Califórnia usa Blockchain e IoT para gerenciar o uso de águas subterrâneas

A Califórnia tem um problema de água.

O estado é uma potência agrícola, produzindo mais de um terço dos vegetais dos Estados Unidos e gerando mais de 50 mil milhões de dólares num ano, mas a sua vasta e variada produção requer uma quantidade igualmente colossal de água.

Durante décadas, agricultores e empresas bombearam águas subterrâneas dos aquíferos da Califórnia, as camadas permeáveis ​​de rocha que retêm a água no subsolo, e os resultados têm sido assustadores. Como os aquíferos drenam mais rapidamente do que a chuva consegue reabastecê-los, o solo afunda, um fenómeno chamado “subsidência”. Em áreas onde edifícios e estradas ficam no solo, isso pode causar danos.

“A Califórnia é enorme para a agricultura americana”, disse Alex Johnson, diretor do Freshwater Fund do The Freshwater Trust, à Digital Trends. “Mas depende fortemente das águas subterrâneas, e há algumas bacias no vale central que foram tão esgotadas ao longo do últimas duas décadas que eles estão 6 metros mais baixos em altitude porque esses aquíferos foram drenados e todo o solo está resolvendo.”

À medida que os aquíferos afundam, não representam apenas um risco para a infra-estrutura no terreno. A rocha e o solo desmoronam juntos, removendo o espaço onde antes a água poderia se acumular. Isto poderia ser catastrófico, pois de acordo com o Departamento de Recursos Hídricos da Califórnia, em média, as águas subterrâneas representam 38% do abastecimento de água do estado; em anos secos, esse número pode ultrapassar os 46 por cento.

Se a Califórnia quiser evitar um maior esgotamento dos aquíferos e sobreviver a secas como a que a atingiu de 2011 a 2017, o estado terá de gerir a utilização das águas subterrâneas. No vale central, um grupo de organizações está a trabalhar num projeto que poderá conter a maré combinando duas tecnologias: a Internet das coisas (IoT) e o Blockchain.

Um projeto nascido no berço da humanidade

O primeiro grande desafio foi descobrir como monitorar os níveis das águas subterrâneas em todo o estado. Felizmente, este é um problema com o qual pessoas de outras regiões do globo têm lutado há anos e para o qual já desenvolveram soluções.

“Hoje estamos a fazer isto principalmente na África Oriental”, afirma Evan Thomas, CEO da SweetSense, uma empresa que utiliza sensores ligados por satélite para monitorizar o abastecimento de água rural. “Na verdade, houve 30% menos chuvas na África Oriental nos últimos 30 anos”, explica ele, “então a seca ocorre basicamente todos os anos agora, em vez de a cada dez ou 20 anos, e as consequências da seca são realmente forte. 250 mil pessoas morreram em 2011 devido à seca na Etiópia e no Quénia, e quase dez milhões de pessoas foram afectadas.”

No Quênia, a SweetSense fez parceria com a IBM Research e, com o apoio da Agência dos Estados Unidos para o Desenvolvimento Internacional (USAID), construiu um sistema para usar sensores IoT para “monitorar o uso e a demanda de águas subterrâneas, correlacionar isso com a disponibilidade de águas superficiais de chuva e, em seguida, também, a maioria o mais importante é usar esses dados para identificar quando uma bomba d'água falha, para que possamos sair e consertá-la e garantir que as pessoas tenham acesso à água durante todo o ano."

O uso da IoT é empolgante: esta é uma tecnologia que muitas pessoas associam primeiro a utensílios de cozinha e Alexa alto-falantes, sendo usado para salvar vidas da seca. IoT, a internet das coisas, refere-se, em termos gerais, à capacidade das máquinas de se comunicarem entre si.

Imagine o apartamento moderno e tecnológico: você pode ter um hub doméstico inteligente que, quando o relógio marca 7h, informa ao seu smart alto-falante para tocar um alarme, sua máquina de café para começar a preparar uma cafeteira, sua TV para ligar e mudar o canal para a manhã notícias. Se a temperatura externa estiver abaixo de um determinado limite, o termostato inteligente aumenta o aquecimento. Embora você possa ter programado essas instruções inicialmente, as máquinas podem “conversar” entre si e executar instruções sem que um ser humano as microgerencie.

É importante ressaltar que os dispositivos podem comunicar entre si sem sincronizar com a Internet mais ampla, e isto é crucial para o trabalho da SweetSense em África.

“A razão pela qual é a IoT é que estamos completamente fora da rede”, explica Thomas. “Não há serviço de celular, não há energia, não há conexões de serviços públicos, então temos um sistema independente, sensor movido a energia solar conectado a essas bombas que pode monitorar o abastecimento de água e conectá-lo por satélite redes.”

