PUNTOS DESTACADOS
- El humo de un incendio forestal contiene sustancias perjudiciales para la salud y los ecosistemas y puede afectar a poblaciones a decenas de kilómetros
- Las estaciones de monitorización no solo permiten medir la contaminación por incendios forestales, sino que también sirven como sistemas de alerta temprana de incendio
- El Wildland Fire Sensor Challenge de 2017 organizado por la US EPA reconoció el rendimiento y fiabilidad de las estaciones de Kunak con una Mención Honorable
En septiembre de 2020, decenas de incendios asolaron amplias zonas de EE.UU. En el recuerdo, escenas casi apocalípticas de cielos anaranjados y atracciones turísticas como el Golden Gate, en San Francisco, emergiendo entre el humo.
Pero antes de las costas de California, los incendios forestales ya habían dejado su impronta en países como Australia, Rusia o Brasil. Y también un profundo impacto en la calidad del aire de las zonas afectadas por el humo, que puede desplazarse miles de kilómetros.
Composición del humo de un incendio forestal, un factor de peso para su monitorización
El humo es una señal inequívoca de la presencia de fuego. Pero también es un elemento que contribuye a una drástica disminución en la calidad del aire y una de las principales causas de la contaminación por incendios forestales. Sus negativos efectos, de hecho, pueden dejarse notar a decenas de kilómetros, tal y como se señala en este artículo de la BBC. La razón, las sustancias que lo componen y que son transportadas por los vientos dominantes. Aunque su concentración varía en función de la fase del incendio (1), las principales emisiones son:
- Dióxido de carbono (CO2), predominante durante la fase de llama y uno de los principales gases de efecto invernadero.
- Monóxido de carbono (CO), propio de la combustión sin llama o rescoldo y conocido por los problemas de salud que puede ocasionar su inhalación.
- Partículas en suspensión (PM10 y PM2.5), cuya toxicidad puede variar en función de las especies vegetales (2). Un estudio publicado en marzo de 2021 en Nature Communications señala, de igual forma, que las PM2.5 procedentes de los incendios forestales son más perjudiciales para salud que las partículas procedentes de otras fuentes.
- Compuestos orgánicos volátiles (COVs) como el benceno, una sustancia carcinógena que puede contaminar los recursos hídricos.
- Óxidos de nitrógeno (NOx), que suelen actuar, conjuntamente con los VOCs y la luz del sol, como precursores en la que tanto los NOx como los VOCs resultan perjudiciales para la salud por sí mismos.
A esta composición conviene añadir, igualmente, las transformaciones que este humo experimenta durante su transporte atmosférico. Aunque esta línea de investigación aún está en desarrollo, los estudios sugieren que la toxicidad podría aumentar hasta 4 veces a medida que el humo “envejece”.
Detectores de calidad de aire, una solución para monitorizar el impacto de los incendios
Es indudable que los efectos del humo en el entorno hacen recomendable su monitorización en tiempo real y de forma continua. Los datos que proporciona esta actividad son claves y permiten, por ejemplo, adoptar medidas para salvaguardar a los colectivos de población más vulnerables.
En este sentido, los sensores de calidad de aire con la mejor relación coste/eficiencia pueden suponer una clara ventaja. A su favor, una rápida capacidad de despliegue y una fiabilidad muy cercana a la que proporcionan los equipos de referencia.
Así y con el propósito de analizar la utilidad de estas soluciones, la U.S. Environmental Protection Agency (EPA) organizó en 2017 un desafío que contó con nuestra presencia y la presentación de dos estaciones Kunak Air A10. El objetivo, medir partículas en suspensión (PM2.5), CO, CO2 y O3.
Wildland Fire Sensor Challenge, un reto para poner en valor la tecnología sensórica
Este reto (3), en el que también colaboraron otras agencias gubernamentales, puso a prueba en dos exigentes fases la exactitud, precisión, linealidad y operabilidad de los sistemas de monitorización de calidad del aire presentados en relación con mediciones obtenidas con equipos de referencia.
