¿Sabía que hay un 25% de posibilidades de morir a causa de la contaminación ambiental? Según la Organización Mundial de la Salud, alrededor de 12,6 millones de personas -uno de cada cuatro en todo el mundo- mueren por vivir o trabajar en condiciones insalubres. Además, la degradación del medio ambiente afecta gravemente a la calidad de vida en general y al equilibrio del ecosistema de la Tierra por la pérdida de bosques, espacios abiertos, entornos marinos y biodiversidad. La relación entre las nuevas tecnologías y la situación climática del mundo'suele hablarse sólo en sentido negativo. Cuanto más cambia la temperatura, más cambia el mundo que nos rodea, y más se culpa a la tecnología moderna; esto se debe a violaciones reales de las normas de la industria, a la exageración de los medios de comunicación y a los prejuicios. Aunque los avances tecnológicos y la industrialización han contribuido históricamente a estos problemas, las últimas tecnologías, desde los robots y la inteligencia artificial hasta la biotecnología, también nos ayudarán a crear industrias más sanas y limpias que beneficien tanto a las personas como al planeta.
Robots ambientales
Un vistazo a las cuestiones medioambientales muestra que también hay áreas en las que los robots podrían desempeñar un papel vital. Los investigadores están desarrollando robots más respetuosos con el medio ambiente para ayudar a la humanidad en diversas actividades críticas. Naturalmente, la escala de aplicación de los robots inteligentes depende de lo barato que sea producirlos y hacerlos funcionar. El coste de los circuitos electrónicos disminuye constantemente, y el consumo de energía de los componentes de los circuitos de estado sólido es deficiente. Al mismo tiempo, la necesidad de resolver los problemas medioambientales es cada vez más urgente.
Robots y agua
Sin embargo, también hay situaciones en las que los robots y la naturaleza interactúan sin causar daños e incluso, al contrario, ayudan a los humanos a mejorar la situación actual. Por ejemplo, desde finales de junio de 2021, científicos e investigadores utilizan drones con un accesorio especial. Éste ayuda a que el muestreo de agua en ríos y embalses sea más fácil y rápido. Cuando hay que tomar muestras de agua en una zona amplia, los especialistas invierten mucho tiempo, y esta herramienta ayuda a ahorrar horas. La boquilla es un largo soporte para una botella abierta que cae al fondo y luego envía una etiqueta GPS a los científicos. Ayudar a explorar los espacios acuáticos es una de las principales funciones de los inventos modernos. Sin duda, porque tal cosa es difícil para los humanos, a veces incluso imposible. Por ejemplo, ¿cómo estudiar el fondo del océano? Decenas de metros de profundidad, y la luz del sol no penetra a través del espesor. Para estas tareas se utilizan barcos autónomos de investigación. Los oceanógrafos robóticos especiales pueden navegar solos miles de killómetros. Gracias a ellos, se cartografía la información sobre la topografía del fondo del océano. A veces, estos robots cumplen otra función y exploran el mundo submarino, proporcionando información sobre las criaturas acuáticas. Así es como los ingenieros italianos crearon el "cangrejo": explora la topografía del fondo, interactuando con su entorno: peces, corales, moluscos. La información obtenida es útil para los científicos: geólogos, ecologistas y biólogos marinos.
Robots que luchan contra la contaminación del agua
La ONU calcula que entre el 80 y el 90% de las aguas residuales se vierten al medio ambiente sin tratamiento. El 40% de la población mundial sufre escasez de agua dulce. En las cuencas fluviales viven unos 1.700 millones de personas, y 700 millones no tienen acceso al agua potable. Si no se hace nada, esta cifra aumentará a 5.000 millones en 2030, lo que supone dos tercios de la población mundial..