Os sensores cabem na palma da mão de uma pessoa e são alimentados por um “painel solar de 2 watts que é do tamanho de um pequeno livro de bolso”.

Um recurso compartilhado requer informações compartilhadas

Ser capaz de medir com precisão o uso das águas subterrâneas é um passo crucial, mas não basta simplesmente ter instrumentos precisos. As águas subterrâneas são um recurso singularmente complicado de gerir. Tudo fica no subsolo, fora da vista, e por ser crucial para uma variedade de indústrias, todo mundo quer um gole na fonte.

“Acho que há uma dificuldade inerente à gestão da água e dos recursos naturais, onde é difícil rastrear quem faz o quê e acompanhar isso ao longo do tempo”, diz Johnson. “Não há muita confiança entre os usuários, especialmente entre os usuários e o governo ou agências de gestão locais para outras entidades que desejam o mesmo recurso.”

O uso de águas subterrâneas é um excelente exemplo da Tragédia dos comuns, a ideia de que apresentada com um recurso compartilhado, os indivíduos decidirão maximizar seu próprio uso disso, apesar do facto de que, se todos o fizerem, isso poderá esgotar os recursos e condenar o grupo.

A gestão de um recurso partilhado como a água, ao qual as pessoas se sentem naturalmente com direito, não exige apenas que a sobrevivência do grupo dependa de todos racionarem a sua utilização. Requer confiança. Cada indivíduo quer saber que todos os outros seguem as mesmas regras.

“A água é um recurso partilhado”, afirma Nathan Wangusi, Líder Técnico de Água na IBM Research Africa, “o que significa que se estivermos a extrair do mesmo aquífero, precisamos ter condições sobre quanto estamos extraindo, a que taxa estamos extraindo... então essa ideia de consenso é muito importante."

Uma abordagem baseada no mercado

Wangusi e a sua equipa trabalham no Quénia, numa região que ele descreve como “pouco povoada” e “amplamente pastoral… depende fortemente das águas subterrâneas.” É também uma região onde é difícil implantar muitas tecnologias soluções. Wangusi e a sua equipa decidiram concentrar-se na forma de rentabilizar os direitos da água.

“Você pensa em qualquer outro recurso natural, como minerais, terra, acesso à capacidade de poluir”, explica Wangusi, “você obtém esses direitos através de alguma licença... se você tiver um crédito de carbono, você consegue alguma licença para colocar uma certa quantidade de carbono no ambiente."

Da mesma forma, se você possui terras, pode cultivar e ter o direito de vendê-las. Se você possui uma mina, pode extrair minerais dela e vendê-los. As águas subterrâneas são mais complicadas.

“A diferença entre os direitos sobre a água, mais do que sobre outros direitos sobre recursos naturais, é que não é possível converter os direitos sobre a água diretamente… num instrumento comercial.”

Wangusi e sua equipe decidiram pela ideia de créditos de águas subterrâneas. Um crédito dá ao proprietário o direito de extrair uma determinada quantidade de água do solo, e se o proprietário não quiser fazer uso desse direito, eles podem “convertê-los em instrumentos comerciais que você pode negociar de forma aberta mercado."

Os mercados são uma questão de confiança, no entanto. As pessoas envolvidas precisam de confiar que o produto que estão a comprar – neste caso o direito de extrair água subterrânea – é válido, e precisam de confiar que ninguém mais está a manipular o sistema. Porque é que um agricultor se restringiria apenas à água para a qual pode comprar uma licença, se suspeitar que o seu vizinho está a bombear água de forma imprudente? Todos precisam ter acesso a essas informações e saber que elas são confiáveis.

Um sistema em que todos podem confiar

“A tecnologia projetada para apoiar o consenso e o acesso democratizado à informação”, diz Wangusi, “é, por definição, Blockchain, porque você temos essa ideia de um livro-razão que é imutável, e então temos a ideia de um contrato inteligente que pode movimentar transações dentro desse Blockchain rede."

Blockchain é a tecnologia que está subjacente a criptomoedas como o Bitcoin, mas tem muito potencial para outras aplicações. Simplificando, um Blockchain é um livro-razão descentralizado, compartilhado entre todos que desejam acessá-lo.

Quando qualquer número de partes faz uma transação ou outro acordo (por exemplo, registando um “contrato inteligente”) no Blockchain, as outras partes na rede verificam-no e asseguram o seu lugar no registo. A informação está disponível para todos os usuários e ninguém pode alterá-la depois do fato, porque os dados precisam estar alinhados com as cópias que todos os outros possuem.

