El proyecto internacional y multidisciplinar Modelair, ‘Herramientas y modelos innovadores para reducir la contaminación atmosférica en áreas urbanas’, ha arrancado este año y tiene una duración prevista de 48 meses. Persigue el objetivo de desarrollar una herramienta de inteligencia artificial (IA) que permita tomar decisiones informadas para el control y la mitigación de la polución aérea en las ciudades.
La mayoría de la población urbana de Europa está expuesta a unos niveles de contaminantes atmosféricos que exceden las directrices de la Organización Mundial de la Salud (OMS). Según datos de la Agencia Europea de Medio Ambiente, las actividades humanas son las principales responsables de estos niveles perjudiciales para la salud.
En este contexto, el proyecto Modelair, que se extenderá hasta finales de 2026, ha nacido con el propósito de ofrecer formación especializada a 12 estudiantes de doctorado para diseñar nuevas tecnologías disruptivas con el fin de controlar la polución y poner estas herramientas tecnológicas a disposición de los ayuntamientos y los sectores industriales relevantes.
Al reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y ofrecer un aire más limpio a la ciudadanía, contribuirá a la misión europea de ciudades inteligentes y climáticamente neutras. Asimismo, se alinea con la consecución de varios Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS): Ciudades y Comunidades Sostenibles (ODS 11), Acción por el Clima (ODS 13), Salud y Bienestar (ODS 3), Educación de Calidad (ODS 4), Alianzas para lograr los Objetivos (ODS 17) e Industria, Innovación e Infraestructura (ODS 9).
Se trata de un proyecto vinculado a las Acciones Marie Slodowska Curie de las Redes de Doctorado (MSCA-DN) y está financiado con un total de 2.688.624 euros a través del programa Horizonte Europa de la Unión Europea.
Consorcio Modelair
El consorcio a cargo de Modelair cuenta con varios socios españoles, entre los que se encuentran el Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), el Ayuntamiento de Madrid y ARUP. También colaboran prestigiosas universidades y empresas: la Université Libre de Bruxelles (Bélgica), KTH Royal Institute of Technology (Suecia), University of Bristol (Reino Unido), Microflown Technologies (Países Bajos), BuildWind (Bélgica) y Air Quality Consultants (Reino Unido).
Está coordinado por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) a través de Soledad Le Clainche, doctora en Ingeniería Aeroespacial por la UPM e investigadora de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE). Sus líneas de investigación se centran en el uso de modelos matemáticos para combatir el cambio climático mediante la identificación de estructuras en flujos, modelos de orden reducido, análisis de datos, desarrollo de modelos de machine learning y simulación numérica de dinámica de fluidos computacional (CFD).
El proyecto tiene una doble finalidad, ya que ofrecerá capacitación en CFD, física y química atmosférica, ingeniería e informática. Los 12 estudiantes de doctorado participantes obtendrán experiencia en análisis de datos y machine learning para contribuir al diseño de nuevas tecnologías disruptivas. Cinco de ellos desarrollarán su tesis doctoral en la ETSIAE, mientras que el resto realizará estancias de larga duración en este mismo centro de la UPM.
La fecha límite para solicitar las plazas ofrecidas en este programa de doctorado multidisciplinar e intersectorial es el 30 de septiembre de 2023 o hasta que se cubran todos los puestos.
Contaminación atmosférica en las ciudades europeas
Modelair estudiará la contaminación de las principales ciudades de Europa, realizará simulaciones y experimentos numéricos de dinámica de fluidos computacional, así como usará herramientas de análisis de datos para crear modelos predictivos.
El proyecto propone una combinación de ciencia teórica, experimental, numérica y basada en datos para simular, controlar y diseñar nuevas tecnologías disruptivas para crear ciudades sostenibles. Desarrollará innovadoras herramientas de análisis y nuevos modelos de orden reducido basados en sensores no intrusivos y en fuentes de datos innovadoras.
Evaluado por la industria y los ayuntamientos de Madrid, Bruselas (Bélgica) y Bristol (Reino Unido), el proyecto mejorará la actual capacidad de modelado de última generación, tomando en consideración la influencia que tienen los edificios, las carreteras y otras estructuras en el flujo y la dispersión de contaminantes.
Pruebas frente a tres problemáticas
Los límites de aplicabilidad de la nueva herramienta basada en IA se pondrán a prueba frente a tres problemáticas específicas relacionadas con la polución en núcleos urbanos. En primer lugar, mediante el estudio de la influencia de la topología urbana en la dispersión de los contaminantes.
También se caracterizará el distrito de Ixelles, en Bruselas, para desarrollar una herramienta de toma de decisiones en tiempo real que evaluará la disposición, el mantenimiento y la integración de las redes de sensores de contaminación atmosférica con el fin de dotar a las principales ciudades europeas con un servicio de monitorización y control de alta precisión y calidad.
Asimismo, se investigarán las principales fuentes de emisión de contaminantes (fuerza y ubicación) para su posterior control o disipación con medidas como la optimización de las rutas de tráfico a fin de mejorar la calidad del aire.
El objetivo final es obtener resultados transferibles utilizando herramientas y enfoques metodológicos novedosos que abordan tres desafíos diferentes para mejorar los modelos de dispersión de la calidad del aire, que servirán a los ayuntamientos y a la industria para desarrollar nuevas regulaciones que contribuyan a controlar la contaminación atmosférica.