La fase I se desarrolló en uno de los centros de investigación de la EPA, dentro de una cámara de acero inoxidable. Durante esta fase, los sistemas de sensores, sin calibración previa, tuvieron que demostrar su rendimiento midiendo los contaminantes objetivo inyectados en una corriente de aire. La prueba se llevó a cabo en condiciones variables de temperatura y humedad relativa, emulando así la distorsión que suelen ocasionar estos factores sobre las lecturas de calidad del aire. Comentar, como muestra del nivel de exigencia del desafío, que los sensores fueron sometidos a un día completo de pruebas para cada punto de ajuste de temperatura y humedad relativa.
La fase II se llevó a cabo en las instalaciones que el Servicio Forestal de Estados Unidos tiene en las Montañas Rocosas. En esta ocasión, la inyección directa de gases fue sustituida por diverso combustible forestal al que se prendió fuego, en intensos test que se prolongaron durante 8 días.
Resultados obtenidos por la estación de calidad de aire de Kunak
Los resultados obtenidos por nuestra solución supusieron un reconocimiento en forma de Mención Honorable.
El Honorable Mention otorgado por la US EPA a Kunak.
Nuestros Kunak Air A10 (Solver C) obtuvieron los mejores resultados durante la fase I para la monitorización de PM2.5, CO y O3 (no incorporaban sensores de CO2). En relación con la desviación que pueden introducir la temperatura y la humedad relativa, el Kunak Air A10 mostró un gran comportamiento frente a las variaciones térmicas. Con respecto a la humedad, el rendimiento fue más discreto. No obstante, el impacto de estos factores puede corregirse posteriormente a través de algoritmos, no alterando de forma significativa la precisión de los dispositivos.
Durante la fase II, nuestra estación no pudo demostrar su solvencia ya que la solución precisaba de una conexión 2G para transmitir los datos a la nube, requisito no disponible en las citadas instalaciones.
Las estaciones de Kunak, en resumen, mostraron una rápida respuesta a los cambios en la concentración de los gases que emanan de un incendio forestal. Esta eficiencia posibilita que nuestra solución pueda emplearse no solo como dispositivo para monitorizar la calidad del aire, sino como un sistema para detectar incendios de forma temprana.
Los buenos resultados obtenidos durante la primera fase, en la que los sensores se evaluaron sin una calibración previa, facilitan asimismo un rápido despliegue. Este aspecto se ve reforzado, de igual forma, por la fiabilidad evidenciada en la transmisión de los datos, que son almacenados en la nube y visualizados de forma inmediata.
Conclusión
El Wildland Fire Sensor Challenge de 2017 demostró la utilidad de este tipo de soluciones para monitorizar la calidad del aire en las proximidades de los incendios forestales y la excelencia de los equipos de Kunak en las pruebas de laboratorio.
En el tiempo transcurrido desde la celebración de este reto, hemos seguido innovando y perfeccionando nuestros productos y servicios, materializando muchos de estos avances en el nuevo Kunak AIR Pro lanzado al mercado a finales de 2020.
En Kunak llevamos años incorporando las mejores tecnologías y aplicando nuevos conocimientos para mejorar día a día. Porque bien sea frente a un incendio forestal, en una ciudad o en una expedición científica, la calidad del dato es una de nuestras señas de identidad.
Fuentes consultadas:
- (1) Weise, D., Palarea‐Albaladejo, J., Johnson, T., & Jung, H. (2020). Analyzing wildland fire smoke emissions data using compositional data techniques. Journal Of Geophysical Research: Atmospheres, 125(6). https://doi.org/10.1029/2019jd032128
- (2) Kim, Y., Warren, S., Krantz, Q., King, C., Jaskot, R., & Preston, W. et al. (2018). Mutagenicity and lung toxicity of smoldering vs. flaming emissions from various biomass fuels: implications for health effects from wildland fires. Environmental Health Perspectives, 126(1), 017011. https://doi.org/10.1289/EHP2200
- (3) Landis, M., Long, R., Krug, J., Colón, M., Vanderpool, R., Habel, A., & Urbanski, S. (2021). The U.S. EPA wildland fire sensor challenge: Performance and evaluation of solver submitted multi-pollutant sensor systems. Atmospheric Environment, 247, 118165. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2020.118165