Os sensores do SweetSense podem rastrear com precisão a quantidade de água subterrânea retirada de qualquer bomba no sistema e transmitir essas informações para o Blockchain da IBM por meio de satélites, para que os dados fluam mesmo em locais remotos. áreas. No Blockchain, os usuários podem comprar e vender seus créditos de água, até mesmo registrando contratos inteligentes para comprar ou vender automaticamente. vender quando o preço for justo, e todos poderão ver quais bombas estão funcionando ou não, para onde a água está sendo bombeada e assim sobre.

Do Quênia à Califórnia

O sistema, desenvolvido em África, é uma bênção para as comunidades pastoris que dependem das águas subterrâneas da região. Para o Freshwater Trust, também parecia ter muito potencial para a Califórnia. Embora as pessoas possam não ligar imediatamente o Quénia à Califórnia, ambas as regiões dependem da agricultura e ambas dependem das águas subterrâneas.

Thomas já havia trabalhado com o Freshwater Trust no passado e eles viram uma oportunidade de colaborar.

“Porque o TFT estava tentando descobrir como ajudar os agricultores a realmente monitorar a água e como ajudar os agricultores a cumprir o Regulamento de Sustentabilidade das Águas Subterrâneas. Agir”, diz Thomas, “e o mais importante, como ajudá-los de uma forma que alivie a dor das novas regulamentações e crie incentivos de mercado para participando”.

Os criadores do projeto ficaram entusiasmados com a perspectiva do que chamam de “tecnologia reversa”. transferência”, de um sistema projetado no mundo em desenvolvimento que vem para ajudar a Califórnia, o coração do mundo da tecnologia.

“Acho que é fácil na cultura americana sentir que somos os melhores”, diz Johnson. “Porque nos disseram isso, ou já dissemos muito isso a nós mesmos. Há muitos lugares onde a inovação está acontecendo, e acho que a velocidade da tecnologia democratizou a origem de alguns desses avanços tecnológicos realmente interessantes.”

Dado o papel central da Califórnia na indústria tecnológica, há alguma ironia nisso, o grande exportador de inovação recorrendo a tecnologia de uma terra distante.

“A Califórnia é bastante tecnológica num sentido muito específico”, diz Johnson, “e isso geralmente não envolve agricultura. Portanto, acho que provavelmente há muitas áreas onde o mundo em desenvolvimento tem ensinamentos e inovações que podem ensinar isso ao mundo desenvolvido.”

O que este sistema IoT/Blockchain oferece é uma forma de regular o uso de águas subterrâneas que é transparente e incorruptível, o que é útil dado que os agricultores, seja no Quénia ou na Califórnia, podem ser cautelosos com o governo mandatos.

“Se conseguirmos criar um sistema que seja credível, que seja imutável e que mostre que, no geral, esse recurso, mês após mês, ano após ano, está a ser gerenciado de forma sustentável, mas dá aos usuários a privacidade e a segurança que eles precisam para realmente usar esse sistema”, diz Johnson, “agora estamos conversando."

“A legislação vai forçar a procura destes novos tipos de sistemas”, acrescenta, e assim organizações como a Freshwater Trust estão tentando “descobrir as coisas antes que todos voltem”. contra a parede …"

A Terra está ficando seca

As costas da humanidade podem ainda não estar pressionadas contra a parede, mas podemos senti-la a aproximar-se.

“Não temos água disponível durante todo o ano, em nenhum lugar do mundo, e isso está a tornar-se uma crise”, diz Thomas. “A seca está a agravar este problema, a procura está a exacerbar este problema e precisamos de garantir que a água está disponível onde e quando precisa de estar. E não poderemos fazer isso da maneira antiga”, acrescenta. “Não vamos apenas construir novas barragens novamente ou roubar toda a água das montanhas. Precisamos ser capazes de administrar a água onde ela está.”

A seca não prejudica apenas a agricultura. Uma declaração recente do Serviço Florestal do USDA afirma que 18 milhões de árvores morreram na Califórnia desde 2017, elevando o total de mortes desde 2010 para 149 milhões. Essas cascas se estendem por milhões de acres, um mar de gravetos esperando por uma faísca. A seca prolongada da Califórnia coincidiu com um aumento nos incêndios florestais, incluindo o Camp Fire de 2018, o incêndio mais mortal na história da Califórnia.

Serão necessárias políticas públicas robustas e inovação tecnológica para evitar desastres, e a Califórnia está a aproveitar ambos.

“Nós, como humanos, temos acesso a uma tecnologia quase divina neste momento”, diz Johnson. “Vamos ter um senso de urgência e tentar coisas e aplicar algumas dessas tecnologias onde elas são mais necessárias.”

Recomendações dos Editores

• Esqueça a Internet das Coisas. Aqui está o que IoT realmente significa