Las emisiones de carbono han aumentado a niveles sin precedentes, el empeoramiento de la inestabilidad climática y el deterioro de la calidad del aire en ciudades de todo el mundo. A pesar de los compromisos internacionales de lograr la neutralidad de carbono, los responsables políticos urbanos están luchando con el desafío de implementar estrategias efectivas para reducir la reducción de emisiones de carbono a nivel de la ciudad.
En respuesta a este problema urgente, los investigadores de la Escuela de Arquitectura de la Universidad de Notre Dame, la Facultad de Ingeniería y el Instituto de la Familia de Lucy para Data & Society están desarrollando una innovadora herramienta basada en inteligencia artificial llamada Ecosfera, dirigida a reducir las emisiones de carbono mediante simulaciones avanzadas. La iniciativa intenta facilitar la toma de decisiones más informadas con los responsables políticos y los planificadores municipales evaluando los potenciales de compensación de carbono en las renovaciones de zoomérica ambientales construidas como nuevas construcciones mejoradas.
Ming Hu, decano asociado de investigación en la Escuela de Arquitectura de Notre Dame, enfatizó la importancia de abordar lo que a menudo se pasa por alto en la sostenibilidad urbana: el carbono incorporado. Este término se refiere a las emisiones de dióxido de carbono asociadas con la construcción de edificios, lo que representa casi el 40% de las emisiones de CO₂ relacionadas con la energía. En colaboración con Siavash Ghorbany, un estudiante de doctorado que se especializa en tecnología civil y ambiental, HU analizó las evaluaciones del ciclo de vida en más de un millón de edificios en el área metropolitana de Chicago. Su investigación culminó en un modelo de simulación que fue diseñado para mostrar la dinámica urbana del mundo real, facilitando así la identificación de estrategias de mitigación efectivas para las emisiones de carbono.
Utilizando un método «inferior», las calculadoras HU y las emisiones urbanas de Ghorbany mediante la recopilación de datos exhaustivos de edificios individuales, incluidos sus materiales, edad y atributos estructurales. El análisis resultante generó más de 350,000 escenarios simulados, para ilustrar la priorización de las renovaciones y la extensión de la vida útil de los edificios existentes puede reducir drásticamente las emisiones de carbono drásticamente más bajas. Sus hallazgos enfatizaron que la nueva construcción puede producir hasta 7,500 veces más Co₂ que proyectos de renovación.
Hu señaló los beneficios de sostenibilidad de la renovación y declaró que a menudo ofrece una opción más factible para la reducción de carbono. Señaló que, aunque la nueva construcción viene con mayores incertidumbres con respecto a los resultados de las emisiones, las actualizaciones estratégicas para las renovaciones de edificios o los riesgos de desarrollos nuevos bien planificados pueden reducir significativamente. Sin embargo, advirtió que cualquier aumento en el tamaño de la construcción podría poner en peligro el ahorro potencial de carbono, lo que mejoraría la necesidad de estrategias para la planificación urbana que enfatiza la renovación, la preservación y la eficiencia.
Los investigadores reconocieron que traducir estos datos complejos en formatos fácilmente comprensibles es crucial para que los planificadores de la ciudad y los responsables políticos locales abogaran de manera efectiva para la política dirigida a frenar las emisiones de carbono urbano. Para mejorar la accesibilidad de estos datos, un equipo que incluye a Matthew Sisk, Chaoli Wang y Siyuan Yao trabajó junto con Hu y Ghorbany para convertir la salida de simulación en la plataforma de la atmósfera ECOS, con resultados documentados en la automatización de revistas en la construcción.
Ecospes combina conjuntos de datos nacionales de construcción con información de carbono incorporada, estatuas de Google Street View, datos satelitales y algoritmos avanzados de aprendizaje automático. Esta integración avanzada permite generar imágenes gráficas visuales que pueden ayudar a transferir los datos de emisiones, lo que lo hace más comprensible para los planificadores de la ciudad y el público en general. La interfaz ofrece un tablero extenso desde el cual los usuarios pueden profundizar en los resultados de la simulación, comprender las posibles implicaciones de los costos y analizar los efectos de las diferentes estrategias de mitigación.
Para validar la efectividad de Ecosfera, estudios de casos realizados en Chicago e Indianápolis el impacto sustancial de varios métodos de construcción y decisiones políticas sobre las huellas de carbono urbano y los costos económicos. Sisk realizó las posibilidades de Ecosfera y explica que utiliza el aprendizaje automático para comprender conjuntos e imágenes de datos complejos, haciendo posibles perfiles de carbono en tiempo real para las ciudades enteras. Esta innovación promete acelerar y mejorar los esfuerzos para la planificación de la ciudad sostenible.
Además de su aplicación en la planificación de la ciudad, Ecospes también sirve como una herramienta educativa en los sistemas escolares, lo que permite a los estudiantes investigar los efectos ambientales de las emisiones de CO2. Además, se puede integrar con Smart City y Digital Twin Frameworks para facilitar los procesos de toma de decisiones en tiempo real. Los gobiernos pueden usar una ecosfera para predecir las consecuencias a largo plazo de las opciones de políticas y desarrollar regulaciones más efectivas que tengan como objetivo reducir las emisiones de CO2.
Hu expresó optimismo sobre los beneficios potenciales de estas herramientas para las ciudades en los Estados Unidos, y abogó por la adopción de estrategias sólidas e impulsadas por datos que se esfuerzan por la neutralidad del carbono. Hizo hincapié en que la fusión de datos detallados y software inteligente puede permitir a los planificadores de la ciudad tomar decisiones informadas que contribuyan a un futuro más sostenible.
