Definiendo un sistema que garantice la sostenibilidad urbana mundial

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Mediante el uso de autobuses de pila de combustible y el análisis de datos a la hora de urbanizar, se puede reducir la polución y nuestra dependencia del petróleo.

Por Lucy Goodchild van Hilten

La parte más alta de los rascacielos de Pekín solo pueden divisarse desde el suelo a través de la densa niebla de polución que rodea la ciudad. Es diciembre de 2015 y el gobierno chino ha lanzado su primera “alerta roja” sobre la calidad del aire de la ciudad. La contaminación ha paralizado los trabajos de construcción y ha derivado en el cierre de la mayoría de los colegios, siendo la educación una de las áreas más afectadas.

Pekín es una de las naciones más influyentes en la economía global. Con 52 de las 500 compañías más ricas y 100 de las compañías más grandes de China localizadas en la ciudad, el PIB es de 1,95 billones de yenes (314 miles de millones de dólares). Cada vez florecen más start-ups y está atrayendo a más y más empresas que encuentran oportunidades de inversión en lugares como Zhongguancun, (el ‘Silicon Valley’ chino).

Paralizar el vertiginoso crecimiento y el desarrollo económico debido a la polución, incluso durante unos días, puede ser realmente costoso. Tres meses después, el gobierno chino anuncia un cambio en el umbral en el cual la “alerta roja” se activará: en vez de en 3 días de polución consecutiva, serán 4 a la hora de activarla.

Pekín y otras muchas ciudades en la región están enfrentándose a retos como una pobre calidad del aire y millones de personas siguen migrando hacia zonas urbanas. Pero estas ciudades son importantes para el desarrollo sostenible del mundo: tienen el potencial de contribuir a los problemas medioambientales o proveer de soluciones, concentrar la pobreza o expandir la distribución de recursos.

Cambiar el umbral de polución parece ser una de las maneras para luchar contra el problema; las megaciudades deben adaptarse al influjo de la gente. Pero, quizá, adaptarse al problema no es la mejor aproximación.

Una aproximación de sistemas a la hora de urbanizar las ciudades


Con el fin de asegurar un desarrollo sostenible, la urbanización no debe quedar sin explorar. Para cumplir los objetivos del informe Goal 11 dentro del programa Sustainable Development Goals de la ONU, cuya meta pricipal “hacer las ciudades inclusivas, seguras y más sostenibles”, se requerirá la colaboración interdisciplinaria y una visión más holística del desarrollo sostenible. Esta perspectiva solo puede lograrse contemplando las ciudades como sistemas de sistemas, según indica el Dr. Dongping Fang, profesor y director del Departamento de Gestión de la Construcción de la Universidad de Tsinghua, China. Fang explicó recientemente:

Profesor Dongping Fang

“La urbanización ha mejorado el estándar de vida en China de forma significativa, pero a la vez sufrimos los efectos negativos de la misma: una mala planificación, mal diseño, incluso una mala política que ha ocasionado un crecimiento irregular en vez de refinado. Muchos investigadores están revisando los problemas, pero siempre desde sus propias perspectivas, por lo que los resultados solo cubren y solucionan parte del problema. Nosotros miramos los problemas desde un punto de vista de un sistema urbano, un sistema de sistemas, como el transporte, la salud y la educación, todos interactuando entre sí”

La idea del Dr. Fang es usar esta aproximación para poner en común todo el conocimiento existente de una forma nueva, proporcionando una imagen más precisa de qué es lo que está sucediendo en las ciudades y cómo pueden mitigarse los efectos negativos de la urbanización. Explorando el impacto de un sistema en otro, y viceversa, las partes pueden invertir menos tiempo buscando culpables a sus problemas e invertir dicho tiempo en trabajar conjuntamente para solucionarlos.

“Para afrontar este problema necesitamos equipos multidisciplinares, personas de campos diversos, desde la ingeniería y la ciencia, hasta tecnología, sociología y ciencias sociales. Esto se traduce en soluciones prácticas basadas en el conocimiento compartido que pueden mejorar la calidad de vida de las ciudades”

Una muestra de esta aproximación es el equipo multidisciplinar que está trabajando en la adaptación a los desastres naturales. El Dr. Fang y profesores de diferentes departamentos de la Universidad de Tsinghua en colaboración con un equipo del University College of London, de Reino Unido, están estudiando el impacto de una catástrofe como un terremoto en los sistemas de las ciudades. Diferentes personas del mundo de la geociencia, ingeniería sísmica, medicina, ingeniería estructural, economía y sociología están trabajando juntos con el fin de estudiar la interacción entre un desastre natural, la salud y su adaptación. Si resulta exitoso, aplicarán la metodología a otras combinaciones de interacción en el sistema.