Los microorganismos como fuente de energía
La esencia de este desarrollo es la creación de un robot remador capaz de absorber la materia orgánica y purificar el agua. Está diseñado para parecerse a un escarabajo de agua. Las cuatro extremidades del aparato tienen flotadores, que impiden que se hunda y ayudan a mantener un nivel de agua estable en la pila de combustible. La flotación en el agua se realiza mediante un par de "remos" accionados por motores eléctricos microscópicos. Ámbito de aplicación: limpieza de estanques con agua dulce y salada, fosas de drenaje y desagües de aguas residuales. El dispositivo funciona de forma autónoma, ya que las pilas de combustible utilizan la energía del metabolismo de los microorganismos. El agua sucia se suministra a la pila de combustible; tras su procesamiento, el agua limpia se vierte a través de las compuertas. La energía de 1,8 J generada durante un ciclo se almacena en un condensador eléctrico. El 1 J de energía es suficiente para que el robot recorra una distancia de 20 cm, y los 0,8 J restantes pueden utilizarse para alimentar los sensores y la electrónica de control.
Un recolector de basura multiusuario basado en la web
Este robot fue creado explícitamente para limpiar el río Chicago de la basura. Según los desarrolladores, los usuarios pueden controlar el robot a través de una página web. En general, el proceso se asemeja a un juego online, pero realiza acciones beneficiosas en la realidad. Según la idea de los creadores, cualquier persona puede controlar a distancia el robot en tiempo real a través de la página web y así recoger la basura del estanque y acumularla en contenedores especiales. Una vez completados los depósitos, el robot vuelve a la terminal base, donde se descarga la basura y se prepara para otro baño. El robot está equipado con seguimiento por GPS y una cuerda de seguridad para evitar inundaciones.
Océanos sin residuos de plástico
Un robot de limpieza del agua como éste es una nave autónoma cuyo trabajo consiste en recoger la basura de los ríos antes de que llegue a los mares y océanos. La basura se distribuye uniformemente en varios contenedores. Cuando todos los contenedores están completos, el robot envía un mensaje de texto a los operadores locales de recogida de residuos. Una batería de iones de litio alimenta el dispositivo, que puede recoger más de 50 mil kilogramos de residuos al día. El dispositivo está conectado a un sistema en la nube, que supervisa los componentes' rendimiento, consumo de energía y estado. Estos robots están instalados en el río en Tangerang (Indonesia) y Klang (Malasia). Para 2025, el desarrollador planea limpiar 1.000 ríos, que representan hasta el 80% de la contaminación de los océanos por residuos plásticos.
Investigación integrada sobre el agua
Algunos tipos de drones realizan estudios de datos oceanográficos y climáticos en modo autónomo. El aparato utiliza la energía de las olas para la propulsión y la energía solar para los sensores y los cálculos a bordo, lo que le permite pasar muchos meses en el océano sin combustible. El sistema consta de un flotador en la superficie, una manguera de 8 metros de largo y un submarino. Se pueden instalar sensores adicionales para misiones científicas marinas, comerciales y de defensa.
Los robots como fuentes de energía renovable
Se calcula que la cantidad total de energía solar absorbida por la atmósfera, la tierra y la superficie del océano cada año es de unos 3.850.000 exajulios (EJ). Las olas como fuente de energía son atractivas porque funcionan continuamente. Pueden utilizarse en el 80% de las mayores ciudades costeras e islas del mundo. En total, el potencial energético de las olas se estima en 29.500 teravatios-hora al año, lo que supone el 125% del consumo actual de electricidad en el mundo.
Fuente de energía para una máquina de movimiento perpetuo
La plataforma modular en alta mar puede generar energía renovable a partir de las olas, el viento y el sol. El diseño puede funcionar en todas las condiciones meteorológicas. Los generadores de olas están equipados con paneles solares y turbinas eólicas. Según la idea de los ingenieros, la pesada plataforma apenas se mueve cuando golpean las olas, y toda la energía va a parar a los flotadores móviles. La amplitud de su movimiento alcanza los 3 metros, por lo que el sistema recoge la energía de las olas de 2 a 6 metros de altura, convirtiendo la dirección de los flotadores en electricidad. Alcance: generar electricidad a partir de fuentes renovables; en el futuro, el proyecto se convertirá en un sustituto natural de las centrales eléctricas que utilizan combustibles fósiles.
