WATER-SUSTAIN (PID2024-156033OA-C33)
Protecto PID2024-156033OA-C33 finaciado por:
Sustainable Digital Infrastructures for Bio-Pollutant Early Warning in Lentic Waters
WATER-SUSTAIN es un subproyecto del proyecto coordinado BEST-WATER, centrado en el desarrollo de infraestructuras digitales sostenibles para la detección temprana e in situ de bio-contaminantes emergentes, en particular cianobacterias y geosmina, en masas de agua lénticas como embalses y lagos.
Estos contaminantes suponen un reto creciente para la sociedad por su impacto directo en la disponibilidad de agua de calidad para consumo humano y usos recreativos, así como por su reaparición natural bajo determinadas condiciones ambientales. En este contexto, el proyecto se alinea con la Directiva (UE) 2020/2184, que obliga a los Estados miembros a monitorizar y controlar las masas de agua destinadas a consumo humano, incluyendo el análisis de cianobacterias.
WATER-SUSTAIN aborda este desafío desde una perspectiva innovadora: optimizar no solo la detección, sino también el despliegue y la sostenibilidad de las infraestructuras digitales necesarias para soportar los sistemas de alerta.
Áreas temáticas implicadas y carácter interdisciplinar
El proyecto tiene un marcado carácter interdisciplinar, integrando conocimientos y tecnologías de las siguientes áreas:
- Modelado, simulación y optimización de sistemas complejos
- Telecomunicaciones y redes de sensores
- Infraestructuras digitales y computación distribuida
- Inteligencia artificial, visión artificial y automatización
- Energías renovables y sostenibilidad
- Gestión del agua y sistemas de apoyo a la decisión
Esta combinación permite abordar el problema de la detección de bio-contaminantes no solo desde el punto de vista analítico, sino como un sistema socio-técnico completo, donde tecnología, energía, recursos y restricciones ambientales deben evaluarse de forma conjunta.
Enfoque y objetivos
Países con recursos hídricos limitados, como España, pueden aumentar la disponibilidad de agua apta para consumo mediante una gestión predictiva y proactiva de sus masas de agua. Sin embargo, muchas de las soluciones actuales ignoran aspectos clave como la eficiencia energética, la escalabilidad, la adaptabilidad y la sostenibilidad de las infraestructuras de computación.
WATER-SUSTAIN tiene como objetivo:
- Optimizar el despliegue de infraestructuras digitales que soportan sistemas de alerta temprana de bio-contaminantes.
- Alinear los despliegues tecnológicos con las necesidades reales de los gestores del agua, los recursos disponibles y las restricciones ambientales.
- Integrar modelado, simulación y optimización (M&S&O) para evaluar de forma anticipada el comportamiento y el impacto de las infraestructuras antes de su despliegue real.
- Garantizar que las soluciones sean efectivas, escalables y ambientalmente sostenibles, incorporando computación, comunicaciones y generación renovable.
Principales contribuciones científico-técnicas
1. Diseño de infraestructuras digitales sostenibles
Se propone un diseño avanzado de infraestructuras para sistemas de alerta de bio-contaminantes que integra, por primera vez de forma sistemática:
- Indicadores clave de sostenibilidad (KPIs) como huella ecológica, coste, consumo energético, latencia y tiempo de ejecución.
- Optimización en la selección de tecnologías para minimizar el impacto ambiental y maximizar la eficiencia global del sistema.
2. Marco avanzado de Modelado, Simulación y Optimización (M&S&O)
El proyecto desarrollará un marco basado en:
- El formalismo DEVS (Discrete Event System Specification)
- Principios de MBSE (Model-Based Systems Engineering)
Este marco permitirá la co-simulación en tiempo real y el despliegue incremental de infraestructuras, posibilitando por primera vez una evaluación colaborativa y conjunta de sostenibilidad, energías renovables, computación y comunicaciones en sistemas de alerta de bio-contaminantes.
3. Optimización dinámica del despliegue
Se desarrollarán optimizaciones que faciliten:
- La alineación entre requisitos de los gestores, recursos económicos y físicos disponibles y restricciones ambientales.
- La interacción dinámica entre subsistemas virtuales y reales, superando los enfoques estáticos y aislados del estado del arte.
Impacto científico, técnico e internacional
Se espera que WATER-SUSTAIN realice contribuciones significativas al conocimiento científico y técnico en los ámbitos de la digitalización y las telecomunicaciones aplicadas a la gestión sostenible del agua.
Entre los impactos más relevantes destacan:
- Establecimiento de un marco global de integración sostenible de tecnologías digitales para la detección temprana de bio-contaminantes.
- Desarrollo de modelos predictivos, adquisición y procesamiento de datos en tiempo real y apoyo a la toma de decisiones sobre despliegue tecnológico sostenible.
- Generación de conocimiento interdisciplinar mediante la colaboración entre expertos en IA, automatización, robótica y telecomunicaciones.
- Aplicabilidad de las metodologías desarrolladas a otros sectores transversales, como ciudades inteligentes, salud personalizada o sistemas de asistencia a la conducción.
El proyecto priorizará la difusión de resultados en revistas y conferencias internacionales de alto impacto, con publicaciones de acceso abierto, así como la transferencia de conocimiento mediante talleres y colaboración directa con entidades gestoras del agua (por ejemplo, administraciones y organismos de cuenca).
Además, BEST-WATER y WATER-SUSTAIN impulsarán la internacionalización, fomentando colaboraciones con grupos académicos e industriales y la preparación de nuevas propuestas a programas como Horizon Europe o PRIMA, reforzando la visibilidad y competitividad internacional de los equipos participantes.