“La salud afronta más retos que otros sistemas. Lo elegimos ya que juega un rol crucial en la recuperación tras una catástrofe: los hospitales salvan vidas y aportan a las personas confianza si el sistema sanitario resiste y tras un impacto de este tipo. Si no hay hospitales en pie, la población pierde la confianza”.

Esta adaptación es uno de los objetivos del trabajo del Dr. Fang. Constituye el inicio para la sostenibilidad, y es un asunto fundamental para la sociedad actual. Puede influir en cómo es de sostenible una ciudad o, en otras palabras, mayor capacidad de adaptación mayor sostenibilidad.

Empowering Knowledge

En Elsevierestudiamos los sistemas de la ciencia, la tecnología y la salud a través del big data y el análisis. Explorando el desarrollo de la ciencia sostenible y organizando el Urban Transitions Global Summit 2016 de Shanghai, nos comprometemos a apoyar la sostenibilidad global. Si quieres leer más historias sobre las personas y los proyectos fortalecidos debido al conocimiento, te invitamos a conocer más en la web Empowering Knowledge.

La Universidad de Tsinghua ha establecido recientemente un nuevo instituto en la propia universidad que permite investigar de forma interdisciplinar y transdisciplinar en esta área: el Instituto para las ciudades del futuro e infraestructuras. El grupo continuará alimentando los descubrimientos de sus investigaciones con recomendaciones en cuanto a políticas urbanas y soluciones para el cambio social. Es un área muy influida por los desarrollos tecnológicos, los cuales están a su vez evolucionando debido a la urbanización

Profesor Dongping Fang

Hacia la ciudad sostenible

Usando el big data para comprender la interacción de los sistemas, la tecnología innovadora está transformando ciudades a medida que las conocemos mejor. Coger el autobús, por ejemplo: emite más de 800 gramos de dióxido de carbono por cada kilómetro recorrido. Si esto se suma al resto de componentes de los tubos de escape, el resultado es que la contaminación tóxica aumenta.

En Pekín, las nuevas tecnologías como las pilas de combustible de hidrógeno, constituyen una alternativa para combatir las emisiones de los autobuses que viajan por toda la ciudad hoy en día. Cuando se convirtió en candidato a Doctor, Liangfei Xu, profesor asociado del Departamento de Ingeniería de Automoción de la Universidad de Tsinghua, desarrolló algoritmos de control en tiempo real para los sistemas de control de vehículos de tres autobuses con pila de combustible que comenzaron a circular durante los Juegos Olímpicos de verano de 2008 que tuvieron lugar en la ciudad. Los sistemas fueron después probados y demostrada su eficiencia dos años más tarde, concretamente en 2010, duarnte la Expo de Shanghai, y en los Juegos Olímpicos de la Juventud en Singapur.

Profesor Xu

Profesor Liangfei Xu

“Me interesa el desarrollo sostenible de las personas, las ciudades y los países. Uno de los mayores problemas es la polución. Las investigaciones han demostrado que se debe en gran parte a las emisiones de los vehículos tradicionales. ¿Cómo podemos reemplazarlos? Si pudiéramos usar vehículos de pila de combustible en vez de combustión interna, la contaminación puede reducirse considerablemente. A su vez, el uso de mayor número de pilas de combustible reduce nuestra dependencia del petróleo, el cual cada vez es más escaso”

Tras desarrollar las aplicaciones de autobuses de pila de combustible, el Dr. Xu se centró en estudiar la tecnología, evolucionando hacia un sistema de autocontrol y optimización de la pila de combustible. Los compañeros de equipo de Xu trabajan en el diseño de un novedoso mecanismo para reciclar el hidrógeno y el aire en el propio sistema de la pila de combustible. “Lo más importante es que queremos construir un prototipo usando la mayoría de los componentes que podamos comprar en China”, explica el Dr. Xu. “Por lo que, si este prototipo funciona, puede realizarse en producción masiva usando nuestra propia propiedad intelectual”.