Energía oceánica: generadores de energía para zonas remotas
Los sistemas de energía oceánica para convertir la energía de las olas del mar en electricidad pueden utilizarse en islas donde no hay espacio para la construcción de centrales eólicas o solares. La planta es una enorme boya de 826 toneladas que genera 1,25 MW de energía. Esto es suficiente para alimentar a una comunidad de 18.000 hogares y alimentar plantas desalinizadoras y piscifactorías. Los expertos de Bloomberg afirman que proyectos similares estarán en auge en la próxima década.
Robots en tierra
Si tomamos el ejemplo "de la superficie de la tierra" se han desarrollado perros robot que exploran las zonas boscosas. Las cámaras incorporadas y la transmisión de imágenes pueden transmitir información sobre posibles focos de incendio y otras amenazas. Los microrobots y los robots blandos se integran perfectamente en su entorno y ayudan a explorar el mundo que les rodea. A veces también se utilizan en la reparación de otros equipos: gracias a su plasticidad y pequeño tamaño, pueden introducirse en las construcciones internas y transmitir su estado a los especialistas. Los avances no se detienen: científicos y especialistas de todo el mundo trabajan constantemente en nuevos inventos que podrían sustituir a los humanos en situaciones de peligro, ahorrar sus recursos y ayudar a la actual crisis medioambiental.
Robots que cultivan árboles
La tala regular de árboles provoca un aumento de la concentración de monóxido de carbono en la atmósfera de entre un 6 y un 12%. Los científicos calculan que cada año se talan más de 15.000 millones de árboles en el planeta. Durante el mismo periodo, sólo crecen 5.000 millones de árboles. Si no se hace nada, las reservas forestales se agotarán en 2300. El uso de la tecnología robótica ayudará a resolver este problema.
Un jardín hidropónico autónomo
Los promotores ven el proyecto como una alternativa ecológica a la agricultura tradicional. El sistema robotizado funciona con energía solar y no se utilizan fertilizantes químicos. La avanzada tecnología hidropónica se basa en la circulación del agua en un circuito cerrado; el líquido se reutiliza y no contamina las masas de agua naturales. El robot tiene el aspecto de un camión de seis ruedas. Está equipado con una sembradora para aflojar la tierra dura. La vida útil estimada es de 35.000 horas—ámbitos de aplicación: reforestación, plantación de zonas verdes y trabajos agrícolas. El dispositivo hace frente a la plantación de árboles en terrenos escarpados y en regiones habitadas por serpientes y arañas venenosas. También se está desarrollando una nueva generación de robots que pueden plantar mil árboles a la vez y que utilizan sistemas autónomos para seguir una ruta de plantación preprogramada.
Ingeniería del biocarbono: restaurar el ecosistema planetario
La introducción de esta tecnología pretende plantar bosques a gran escala. Los drones expulsan cápsulas con semillas de árboles germinados y controlan el proceso de crecimiento. Los desarrolladores calculan que se pueden plantar hasta 36.000 árboles al día. Al mismo tiempo, el coste del trabajo en comparación con los métodos convencionales se reduce en un 85%. Para la plantación masiva del territorio se utilizan drones controlados por operarios. El primer paso es recoger información sobre la topografía y la calidad del suelo utilizando drones que vuelan a 100 metros. A continuación, basándose en los datos recogidos, el software selecciona el mejor lugar para plantar los árboles y genera un mapa de plantación. El segundo grupo de drones vuela a 3 metros del suelo y deja caer sobre el terreno cápsulas llenas de nutrientes y semillas (dos por segundo). Las pastillas son capaces de penetrar en el suelo. Un dron con 300 cápsulas procesa una hectárea en 18 minutos.
Restauración de ecosistemas
La esencia de esta tecnología es también la plantación masiva de árboles mediante drones. La tecnología consiste en utilizar estos elementos: drones con contenedores para semillas, cápsulas con semillas pregerminadas y un smartphone encargado de controlar la aeronave. Los drones recogen información sobre la zona, luego un programa informático analiza los parámetros (temperatura, tipo de suelo, cantidad de precipitaciones, necesidades de la población local) y elige el lugar más favorable para desarrollar un nuevo ecosistema. Los desarrolladores afirman que estos robots pueden restaurar el ecosistema 1.000 veces más rápido y diez veces más barato que los métodos convencionales. Dos drones pueden plantar árboles en un área del tamaño de 1,5 campos de fútbol en sólo 10 minutos. El coste por plantación será de 0,11 dólares.
