En la nación costera de África Occidental de Ghana, se está realizando una investigación vital de salud pública para desbloquear el potencial del monitoreo de la calidad del aire de bajo costo. Un equipo de apasionados científicos de la calidad del aire ha creado un centro de evaluación de sensores de calidad del aire localizado en Accra, la bulliciosa capital de la nación.

AFRI-Set (la instalación de evaluación y capacitación del sensor para África occidental) tiene como objetivo evaluar los sensores de calidad del aire y ponerlos a trabajar en África occidental (1). El centro de evaluación del sensor fue inaugurado en Accra, Ghana, por el Dr. Allison F. Hughes, un físico de física atmosférica de la Universidad de Ghana, y el Dr. Mike Giordano, director ejecutivo de Afriqair y está financiado principalmente por el Fondo Aire Limpio (2).

Afriqair (África Qualité de l’ir) es una red intercontinental centrada en la evaluación sensores de bajo costo y monitores de grado de referencia principalmente en áreas urbanas como Accra.

La instalación llegó a buen término a través de una necesidad crítica de información de salud pública. Según el Dr. Hughes, "hay una gran brecha de datos en África cuando se trata de datos sobre la calidad del aire".

Pero la implementación de sensores de bajo costo, los sensores correctos de bajo costo, es fundamental para llenar ese vacío. El proyecto tiene como objetivo evaluar a más de 50 fabricantes de sensores diferentes durante un período de tres años. IQAir contribuyó con cinco monitores de calidad del aire para promover esta investigación.

¿Qué es un centro de evaluación de sensores?

Las instalaciones de evaluación del sensor miden la calidad local del aire exterior con monitores de grado de referencia y de bajo costo en la misma ubicación. Al colocar ambos monitores de grado de referencia con monitores de bajo costo, las instalaciones de evaluación del sensor pueden comparar mejor el rendimiento entre los sensores.

Los monitores de grado de referencia, al tiempo que cumplen con los altos estándares de precisión de los datos, son prohibitivamente costosos para el uso a gran escala. Los monitores de calidad del aire de bajo costo permiten descubrir la mala calidad del aire prácticamente en cualquier lugar, proporcionando datos muy necesarios tanto a los formuladores de políticas como a las comunidades afectadas, idealmente, en tiempo real.

"Los sensores de bajo costo son una de las principales herramientas en el conjunto de herramientas para la calidad del aire en el sur global", explicó el Dr. Giordano.

La instalación de evaluación del sensor de set AFRI en Accra, Ghana. Fuente: IQAir.

Los sensores suministrados de bajo costo se están comparando con el monitor de calidad del aire de grado de referencia proporcionado por el Banco Mundial.

Hay importantes razones basadas en la ciencia para la comparación.

"Los sensores de bajo costo son sensibles a múltiples factores que no lo son los monitores de grado de referencia, como la temperatura ambiente, la humedad relativa e incluso las propiedades químicas de PM que varían con la fuente de emisión. Los sensores de gas de bajo costo pueden ser sensibles a diferentes relaciones de mezcla de gas contaminantes", dijo el Dr. Giordano.

La efectividad de los sensores de bajo costo para monitorear con precisión la calidad del aire es un tema de investigación extensa. Los expertos han descubierto que las sensibilidades inherentes en estos sensores, a menudo vistos como una limitación, pueden reducirse significativamente a través de la calibración meticulosa y el desarrollo del modelo. El método óptimo para mejorar la precisión de los sensores de bajo costo implica su colocación con monitores de grado de referencia. Al colocar estos sensores junto con los monitores más avanzados y de alto nivel, es posible ajustar los sensores de bajo costo para una mejor confiabilidad y precisión en diversas condiciones ambientales.

Si bien las instalaciones de evaluación de sensores existen en los EE. UU. Y Europa, el África subsahariana enfrenta desafíos únicos de calidad del aire. Se necesita una comprensión local de los problemas generalizados de calidad del aire para comprender mejor los desafíos.