“Mi objetivo es entender mejor la temperatura interna, los comportamientos de masa y electro-químicos del sistema de forma que podamos medir, calcular y evaluar el comportamiento más fácil y convenientemente. Creo que el problema puede ser resuelto en 5 o 10 años. En primer lugar, podemos resolver la vida útil, por lo que el comportamiento de los vehículos de pila de combustible puede ser similar a los tradicionales. Posteriormente, podemos buscar maneras de reducir el precio de todo el sistema, haciendo que el desarrollo sostenible de las grandes ciudades sea más factible”.

La colaboración y la información para apoyar el crecimiento

El trabajo del Dr. Xu es importante para muchas ciudades en todo el mundo, no solo Pekín: según la ONU, en las ciudades se gasta entre el 60% y 80% de la energía y tienen lugar el 75% de las emisiones de dióxido de carbono, a pesar de ocupar solo un 3% del territorio mundial. La mitad de la población mundial (3.500 miles de millones) ya vive en las ciudades, y se estima que aumente en un 60% en 2030. El uso de ciertas tecnologías, como la pila de combustible en estas ciudades, puede tener un gran impacto en la calidad de vida y el entorno, reduciendo la contaminación.

Asegurarse de que la tecnología, el conocimiento y la experiencia se comparte y transfiere entre ciudades, es clave para su desarrollo sostenible. El Dr. Fang trabajó en la Urban Transitions Global Summit 2016, organizada por Elsevier, para incentivar esto. Como copresidente del comité organizador local, el Dr. Fang ayudó a poner en común a investigadores de todos los campos y regiones para discutir sobre cómo lograr que las ciudades del futuro sean económicamente competitivas, sostenibles y digitales, así como en asegurar que las sociedades son equitativas y sostenibles. Explicó:

“Creo que esta conferencia tendrá un gran impacto en la comunidad académica. También impactará en la sociedad china. Los problemas urbanos están muy “de moda” actualmente en China, en la sociedad y en la comunidad. ¿Cómo podemos avanzar y permitir que las personas entiendan más sobre los problemas y temas científicos en este campo, y cómo la industria apoya la investigación? Este evento jugará un papel fundamental.

Además, a la hora de poner en común a las personas para facilitar el desarrollo sostenible, Elsevier utiliza técnicas de análisis innovadoras para proporcionar información que apoya la toma de decisiones. En 2015, Elsevier Analytical Services, publicó su primer informe de una serie que apoya los nuevos Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)Sustainability Science in a Global Landcape “contribuye a entender la ciencia de la sostenibilidad como un campo de investigación y el diálogo entre la ciencia y la sociedad sobre el desarrollo sostenible”.

Estudio Empowering abril 2017

El informe revisa las características de la investigación llevada a cabo sobre los seis temas definidos en los ODS: Dignidad, Justicia, Colaboración, Personas, Planeta y Prosperidad. Los resultados mostraron cómo los países usan su capacidad científica para conseguir el desarrollo sostenible, pero este tipo de análisis también puede aplicarse a las ciudades.

Elsevier ha recopilado datos de 80 ciudades: su comportamiento económico, investigadores, estudiantes de doctorado, producción científica, impacto de las menciones/citaciones y el nivel de colaboración. El informe piloto en Amsterdam, revela que las fortalezas de la ciudad en ciencias médicas e informática es un modelo de análisis que podría ayudar a megaciudades en países en vías de desarrollo.

La Dra. Lei Pan, Content and Analytics Product Manager de Elsevier, trabajó en el análisis y explicó:

“El informe de la ciencia de la sostenibilidad nos da una idea de cómo la ciencia contribuye al desarrollo sostenible, y muestra cómo podemos usar el análisis para detectar oportunidades. Conocer dónde se encuentran las fortalezas de una investigación es importante para la planificación y estrategia de una ciudad, incluyendo el uso de la inteligencia para atraer un mayor número de compañías. Todo esto lleva a un desarrollo más sostenible en vez de solo construir fábricas que no encajan. Así las autoridades pueden ver en qué ciudad es positivo construir y en qué ciudad no”

Doctora Lei Pan

Doctora Lei Pan

La Dra. Pan y sus colegas de equipo de servicios analíticos están trabajando actualmente en proyectos que buscan contribuir al desarrollo sostenible, incluyendo el informe de género que destaca las diferencias entre hombres y mujeres investigadores en términos del impacto de sus menciones y colaboración.

