Il rilevatore di rilevamento del gas misura i gas tossici / Gas-sensing detector gets measure of toxic gasses

Il rilevatore di rilevamento del gas misura i gas tossici / Gas-sensing detector gets measure of toxic gasses

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Un progetto finanziato dall’UE chiamato PASSEPARTOUT sta sviluppando un rilevatore di rilevamento dei gas che analizza più gas in tempo reale nelle città per aiutare a prevenire anomalie sanitarie causate dall’inquinamento atmosferico.

Questo nuovo sistema di monitoraggio della qualità dell’aria utilizza la tecnologia laser per rilevare la più piccola quantità di gas tossici in regioni grandi e densamente popolate.

Con più sensori collegati per formare una rete di analisi del gas, le unità possono individuare tracce di numerosi gas, tra cui biossido di azoto (NO2), biossido di zolfo (SO2), monossido di carbonio (CO), ozono (O3) e particolato in tempo reale in ambienti dinamici.

L’ Organizzazione Mondiale della Sanità stima che 4,2 milioni di persone  muoiano prematuramente a causa degli alti livelli di molecole di gas tossici e di particolato che inalano a causa dell’inquinamento atmosferico.

Attualmente, i metodi per valutare la qualità dell’aria negli ambienti urbani si basano su unità costose, grandi quanto un frigorifero. I sensori a basso costo si basano su reazioni chimiche, che sono imprecise e possono fornire letture errate.

Il progetto PASSEPARTOUT da 6,9 milioni di euro mira a fornire un rilevatore compatto con una comprensione completa dei tipi e delle concentrazioni di gas tossici ad un costo inferiore a 1.000 euro.

In una dichiarazione, il coordinatore del progetto PASSEPARTOUT, il dott. William Whelan-Curtin, ha affermato: “I sensori ottici iperspettrali PASSEPARTOUT in miniatura forniranno un approccio completo alla comprensione della qualità dell’aria urbana. Per avere una rete capillare e compiere passi significativi verso una città intelligente, gli attuali e costosi metodi non sono praticabili.

“Al momento, è difficile effettuare valutazioni accurate dell’aria urbana. La qualità dell’aria varia in modo significativo nel tempo, su brevi distanze e tra diverse aree di una città. I metodi di monitoraggio tradizionali faticano a catturare adeguatamente queste variazioni sfumate. Stiamo lavorando per fornire un sistema ad alta precisione ed eccellente risoluzione spaziale per rilevare NOx, SO2, NH3, CH4, CO, CO2 e nerofumo”.

Il sistema funziona utilizzando effetti fototermici e fotoacustici. Quando la luce laser colpisce un gas tossico, la molecola assorbe energia luminosa, emettendo una "firma" di calore che viene poi riportata al sistema che identifica quale è il gas nocivo e quanto ne è presente.

Il PASSEPARTOUT incorpora anche la tecnologia del diapason al quarzo, o spettroscopia fotoacustica avanzata al quarzo (QEPAS).

Il dottor Whelan-Curtin ha dichiarato: “QEPAS è particolarmente utile per il rilevamento e la quantificazione di gas in tracce in ambienti difficili. Utilizziamo un diapason al quarzo con una forte risonanza meccanica per rilevare i segnali generati dal campione di gas sopprimendo al contempo il rumore di fondo. Questo diapason rileva le onde acustiche generate dal gas mentre si riscalda e si raffredda. Il segnale viene quindi analizzato per determinare la concentrazione del gas target. Le lunghezze d’onda esatte del laser, o dei laser, possono essere regolate per corrispondere allo spettro di assorbimento caratteristico del gas target, il che significa che il nostro sistema rileva categoricamente gas specifici, come il monossido di carbonio od il biossido di zolfo”.

Il gruppo PASSEPARTOUT sta sperimentando la propria tecnologia in discariche, porti marittimi, presso l'Università di Bari, in Italia, e in una selezione di scuole a Cork, in Irlanda.

“Come parte del progetto, stiamo sviluppando un’app per smartphone per controllare la qualità dell’aria in tempo reale”, ha affermato la dott.ssa Whelan-Curtin. "In futuro, speriamo che questo possa essere integrato in Google Maps in modo che il tuo viaggio da e verso il lavoro o la scuola possa mostrarti non solo i punti caldi del traffico ma anche il percorso con l'aria più pulita."

ENGLISH

An EU-funded project called PASSEPARTOUT is developing a gas-sensing detector that analyses multiple gasses in real-time in towns and cities to help prevent health anomalies caused by air pollution.

This new air quality monitoring system uses laser technology to detect the smallest amount of toxic gasses in large, densely populated regions.

With multiple sensors connected to form a gas analysing network, the units can spot trace amounts of numerous gasses – including nitrogen dioxide (NO2), sulphur dioxide (SO2), carbon monoxide (CO), ozone (O3), and particulate matter – in real-time in dynamic environments.

The World Health Organisation estimates that 4.2 million people die prematurely from the high levels of toxic gas molecules and particulate matter they inhale from ambient air pollution.

Currently, methods for assessing air quality in urban environments rely on expensive, refrigerator-sized units. Low-cost sensors rely on chemical reactions, which are inaccurate and can give false readings.

The €6.9m PASSEPARTOUT project aims to provide a compact detector with a complete understanding of the types and concentrations of toxic gases at a cost of under €1,000.

In a statement, PASSEPARTOUT project coordinator Dr William Whelan-Curtin said: “The miniature PASSEPARTOUT hyperspectral optical-based sensors will provide a comprehensive approach to understanding urban air quality. To have a widespread network and to take meaningful steps towards a smart city, current, expensive methods are not feasible.

“At present, accurate assessments of urban air are difficult. Air quality varies significantly over time, over short distances and across different areas within a city. Traditional monitoring methods struggle to capture these nuanced variations adequately. We are working to provide a system with high precision and excellent spatial resolution to detect NOx, SO2, NH3, CH4, CO, CO2, and black carbon.”

The system works using photothermal and photo-acoustic effects. When the laser light hits a toxic gas, the molecule absorbs light energy, giving off a heat ‘signature’ that is then reported back to the system that identifies what the harmful gas is, and how much of it is present.

The PASSEPARTOUT also incorporates quartz tuning fork technology, or Quartz Enhanced Photo-Acoustic Spectroscopy (QEPAS).

Dr Whelan-Curtin said: “QEPAS is particularly useful for the detection and quantification of trace gases in challenging environments. We use a quartz tuning fork with a sharp mechanical resonance to detect the signals generated by the gas sample while suppressing the background noise. This tuning fork detects the acoustic waves generated by the gas as it heats and cools. The signal is then analysed to determine the concentration of the target gas. The exact wavelengths of the laser, or lasers, can be tuned to match the characteristic absorption spectrum of the target gas, meaning our system categorically detects specific gases, like carbon monoxide or sulphur dioxide.”

The PASSEPARTOUT team is trialling their technology in landfill sites, seaports, at the University of Bari, Italy,  and in a selection of schools in Cork, Ireland.

“As part of the project, we are developing a smartphone app to check air quality in real-time,” said Dr Whelan-Curtin. “In the future, we hope this can be integrated into Google Maps so that your journey to and from work or school can show you not just traffic hotspots but also the route with the cleanest air.”

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/gas-sensing-detector-gets-measure-of-toxic-gasses