Robots para la vigilancia del medio ambiente
Unos robots únicos pueden examinar el suelo y el aire para detectar sustancias nocivas y predecir sus efectos en el cuerpo humano y el medio ambiente. Los dispositivos están equipados con una red de sensores y raíces accionadas, cada una con sensores, unidades de control y zonas de extensión. Una de las raíces es capaz de doblarse en respuesta a las señales de los sensores, mientras que la otra demuestra un crecimiento artificial. El tronco de la planta es de plástico, con un microordenador en su interior. Las hojas están equipadas con sensores que pueden evaluar las condiciones ambientales (temperatura, humedad, factores químicos). Los dispositivos pueden utilizarse en distintos ámbitos de la vida, desde la vigilancia ambiental hasta la exploración espacial.
Seguimiento del ciclo de vida de la planta en tiempo real
Las plataformas desarrolladas de monitorización del estado de las plantas y de previsión del rendimiento equipadas con IA realizan las funciones de optimización de las condiciones de los cultivos y de detección de las fases iniciales de las desviaciones y las enfermedades: recogen información sobre las condiciones climáticas y el crecimiento de las plantas. Mediante el uso de sensores y software especiales, se calculan los volúmenes de las cosechas con una precisión del 90% y las enfermedades de las plantas con una precisión del 95%.
Explotaciones agrícolas automatizadas
Los sistemas robóticos para el cultivo de bayas y verduras pueden funcionar todo el año. En comparación con los invernaderos tradicionales, estos complejos consumen mucha menos agua (un 90%) y electricidad (un 25%). Los tamaños de las explotaciones van de 100 a 1 000 m2. La construcción se basa en perfiles de aluminio, y las unidades y piezas individuales se imprimen en impresoras 3D. La máquina sabe hacer agujeros, plantar semillas y regar los plantones por sí sola.
Robots que matan plagas
El aumento de las plagas en los campos agrícolas se considera, con razón, un problema central de la ecología moderna. Los insectos parásitos son responsables del 12% de las pérdidas mundiales de cultivos por valor de 157.000 millones de dólares anuales.
Conservación de las eco-estructuras coralinas
Los robots drones están diseñados para proteger los arrecifes submarinos de las estrellas de mar y los parásitos depredadores (por ejemplo, los gusanos de cerdas marinas). La Universidad Tecnológica de Queensland, Google y la Fundación de la Gran Barrera de Coral participan en el proyecto de desarrollo y puesta en marcha de estos robots. El robot es capaz de trabajar durante ocho horas sin necesidad de recargarse. El dispositivo identifica los parásitos con una precisión del 99,4%. La premisa de funcionamiento es la misma que la de los buceadores: el robot detecta la posición de la plaga y le administra una inyección mortal. Los arrecifes de coral no se ven afectados. El dron está diseñado para ser barato y estar disponible en producción en masa; puede ser utilizado por científicos, activistas y representantes de comunidades locales.
Control de plagas sin productos químicos
Los helicópteros especiales esparcen insectos beneficiosos o bacterias que matan las plagas. En un vuelo de 13-14 minutos, el dron trata una superficie de 18-20 hectáreas. Mediante el uso de un GPS con una precisión de 20 cm, se puede controlar la tasa de aplicación de la entomofagia por hectárea, establecer una aplicación continua o lanzarla sólo en determinados puntos del campo. Los vuelos se realizan automáticamente sin necesidad de un piloto. Según las estimaciones de los desarrolladores, la tecnología permite aumentar el rendimiento de los cultivos hasta en un 20%.
La muerte puntual de los insectos
El objetivo de esta tecnología es controlar los insectos que comen y destruyen los cultivos (por ejemplo, polillas, cigarras blancas y escarabajos de la patata de Colorado). Es una alternativa al uso masivo de pesticidas dañinos. El dron patrulla los campos en busca de insectos y luego les dispara una carga de pesticida punto por punto. Así se garantiza que el cultivo no acumule sustancias nocivas. El dispositivo puede utilizarse por la noche, cuando los insectos salen de donde se escondían durante el día. El dron se lanza automáticamente. Además del cañón de pesticidas, el robot está equipado con cámaras térmicas e infrarrojas y un matamoscas eléctrico.
