e-Garbage, un sistema inteligente de gestión de la recogida de residuos

Los residuos constituyen un desafío medioambiental, social y económico para los europeos. Para algunos los residuos evocan imágenes negativas: bolsas de basura, desperdicios y vertederos de residuos tóxicos. Para otros, sin embargo, constituyen una oportunidad; la voluntad de Europa de gestionar los residuos de una forma ecológica ha generado puestos de trabajo y posibilidades de negocio. Los sectores de la gestión de residuos y reciclado arrojan un alto nivel de crecimiento y una facturación estimada de más de 100.000 millones de euros en la UE de los 25. Son sectores intensivos en mano de obra que dan trabajo a un número de personas comprendido entre 1,2 y 1,5 millones. El sector del reciclado proporciona cada vez más recursos a la industria manufacturera: al menos un 50 % del papel y el acero, un 43 % del vidrio y un 40 % de los metales no ferrosos producidos en la UE proceden hoy en día de materiales reciclados.

En los últimos 30 años los residuos han pasado a ser el centro de la política medioambiental, y se han realizado importantes progresos: se están limpiando vertederos e incineradores muy contaminantes, se están desarrollando nuevas técnicas para el tratamiento de residuos peligrosos, etc.(1)

Sin embargo, los sistemas de recogida actualmente implantados aunque han evolucionado en algunos años, la mayoría sigue siguiendo los mismos métodos que desde hace 30 años. Algunos sistemas evolucionados, han conseguido cambiar el emplazamiento para los contenedores hacia lugares que puedan estar menos visibles o ser menos molestos, teniendo de esta manera nuevos sistemas de almacenamiento soterrados, o con contenedores diseñados para no desentonar con la estética común de las calles, que no dejan escapar olores o que no dejan ver la basura que contienen. De cualquier modo, en algunas zonas de muchas poblaciones esto se hace caro y en ocasiones imposible por la configuración de los propios centros de las ciudades.

Además, la basura orgánica en cualquier caso, debe ser en cualquier caso recogida diariamente, en especial la basura orgánica, debido a motivos de salubridad e higiene. Para el resto de residuos no orgánicos aunque se ha mejorado la estética, siguen utilizando en su mayoría los sistemas tradicionales. Estos residuos que no son tan propensos a emitir olores o a generar situaciones peligrosas para la salud humana, y que por tanto no necesitan una recogida tan cíclica como los desechos orgánicos.

Estos sistemas arcaicos de recogida de basura hacen que el presupuesto en este campo se dispare y actualmente represente un alto porcentaje de los gastos de un ayuntamiento, lo que hace que los impuestos por la recogida de basura tengan que subir año a año con el consiguiente desencanto por parte de los ciudadanos. Por ejemplo, en el caso de la ciudad de Sevilla, tenemos que la empresa de recogida de basuras y limpieza urbana tiene unas pérdidas que van aumentando según pasan los años, mientras que la cantidad de papel y vidrio recogido sigue en aumento. Podemos ver estas cifras en la siguiente tabla (2):

Como se puede ver en estos datos, la empresa municipal de recogida de basuras es deficitaria, por lo que ni siquiera las subidas de tasas consiguen paliar este déficit que se transforma en gastos para el ayuntamiento. Como este, muchos ejemplos se repiten en otras ciudades de Andalucía y resto de España.

Por este motivo, la empresa Wellness Telecom sabe que, aunque este déficit no puede terminar de la noche a la mañana, con su proyecto e-Garbage “esperamos poner las primeras piedras para conseguir acabar con él o al menos disminuirlo lo máximo posible”. Para ello, quieren hacer especial hincapié en lo necesario del reciclaje de basuras, no sólo como medida para evitar la degradación del planeta sino también como medida para evitar los usos unitarios de determinados productos, con los que al volver a usarlos podemos evitar gastos, por lo que se puede decir que el reciclaje es una medida económica. Aún así, el motivo principal para el reciclaje debe ser el civismo y la conciencia de que al ritmo de generación de basuras los problemas medioambientales se convertirán cada vez en problemas más graves y eso, obviamente, repercutirá en la calidad de vida, especialmente en la vida en las ciudades.

(1)‘Un paso adelante en el consumo sostenible de recursos: estrategia temática sobre prevención y reciclado de residuos’. (Comunicación de la Comisión al Consejo, al Parlamento Europeo y al Comité Económico y Social Europeo y al Comité de las Regiones).

(2) Datos de las memorias de los presupuestos de la empresa municipal Lipasam.

