Tecnologia e ambiente: una partnership per il futuro

Negli ultimi decenni la sostenibilità ambientale è diventata una questione di importanza centrale a livello globale. Nel 1992, eventi significativi come la Dichiarazione di Rio su Ambiente e Sviluppo e l’Agenda 21 (un programma di azione sviluppato dalla Conferenza sull’ambiente e lo sviluppo delle Nazioni Unite) hanno segnato l’inizio di un nuovo capitolo nella lotta per la tutela dell’ambiente.

Tuttavia, nonostante gli sforzi, il rapido sviluppo economico globale ha spesso portato a politiche insostenibili e ad un eccessivo consumo di risorse naturali, innescando così gravi sfide sia in termini ambientali che socioeconomici.

È questo il motivo per il quale nel 2015 la comunità internazionale ha dato vita all’Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile e agli Obiettivi di sviluppo sostenibili (SDG) delle Nazioni Unite, compiendo così un importante passo avanti verso la sostenibilità globale.

Nonostante questo progresso, uno dei principali ostacoli nell’attuazione degli SDG è la mancanza di dati adeguati riguardanti, ad esempio, la copertura geografica e la qualità dei dati necessari per il monitoraggio ambientale.

L'IoT e la rivoluzione del monitoraggio delle acque

E' proprio in questa era in cui la sostenibilità ambientale è in prima linea nelle preoccupazioni globali e si ha contemporaneamente bisogno di un processo di sviluppo e crescita nella conservazione dell'ambiente, che l’Internet delle Cose (IoT) è emerso come un potente alleato dei nostri sforzi per comprendere e gestire meglio le nostre risorse naturali.

Ciò è particolarmente evidente nel campo del monitoraggio dell’acqua, dove la tecnologia IoT sta rivoluzionando il modo in cui osserviamo, analizziamo e preserviamo uno dei beni più preziosi del nostro pianeta.

L'acqua infatti, componente vitale sulla Terra, è costantemente minacciata dall’inquinamento, dai cambiamenti climatici e dall’uso eccessivo. È dunque per questo motivo che un monitoraggio accurato e tempestivo della qualità, quantità e distribuzione dell’acqua è essenziale per la gestione sostenibile delle risorse e la tutela degli ecosistemi.                                    

Figura 1 - Alcune cause dell'inquinamento idrico [Fonte immagine: www.vestilanatura.it]

Vediamo come funziona

L’IoT è un concetto che si riferisce all’interconnessione di oggetti e dispositivi di uso quotidiano a Internet, consentendo loro di raccogliere e scambiare dati.

Questi dispositivi sono dotati di vari sensori (come i sensori di temperatura e di umidità), e grazie a questi strumenti l'IoT è in grado di raccogliere  informazioni riguardanti la qualità dell’ambiente.

I dati raccolti vengono successivamente inviati ad un server centralizzato per l'elaborazione e l'analisi.

Le piattaforme IoT, dunque, ricevono i dati da numerosi dispositivi diversi, per questo motivo presentano dei servizi cloud in cui vengono immagazzinati tutti i dati provenienti da dispositivi differenti.

E' solo in questo modo che tutte le informazioni necessarie per comprendere e studiare una realtà possono essere analizzate in modo preciso ed accurato, dando così la possibilità ai ricercatori di lavorare con più dettagli possibili.

I sensori abilitati all’IoT, ad esempio, vengono distribuiti strategicamente lungo diversi corsi d’acqua raccogliendo così una serie di dati in tempo reale e misurando parametri quali temperatura, livelli di pH, ossigeno disciolto e concentrazioni di inquinanti con una precisione senza pari.

Figura 2 - Esempi di utilizzo di IoT [Fonte immagine: www.researchgate.net]‌

Un esempio di successo: il fiume Xiang in Cina

Un caso in cui l'IoT é stato molto utile per comprendere lo stato di salute dell’ecosistema è quello riguardante il fiume Xiang, in Cina. Questo fiume rappresenta un importante elemento di base per la vita e lo sviluppo umano dell’intera provincia di Hunan e risulta essere la zona più sviluppata della provincia rappresentando il 64,3% del valore industriale totale.

