Objetivos de futuro y compromiso con los datos abiertos

Aunque el proyecto ya está en marcha, los investigadores esperan ampliar su duración de tres años. También pretenden mejorar su alcance estableciendo centros similares en África Oriental y posiblemente en África Central y/o Meridional.

Los datos recopilados por Afri-SET se publicarán en el sitio web de la organización. El centro adopta una filosofía de proporcionar al mundo datos abiertos y gratuitos - garantizando que los datos sobre la calidad del aire estén universalmente disponibles para todos.

Para ser eficaces y de bajo coste, Afri-SET y IQAir coinciden en que los datos de los sensores deben ser siempre gratuitos. Si un fabricante exige a los compradores que renueven su licencia para acceder a los datos de calidad del aire, eso puede tener un coste prohibitivo.

"Incluso nos estamos alejando del término 'sensores de bajo coste'", dijo el Dr. Hughes. "En su lugar, nos referimos a ellos simplemente como 'sensores de aire', reconociendo que 'bajo coste' es un término relativo. Lo que se considera de bajo coste en el norte global puede no ser lo mismo aquí en África".

Basándose en las experiencias del centro, Afri-SET y AfriqAir se han comprometido a educar a las comunidades africanas sobre la importancia de la calidad del aire. Las organizaciones quieren formar a estudiantes y ciudadanos científicos para que desplieguen eficazmente sensores de calidad del aire de bajo coste.

Lo que hay que aprender

La compleja y necesaria labor que están llevando a cabo Afri-SETI y AfriqAir aspira a subsanar la falta de datos en la vigilancia de la calidad del aire en África, promover el intercambio abierto de datos y trabajar en pro de cambios políticos que faciliten el uso de sensores de bajo coste. IQAir's AirVisual Outdoor desempeñarán un papel clave para hacer realidad el sueño de disponer de información sobre la calidad del aire local y accesible en todo el mundo.