Día a día, las empresas de Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC) siguen innovando en cuestiones que quedan muy lejos de la rutina diaria de un ciudadano de a pie que no consigue ver traducidos en avances estos progresos en mejoras en su bienestar diario o en su forma de vida. Pero estas tecnologías siguen contribuyendo al día a día de las personas muchas veces sin que éstas se den cuenta; con una ayuda sutil, ya sea ahorrando combustible de los vehículos, mejorando la calidad del aire en las ciudades o facilitando la accesibilidad a distintos lugares en la propia ciudad.

Por otro lado la sociedad cada vez más se está concienciando del alto coste energético y medioambiental que supone el gasto innecesario en la energía. Cada vez más son los proyectos e investigaciones que tratar de usar, generar e integrar nuevas fuentes de energías renovables, sin embargo a corto plazo las soluciones más provechosas, que además seguirán sirviendo en el futuro, serán las técnicas de ahorro para evitar el derroche actual de nuestros recursos.

Y es en el marco de esas mejoras, donde se encuentra el presente proyecto, que tiene un doble objetivo social y medio ambiental. Por un lado pretende mejorar la calidad de vida de todas las personas que viven en las ciudades y que encuentran problemas al circular ante la presencia de camiones de basuras y la contaminación acústica que provocan durante la noche. Por otro lado pretende mejorar la eficiencia del sistema de recogidas, acudiendo sólo cuando sea necesario, y a través de rutas optimizadas que evitan el derroche de tiempo y combustible. Para llegar a esta meta y en aras de conseguir esta mejora, este proyecto se marca unos objetivos muy claros para reducir el tiempo que estos camiones están en las vías públicas consiguiendo una mayor eficiencia del tiempo que estos vehículos funcionan y reduciendo así la contaminación que estos camiones lanzan al medio ambiente y la contaminación acústica que aportan a las ciudades. Su objetivo, por tanto, es diseñar una plataforma de gestión eficiente del sistema de recogida de basuras que permita informar de la necesidad de recogida de los distintos puntos de las ciudades y diseñar cada día rutas óptimas y eficientes que unan los puntos de recogida y que cambien dinámicamente según estas necesidades de cada día, y con ello optimizar el uso de camiones y recursos y el ahorro que ello implica.

Además, e-Garbage pretende diseñar un sistema innovador que mejore las prestaciones de estos contenedores de reciclaje y a su vez mejore las actuales formas de recogida de esta basura reciclable.

Concretamente, los objetivos específicos del proyecto son:

• Analizar y desarrollar un sistema que permita detectar y generar alarmas ante la necesidad de recogida de residuos en un punto.
• Analizar y desarrollar un sistema de localización que permita mostrar las rutas óptimas más eficientes dados una serie de puntos de parada que a su vez están georeferenciados y localizados en todo momento.

Integrar ambos sistemas en una sola plataforma que permita trasladar los puntos de localización de la recogida a un sistema de cálculo de rutas optimizado y energéticamente eficiente que se configurará dinámicamente según las necesidades del momento.

El proyecto e-Garbage se enmarca dentro de las mejoras emprendidas por las Administraciones Públicas para fomentar el reciclaje dentro de las ciudades. Estas medidas intentan fomentar un desarrollo más sostenible y un recorte de la contaminación que actualmente se lanza a la atmósfera. Este proyecto necesita de la participación ciudadana para que consiga los objetivos que se marca a largo plazo y para ello se mantendrá permeable a todas las posibles sugerencias de los usuarios finales, para hacer el proyecto más cercano y más sencillo de utilizar y de asimilar por los ciudadanos.

Con estas medidas se conseguirá, por un lado, concienciar a los ciudadanos de lo necesario del reciclaje, y por otro lado, estos mismos ciudadanos podrán ver como la Administración Pública se preocupa de la recogida de estos desechos y por continuar el trabajo hecho por los propios ciudadanos. Esto consigue una situación de bienestar en el ciudadano que ve como su trabajo no cae en saco roto y consigue ayudar al medio ambiente y a la ciudad.

Esta situación es el objetivo último del proyecto e-Garbage que aboga por el bienestar del ciudadano y la eficiencia en el reciclaje y en la recogida de basuras basándose para ello en los sistemas más innovadores en el campo de las tecnologías de la información y comunicación.

El proyecto se basa prácticamente en dos tecnologías fundamentalmente por un lado los sensores y la conexión entre ellos para la detección del llenado de contenedores, y por otro lado el sistema de gestión de rutas.