Tuttavia, proprio lo sviluppo industriale e agricolo, insieme all’aumento delle acque reflue, ha portato a gravi problemi di inquinamento idrico che mettono a rischio sia l’ambiente sia la vita delle persone.

Per affrontare questa problematica i governi hanno quindi adottato tale approccio in modo da poter monitorare e gestire la qualità dell’acqua in questo bacino.

Grazie all’utilizzo di questa tecnologia, il governo ha potuto così comprendere, in tempi brevi, come le strutture industriali e le politiche di gestione abbiano avuto impatti specifici sulla qualità dell’acqua in diverse regioni ed inoltre, grazie a piani quinquennali di gestione dell’inquinamento, la qualità dell’acqua nel bacino del fiume Xiang, soprattutto per quanto riguarda la presenza di metalli pesanti, è notevolmente migliorata.

Evoluzione storica, sfide e prospettive nell'utilizzo della tecnologia

Dunque, possiamo comprendere come l’utilizzo della tecnologia rappresenti un passo significativo nel monitoraggio dell’ambiente che ci circonda (persino su scala globale) e questo è favorito proprio dalla capacità che ha avuto l'IoT di migliorare la strumentazione di indagine favorendo una maggiore accuratezza e precisione delle misurazioni, una migliore connettività e produttività e una migliore digitalizzazione dei dati.

Quest’ultimo aspetto, in realtà, ha una storia che risale alla fine degli anni ’70, quando apparvero le prime telecamere montate su aeroplani ed utilizzate per registrare e sviluppare gli indici vegetativi rilevati su campo. Andando avanti nel tempo, dagli aeroplani queste telecamere iniziarono ad essere montate persino su aerei senza pilota e in stazioni fisse in ambienti di varia natura (terrestri, aerei e acquatici), favorendo così il monitoraggio dei cambiamenti delle differenti matrici ambientali.

Questi costanti sviluppi nel campo della raccolta dati ha favorito e migliorato la condivisione di questi ultimi, la loro raccolta e la loro archiviazione, favorendo anche lo sviluppo di misurazioni più accurate e precise nel tempo.

Sebbene tali progressi tecnologici abbiano, in teoria, migliorato la qualità delle ricerche sul campo, queste migliorie non sono ancora avvenute nella pratica in quanto risulta ancora complicato integrare ed analizzare dati provenienti da monitoraggi ambientali differenti, ed in più per i molti non risulta ancora del tutto intuitivo lavorare con tutti questi dati. Tutto ciò, dunque, comporta una limitazione nell’accesso a tali dati ai più che non sono del campo.

È importante evidenziare inoltre che in molti paesi in via di sviluppo esistono lacune nella tecnologia e nelle risorse necessarie per sfruttare a pieno il potenziale IoT, e questo fa comprendere come sia fondamentale cercare di sviluppare il più possibile l’utilizzo di strumenti adeguati a una migliore conoscenza della salute del nostro pianeta e per cercare di sviluppare, automaticamente, atteggiamenti ed abitudini più sostenibili.

                                                                                                                           Zoe Olivieri

Fonti

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• de Koning K., Broekhuijsen J., Kühn I., Ovaskainen O., Taubert F., Endresen D., Schigel D., and Grimm V. (2023). “Digital twins: dynamic model-data fusion for Ecology”. Trend in Ecology and Evolution, 20, 20;
• Manoj M., Kumar V.D., Arif Muhammad, Bulai E-R., Bulai P., Geman O. (2022). "State of the art techniques for water quality monitoring system for fish ponds using IoT and underwater sensors: a review". Sensors, 22, 2088;
• Zeng Y., Zhou Y., Cao W., Hu D., Luo Y. and Pan H. (2023). “Big data analysis of water quality monitoring results from the Xiang River and an impact analysis of pollution management policies”. Mathematical Biosciences and Engineering, 20, 9443 – 9469.