Especialistas del CONICET desarrollan sensores dotados de inteligencia artificial para monitorear la calidad del aire

Breathe2Change (respirar para cambiar) es el nombre de un proyecto pionero, liderado por el investigador del CONICET Rodrigo Gibilisco en articulación con empresas argentinas y numerosas instituciones públicas y privadas nacionales e internacionales. Como parte de esta iniciativa, en 2021, se instaló la primera red de sensores para monitorear la calidad del aire en la Provincia de Tucumán y este año recibió un subsidio del Instituto de Política Energética de la Universidad de Chicago (EPIC), en Estados Unidos, para ampliar esa red a diez provincias del norte y del centro del país.

En colaboración con dos empresas argentinas, el Laboratorio de Estudios Atmosféricos encabezado por Gibilisco en el Instituto de Química del Noroeste Argentino (INQUINOA, CONICET-UNT), en San Miguel de Tucumán, desarrolla sensores que miden la contaminación atmosférica. Detectan la concentración de las micropartículas que van desde un tamaño menor a 1 micrómetro de diámetro (casi 100 veces más pequeñas que el diámetro del cabello humano) asociadas a actividades industriales, agrícolas, parque automotor, incendios y otras actividades.

“Hasta ahora se encuentran funcionando más de 20 sensores distribuidos por todo el territorio de Tucumán que generan datos en tiempo real. Ahora ampliaremos la red de monitoreo a diez provincias de nuestro país y la idea a largo plazo es lograr una red federal de monitoreo de la calidad del aire”, afirma Gibilisco quien es doctor en Ciencias Químicas. Y destaca: “En el proyecto incorporamos herramientas de inteligencia artificial (IA) para ‘enseñarle’ a los sensores a ser más precisos en la detección y medición de los contaminantes atmosféricos”.

Breathe2Change tiene tres pilares: la implementación de una red de sensores que captan y transmiten datos sobre la calidad del aire a una plataforma en la nube; un equipo de científicos especializados que analiza todos los datos recabados; y un programa de asistencia y colaboración científica para impulsar e implementar políticas públicas e iniciativas privadas para mejorar la calidad del aire.

“Mejorar la calidad del aire es clave para la salud. Cerca de siete millones de personas mueren a nivel mundial por afecciones cardiovasculares y respiratorias asociadas a la contaminación del aire”, indica Gibilisco quien realizó su posdoctorado en el Instituto de Ambiente y Atmósfera de la Universidad de Wuppertal, en Alemania. Y continúa: “Recabar información precisa sobre los niveles de contaminación del aire e identificar sus fuentes asociadas a actividades humanas es un paso necesario para fomentar la transición energética no contaminante y renovable mediante la participación del sector público y privado”.

Proyecto con respaldo internacional

El proyecto Breathe2Change fue reconocido en 2021 por la prestigiosa Fundación Alexander von Humboldt, con sede en Alemania.

“El premio Humboldt Alumni Award permitió avanzar en la creación de la primera red de monitoreo de calidad del aire en la Provincia de Tucumán para proporcionar una plataforma de datos de acceso abierto sobre la calidad del aire local en tiempo real a partir de un nuevo enfoque de vigilancia de bajo costo”, explica Gibilisco.

Por el proyecto Breathe2Change y sus avances en la Provincia de Tucumán, el investigador ganó este año el premio EPIC otorgado por el Programa de Aire Limpio del Instituto de Política Energética de la Universidad de Chicago (EPIC), en Estados Unidos. La distinción consiste en una subvención para iniciativas encaminadas a aumentar la disponibilidad de datos abiertos sobre la calidad del aire en países que tienen una gran oportunidad de mejorar sustancialmente su contaminación a nivel nacional.

“Con la subvención otorgada replicaremos la experiencia de Tucumán en otras diez provincias del país. El objetivo a largo plazo es lograr una red federal de monitoreo, es decir, cubrir todo el territorio nacional, y de ese modo también ayudar a los esfuerzos internacionales dirigidos a monitorear la calidad del aire a nivel global. El proyecto que hoy estamos haciendo en Argentina está al mismo nivel de proyectos que se están haciendo en la Unión Europea y eso nos pone muy felices”, destaca el investigador del CONICET.

Sensores entrenados con inteligencia artificial (IA)

La inteligencia artificial (IA) cumple un rol preponderante en el proyecto Breathe2Change.

“A través de la red de monitoreo de la calidad del aire combinamos tecnología tradicional con tecnologías basadas en IA para que los sensores tengan capacidad de mejorar su desempeño a medida que van midiendo los contaminantes que detectan. Empleamos herramientas de machine learning para un aprendizaje asistido que les enseñe a los sensores a ser más precisos en sus mediciones”, explica Gibilisco.

La IA también se usa para analizar los millones de datos que generan los sensores. “Gracias a la IA también tenemos la posibilidad de generar mapas más precisos de la distribución de los contaminantes por territorio, sus fuentes y la dinámica atmosférica y climática que inciden en sus procesos”, puntualiza Gibilisco. Y agrega: “También permite correlacionar niveles y tipos de contaminación del aire con prevalencia de enfermedades de una población en un territorio determinado”.

Otro proyecto liderado por el investigador del CONICET es el “Desarrollo de plataforma multinivel para Detección y Alerta de Incendios: DALI-Sense”. “El objetivo de este proyecto en desarrollo es utilizar la red de sensores de la calidad del aire de la iniciativa Breathe2Change para detectar contaminantes en el aire asociados a incendios y combinando estos datos con información satelital y otras variables se podrían detectar de manera temprana focos de incendio que alerten a Defensa Civil para actuar rápidamente y de ese modo salvar vidas y prevenir pérdidas económicas”, explica Gibilisco. Por este proyecto, fue galardonado en la séptima edición de la Distinción Franco-Argentina en Innovación 2023 en la categoría Junior.

“Que el proyecto Breathe2Change sea apoyado por instituciones nacionales e internacionales es realmente inspirador. Destaca la importancia del aire limpio como un esfuerzo global sin fronteras. Este apoyo nos motiva a intensificar nuestros esfuerzos, fomentando la unidad para garantizar un aire limpio y respirable para todos”, afirma el científico del CONICET.

Los socios de Breathe2Change son actores claves del sector público como la Secretaría de Medio Ambiente de la Provincia de Tucumán, las empresas argentinas Neuer Weg y Química Norte Ambiental, instituciones académicas de Alemania (el Instituto de Ambiente y Atmósfera de la Universidad de Wuppertal), Francia (Instituto de Combustión Aerotérmica y Reactividad de la Atmósfera – CNRS), Italia (Departamento de Ingeniería Química y Ambiental – Génova), la Fundación Alexander von Humboldt y ONGs nacionales e internacionales y también las Embajadas de Alemania, Francia e Italia en Argentina que facilitaron la generación de redes de trabajo internacionales.