Sensores y WSN:

Cuando se habla de WSN se quiere decir redes inalámbricas de sensores (Wireless Sensor Network), y hace referencia en un plano más específico a la forma de interconexión de los sensores entre sí. Esta es una tecnología en pleno desarrollo, y aunque en principio se creó con fines militares para su despliegue en campos de batalla se ha hecho hueco en aplicaciones funcionales dentro de las ciudades o en la naturaleza. Como era de prever, estos sensores deben estar equipados con una antena para poder enviar las señales y una pequeña batería que de energía a esta antena. Esta tecnología está en fase de desarrollo y aunque ya se han comenzado a instalar algunos dispositivos con estos protocolos todavía no se puede decir que haya una versión definitiva estándar. Desde Wellness Telecom saben que la investigación es vital para la competitividad de las empresas por lo que su departamento de I+D es cada vez más importante para la empresa. Y dentro de este departamento, se presta una gran atención a este tipo de redes mostrándose como una línea de investigación de vital importancia para el desarrollo de la empresa. En el marco de esta decisión estratégica de la empresa se enmarca este proyecto de investigación, que aportará una solución innovadora para esta problemática comentada anteriormente.

La tecnología de los sensores, como dispositivo físico, también ha sido muy desarrollada si bien esta tecnología si se podría decir que ha alcanzado una relativa madurez, aunque todavía sigue desarrollándose consiguiendo sensores más eficientes y con un tamaño cada vez menor. La investigación en este caso reside en estudiar primero los parámetros a ser medidos, los sensores a utilizar para determinar esos parámetros, el posicionamiento de los mismos para determinar de manera robusta y fiable el llenado de contenedores según los requisitos específicos de cada uno de ellos (forma, volumen, etc.), la interconexión entre los mismos sensores, y el desarrollo de las reglas que finalmente actúan sobre el sistema.

Sistemas de localización y GPS:

Actualmente existen algunas soluciones comerciales que ya están desarrolladas y comercializadas basadas en la tecnología. De hecho es una tecnología muy extendida y que muchos ciudadanos de a pie pueden disfrutar de dispositivos basados en esta tecnología para la localización sobre todo de automóviles y para el cálculo de rutas. A pesar de este desarrollo desde Wellness se proponen el desafío de implementar un sistema innovador adaptado al sistema de recogida de basuras, y a sus necesidades particulares, que nos permita implementar algunas funcionalidades más que los dispositivos que actualmente están en el mercado, para poder calcular las rutas en tiempo real basándose en la información que pueda ser recogida por la red de emergencias. Además nuestro sistema podrá monitorizar todos los cubos de basura de forma que pueda saberse su localización actual junto a la localización de los camiones de recogida de basura. Las siglas GPS vienen de Sistemas de Posicionamiento Global (Global Positioning System), y trabaja con señales a nivel satelital para determinar la posición de un objeto con una precisión de centímetros. Actualmente la Unión Europea está trabajando en su propio sistema para el posicionamiento por satélite mediante el proyecto Galileo, por lo que también se investigará la compatibilidad del sistema con éste.

Como ya se ha comentado anteriormente, el sistema conectará todos los cubos de basura relativos al reciclaje en una ciudad, y por otra parte conectará también a los camiones encargados de su recogida. Con este sistema, la ventana de posibilidades para realizar nuevas aplicaciones innovadoras es enorme dentro del nuevo concepto que está surgiendo en toda Europa de ‘Smart Cities’ (Ciudades inteligentes). e-Garbage propone con esta plataforma de conexión conectar a los camiones de recogida de la basura con el sistema de emergencias de la ciudad para hacer más eficiente esta recogida.

El sistema de sensores con los que están equipados los contenedores controlan además de su posición el grado de carga que tienen para saber si deben ser recogidos o es conveniente aplazar su recogida para conseguir rutas más eficientes.

Estas dos funcionalidades principales serán implementadas en una innovadora plataforma software de diseño propio que permitirá interconectar todos los sensores anteriormente conectados desarrollando sistemas novedosos mediante redes inalámbricas de sensores. A través de la investigación en los actuales sistemas y en el estado del arte de estas tecnologías, el proyecto trata de desarrollar nuevos protocolos de comunicación entre estos sensores para poder realizar una comunicación más eficiente y fiable.

Con todos estos pasos se conseguirá el desarrollo de una plataforma, que además de ahorrar en gastos relativos a la recogida de basura y el tratamiento de estos desperdicios reciclables alcanzará un descenso de las emisiones nocivas para el medio ambiente y por tanto un entorno mejor para la vida, con un bienestar mayor para los ciudadanos que serán los que en mayor grado se beneficiarán de todas las mejoras que aporta este proyecto.