Lucha contra las emisiones nocivas a la atmósfera
El sistema robotizado de destrucción de residuos orgánicos puede procesar hasta 5.000 m3/hora. El dispositivo consta de un horno, un postcombustión de gas (que no deja impurezas nocivas y hace que las emisiones sean respetuosas con el medio ambiente) y un intercambiador de calor (ahorra el consumo de gas al quemar los residuos). Este tipo de robots' ámbito de aplicación: incluye las industrias petrolera, siderúrgica y otras, en las que es necesario alcanzar los indicadores medioambientales requeridos de emisiones a la atmósfera.
Robots para la gestión de la basura
La manipulación de la basura es un área en la que se están introduciendo activamente soluciones robóticas. Transparency Market Research estima que el mercado mundial del reciclaje de plásticos crecerá un 6,8% anual durante los próximos ocho años. Los robots se utilizan para dar soluciones integrales a los problemas medioambientales, cuya eficacia es un orden de magnitud superior a la de los humanos. Ahora se están introduciendo soluciones digitales en este ámbito, cuyo cometido es eliminar los residuos industriales y domésticos para combatir la contaminación del suelo, el agua y el aire. Muchos desarrollos ya se aplican en proyectos internacionales destinados a mejorar la situación medioambiental en el mundo (por ejemplo, robots marinos para la vigilancia ecológica en el Ártico). Según los expertos, estas medidas contribuirán a la formación de ecosistemas sostenibles, impulsarán la producción de las empresas agrícolas y reducirán el impacto perjudicial de los productos químicos en el suelo y la salud humana.
Robot para el reciclaje de residuos
La esencia de esta tecnología es la creación de equipos robotizados para la transformación de residuos en gas de síntesis y calor, que pueden utilizarse para necesidades tecnológicas, así como para el carbón técnico con la obtención de sorbentes. La base es la destrucción de materias primas de hidrocarburos sin acceso al oxígeno y el uso de catalizadores bajo exceso de presión. Se pueden reciclar los siguientes materiales de desecho: lodos de depuradora y residuos industriales y agrícolas.
Papelera inteligente con clasificación de residuos
El cubo de basura inteligente funciona con la ayuda de la tecnología de aprendizaje automático. El robot analiza cada objeto y decide su destino posterior: enterrarlo o reciclarlo. Principio de funcionamiento: después de que una persona arroje la basura en el agujero, el robot pesa cada artículo, lo limpia de líquido, si es necesario, lo analiza con una cámara de vídeo y varios sensores, y toma una decisión: enviarlo al departamento de residuos para enterrarlo o al de materiales que pueden reciclarse. El dispositivo está diseñado para su instalación en lugares con mucho tráfico: edificios de oficinas, aeropuertos, estadios deportivos y universidades. Tarda 3 segundos en analizar cada artículo desechado, y la precisión de la clasificación es del 90%.
Resolver un problema puede llevar a otros
Las nuevas innovaciones tecnológicas siguen apareciendo primero en los países desarrollados. Desgraciadamente, la contaminación es ahora la principal causa de muerte en los países en desarrollo, basada en fuentes como la cocina en interiores, el humo de segunda mano y los vertidos de las fábricas. Además, la solución de un problema puede dar lugar a otros nuevos. Por ejemplo, aunque las granjas más automatizadas pueden resolver los problemas medioambientales, también pueden desequilibrar hasta el 40% de las personas de los países en desarrollo que dependen de la agricultura para vivir. Los países que dependen en gran medida del petróleo -como Arabia Saudí, Rusia, Venezuela, Libia y Kuwait- tendrán que empezar a diversificar sus economías y enfrentarse al riesgo de ganar dificultades económicas con implicaciones geopolíticas. Por ello, las perspectivas de desarrollo de nuevas tecnologías en este ámbito son prometedoras. Aun así, uno de los aspectos más desafiantes en las próximas décadas es desplegar estas tecnologías de forma inteligente.