Como señaló el Dr. Hughes, los sensores de bajo costo están en demanda en África. "En la mayoría de los países no tenemos monitores de grado de referencia, pero tenemos personas, la academia y otros científicos ciudadanos y las ONG, que están interesados ​​en comprender la calidad del aire en las ciudades africanas".

Evaluación del sensor en curso en AFRI-Set. Fuente: IQAir.

Fuentes de contaminación del aire en África

Según el Dr. Hughes, Accra lucha con la contaminación del aire exclusiva de su ubicación. Las fuentes de contaminación del aire incluyen la biomasa que se utiliza para cocinar y actividades industriales, vehículos viejos y mal mantenidos, polvo de carreteras sin pavimentar y sal marina costera.

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

También hay incendios en la región del Sahel de Prastros Abiertos, justo al sur del Sahara y el humo acompañante (4).

Pero debido a la falta de datos de calidad del aire, las personas que respiran la contaminación del aire no pueden saber cuándo o cómo tomar medidas para protegerse. Los responsables políticos se dejan igualmente en la oscuridad sin datos sobre los que actuar.

Dadas estas amenazas ambientales específicas, Afri-Set y Afriqair esperan comprender mejor cómo funcionan los sensores de bajo costo en estos diversos entornos. Este proceso ya ha comenzado con un seminario web que presenta los conceptos básicos del modelado de calidad del aire que se llevó a cabo en diciembre de 2023 (disponible para ver en YouTube) y un curso de certificado de calidad del aire organizado conjuntamente por Afri-Set y la Universidad de Columbia a través de la financiación del Departamento de Estado de los Estados Unidos (5).

Despliegue del sensor y progreso hasta la fecha.

El proyecto comenzó en septiembre de 2023, y el proceso de evaluación abarcará seis meses. Después de que finalice el período de evaluación, los sensores contribuidos se implementarán en todo el continente.

Entre los monitores de bajo costo que se evalúan se encuentran cinco AirVisual Outdoor Monitores de calidad del aire. Y si bien algunos de los monitores que se evalúan en este proyecto pueden devolverse a los fabricantes, el AirVisual Outdoor Los monitores de calidad del aire permanecerán implementados en el continente, proporcionando continuamente datos gratuitos de calidad del aire a las comunidades.

AirVisual Outdoor desplegado en el sitio. Fuente: IQAir.

El camino por delante: objetivos futuros y un compromiso para abrir datos

Si bien el proyecto ya está en marcha, los investigadores esperan extender su duración de 3 años. También tienen la intención de mejorar su alcance al establecer centros similares en África Oriental y posiblemente en África central, y/o del sur de África.

Los datos recopilados de Afri-Set se proporcionarán en el sitio de la organización. El centro abraza una filosofía de proporcionar al mundo datos gratuitos y abiertos - Asegurar que los datos de calidad del aire estén disponibles universalmente para todas las personas.

Ser de bajo costo y efectivo, afri-set y IQAir Acuerde que los datos del sensor siempre deben ser gratuitos. Si un fabricante requiere que los compradores renovan la renovación de su licencia para el acceso a los datos de calidad del aire, eso puede ser costoso.

"Incluso nos estamos alejando del término" sensores de bajo costo "", dijo el Dr. Hughes. "En cambio, nos referimos a ellos simplemente como 'sensores de aire', reconociendo que el 'bajo costo' es un término relativo. Lo que se considera de bajo costo en el Norte Global podría no ser el mismo aquí en África".

Al construir las experiencias del Centro, Afri-Set y Afriqair se comprometen a educar a las comunidades africanas sobre la importancia de la calidad del aire. Las organizaciones desean capacitar a estudiantes y científicos ciudadanos para desplegar efectivamente sensores de calidad del aire de bajo costo.

La comida para llevar

El trabajo complejo y necesario que lleva a cabo Afri-Seti y Afriqair aspira a abordar la brecha de datos en el monitoreo de la calidad del aire en África, promover el intercambio de datos abiertos y trabajar hacia los cambios en las políticas para facilitar el uso de sensores de bajo costo. IQAir's AirVisual Outdoor Los monitores desempeñarán un papel clave para ayudar a realizar el sueño de información de calidad del aire local accesible a nivel mundial.