Los dos módulos de los que se compone la plataforma son:

1. Módulo de detección de llenado y localización de contenedores. Para los contenedores con basura reciclable como puede ser el papel, cartón, envases o vidrios, el modo de recogida es cíclico de forma que cuando el camión habilitado para la recogida sale a vaciar estos contenedores, lo hace de forma mecánica, dentro de un periodo de tiempo establecido (y a veces escaso) y siempre siguiendo una misma ruta previamente establecida.

Para hacer esta situación más eficiente se empieza por incluir sistemas avanzados en los contenedores de basura que albergan esta basura reciclable, de forma que se puede saber cuánto es su contenido, para poder decidir en qué casos se debe vaciarlos, en qué casos se puede esperar o en qué casos se debe recoger, incluso aunque no estuviera previsto. Con estos cambios se trabajará de una forma innovadora, en el bienestar de los ciudadanos y en la comodidad para la vida diaria. Este módulo estará formado por la red de sensores inalámbricos que recogerán los datos de llenado y localización de los mismos para saber en todo momento la cantidad de su contenido y la localización de los mismos. Estos datos se computarán a través de tecnologías de Inteligencia Artificial que generarán una serie de alarmas para tener identificados los puntos más críticos dentro de un sistema de información geográfica.

2. Módulo de rutas eficientes. Los camiones de recogida de basura no orgánica serían otro de los frentes donde se intenta actuar. Para ello se dota a estos coches con nuevas tecnologías para intentar conseguir una recogida de basuras más amigable con el medio ambiente y sus habitantes. Actualmente, estos camiones se rigen por métodos arcaicos de recogida mediante grúas y apilamiento de los materiales a recoger. e-Garbage propone equipar a los camiones con las últimas tecnologías para poder tomar las mejores rutas desde el punto de vista de la eficiencia y poder compactar la basura de forma que pueda reducirse el volumen de estos camiones que suelen ocasionar problemas tanto de circulación como de logística ya que estos camiones de recogida suelen ser demasiado grandes para algunas calles pequeñas de ciudades o los centros históricos de las ciudades antiguas. Para ello, este módulo permitirá el cálculo de rutas óptimas en función de los puntos intermedios de paradas obligatorias que debe incluir una ruta. Las rutas eficientes se calcularán en base a ciertos parámetros que se estudiaran en el proyecto como camino más corto, número de camiones de recogida y zonas, posibles incidencias en las calles, etc. Para conseguirlo, este sistema estará conectado con los sistemas de emergencia local para poder añadir a los criterios de decisión las posibles calles que estén bloqueadas o que puedan entorpecer el funcionamiento de estos vehículos de emergencia. Todos estos datos se computarán igualmente mediante tecnologías de inteligencia artificial que permitan devolver la ruta más eficiente en cada posible escenario.

Ambos módulos estarán integrados en una sola plataforma común que permita optimizar las rutas en base a los puntos necesarios de recogida.

Ejemplo de las mejoras que pueden realizarse en los trayectos de los recogedores de la basura:

Mediante esta solución innovadora se consiguen los objetivos reduciendo la contaminación acústica y ambiental que estos grandes coches de basura emiten al entorno de la ciudad, que ya de por si está bastante contaminada, tanto por sonidos como por gases nocivos para la salud humana. Por lo tanto mediante este desarrollo innovador se podrá tener un control global del sistema de recogida de basuras no orgánicas, gestionando individualmente cada contenedor para mediante esa información gestionar unas rutas más eficientes y por lo tanto más limpias y ecológicas.

Este sistema puede ser fácilmente extensible a otras funcionalidades de la ciudad como el sistema de ambulancias o de bomberos. Estos vehículos pueden ser adaptados con sistemas de posición y así conseguir un sistema global de emergencias que pueda calcular las mejores rutas y así mejorar la eficiencia de estos sistemas de emergencia, y por consecuente aumentar la seguridad de los ciudadanos que viven en las ciudades, reduciendo los tiempos de llegada, de, por ejemplo, las ambulancias a las zonas donde hay heridos o el tiempo de actuación de los coches de bomberos.

Para estas ciudades y debido a la importancia que tienen estos servicios de emergencia, el sistema de recogida de basuras es una excelente manera de empezar a adaptarse a las nuevas tecnologías, y a los nuevos sistemas de localización, aprovechando sus características y sobre todo sacando partido a sus funcionalidades en aras del bienestar de los ciudadanos y de la eficiencia de estos servicios.