Analizar grandes conjuntos de datos como Scopus, nos ayuda a medir la evolución del trabajo en relación a los ODS. Aunque los 17 objetivos, tienen 169 metas entre ellos, no todas ellas cuentan con indicadores fáciles de medir y que puedan por tanto usarse para evaluar el progreso. Informes comoSustainability Science in a Global Landcape y los futuros informes sobre ciencia y legislación, pueden resaltar los éxitos y áreas en las cuales la ciencia puede contribuir al desarrollo, apoyando la consecución de los ODS.

Urban Transition

Urban Transitions Global Summit 2016

Bajo el lema “Hacia un futuro urbano mejor en una era interconectada”, la conferencia Urban Transitions Global Summit 2016, puso en común a investigadores, legisladores, representantes del gobierno y profesionales para revisar cuatro temas:

  1. Un futuro urbano económicamente competitivo
  2. Un futuro urbano sostenible y resiliente
  3. Sociedades urbanas equitativas e inclusivas
  4. Un futuro urbano digitalmente apoyado

Las sesiones paralelas se complementaron con sesiones de presentación de pósteres que incluyeron un gran número de oportunidades de colaboración estructurada, así como con debates en mesas redondas que sintetizaron las discusiones y resaltaron recomendaciones para el futuro.

La cumbre, organizada por Elsevier, tuvo lugar en Shangai (China), del 5 al 9 de septiembre de 2016.

Prof. Dongping Fang

El doctor Dongping Fang es profesor en la Universidad de Tsinghua, China, en la cual es director del Departamento de Gestión de la Construcción en la Escuela de Ingeniería Civil y Decano Ejecutivo del Institute of Future Cities and Infrastructures. El profesor Fang fue vicepresidente del International Council for Research Innovation in Building and Construction(CIB) y actual líder temático en el grupo de Urbanización Resiliente del CIB. Ha participado en las juntas y comités de numerosas organizaciones internacionales y nacionales del gobierno, de la industria y a nivel académico. Ha sido invitado de honor como profesor visitante en Australia, Suecia y Reino Unido e invitado como ponente principal a muchas conferencias internacionales. Fang es experto en seguridad de la construcción y urbanización sostenible. Es miembro del comité editorial de varias publicaciones internacionales y es autor y coautor de más de 200 libros, capítulos, artículos, ponencias e informes.

Prof. Liangfei Xu

El doctor Liangfei Xu es profesor asociado del State Key Lab of Automotive Safety and Energy, en el Departamento de Ingeniería de Automoción de la Universidad de Tsinghua,  y científico visitante en el Forschungszentrum Jülich Institute of Energy and Climate Research Electrochemical Process Engrineering (IEK-3), en el cual trabaja en el diseño de la pila de combustible. Se unió a la Universidad de Tsinghua en 1999 y obtuvo la licenciatura y el doctorado en 2003 y 2009 consecutivamente en ingeniería de automoción. Desde entonces, ha trabajado en Tsinghua de postdoctorado y profesor auxiliar. Desde 2010 ha sido el secretario académico del US-China Clean Energy Research Center – Clean vehicle Consortium.

Su investigación incluye la modelización multifísica, el control de los sistemas de la pila de combustible y el mecanismo de transmisión de los vehículos eléctricos. Es el principal investigador de varios proyectos de investigación financiados por el gobierno chino y aliados industriales. Ha publicado más de 80 artículos, tiene índice H en 13 y 12 patentes chinas. Fue ganador del 5º ProSPER.NET – Scopus Young Scientist Award in Sustainable Development(2013) y ganó el Alexander von Humboldt Fellowship for Experienced Researchers (2015-2017)

Colaboradora Elsevier

Lucy-Goodchild-van-Hilten

Lucy Goodchild van Hilen

Tras varios intentos, Lucy Goodchild van Hilten se dio cuenta de que es mucho mejor escritora que científica. Matriculada en un máster en Historia de la Ciencia, Medicina y Tecnología en el Imperial College de Londres, se convirtió en editora asociada en Microbiology Today. Tras una temporada en el gabinete de prensa en el Imperial College, con sus hostorias en primera página, se mudó a Ámsterdam para trabajar en Elsevier como Responsable de Comunicación y Marketing para el área de ciencias biológicas. Ahora trabaja por su cuenta como escritora en “Tell Lucy”.

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