Rilevare la qualità dell’aria con semplicità
Queste tecnologie offrono un’analisi esatta della composizione dell’aria in termini di sostanze chimiche e di contaminanti organici, senza il bisogno di ricorrere ad apparecchiature pesanti e costose. Per ottenere questi risultati, gli scienziati hanno utilizzato tre tecnologie brevettate, tra cui un sistema basato sulle dinamiche relative alla mobilità degli ioni adsorbiti sulla superficie e in grado di separare ciascuna componente gassosa. Queste tecnologie consentono ai sistemi di registrare un elevato livello di sensibilità e di selettività e rappresentano nel contempo una soluzione pienamente integrata, a basso costo e adatta alla produzione di massa. Sin dall’avvio del progetto, avvenuto nel settembre del 2013, sono state sviluppate due tecnologie. La prima si basa sul monitoraggio della qualità dell’aria interna in tempo reale con un rilevamento selettivo di ciascun tipo di composto organico volatile (COV) e della relativa concentrazione, attraverso sensori dotati di due circuiti. In un primo momento, il team di scienziati ha realizzato uno spettrometro su chip con una superficie sensibile che presenta un’affinità con le molecole da rilevare, sottoposte a un processo di ionizzazione preventivo. Oltre a questa superficie sensibile, un dispositivo a effetto di campo crea un campo dinamico e interattivo che sposta gli ioni in base alla relativa mobilità di superficie. Lo stesso dispositivo a effetto di campo genera un segnale elettrico attraverso un’interazione con le cariche superficiali che dipende dalla rispettiva collocazione. Successivamente, è stato sviluppato un circuito integrato per applicazioni specifiche (Application-Specific Integrated Circuit, ASIC) in grado di convertire il segnale proveniente dallo spettrometro e di garantire un processo di elaborazione digitale finalizzato all’estrazione dei modelli rappresentativi delle molecole da rilevare. L’avvio della produzione di questa tecnologia è previsto per la metà del 2016. A tal fine, gli scienziati hanno avviato una serie di collaborazioni con il settore edile, elettrico e dell’aerazione, che culmineranno nella finalizzazione del processo di industrializzazione dello spettrometro su chip prima della chiusura del progetto, prevista per il mese di agosto del 2016, nonché nell’organizzazione delle attività di sfruttamento commerciale, assistenza tecnica e divulgazione. Il sensore COV è destinato a tre diversi mercati: monitoraggio e controllo dei sistemi di aerazione degli edifici (destinati a uffici e utilizzi residenziali), veicoli (vano guidatore e passeggero) e sensori integrati negli smartphone. Il coordinatore del progetto IAQSENSE, Claude Iroulart, ha spiegato che il team si sta concentrando sull’utilizzo del sistema nel settore edile: “I nostri contatti industriali sono pronti per questa tecnologia”, spiega Iroulart, “Gli altri due segmenti necessitano invece di approcci diversi, di sistemi di integrazione e di attente considerazioni sui volumi”. L’esperto ritiene tuttavia che il sensore presenta un reale vantaggio sui prodotti comparabili disponibili sul mercato: “Il nostro sensore COV è un software programmabile caratterizzato da un livello di selettività intrinseco e, a tal proposito, è in grado di sostituire un’intera gamma di sensori offrendo, nel contempo, un livello potenziato di selettività e di sensibilità”. La seconda tecnologia sviluppata nell’ambito del progetto IAQSENSE, che offre un livello di rilevamento estremamente basso di minacce chimiche ed esplosivi, è adatto a varie applicazioni nel settore della sicurezza. Inoltre, questa tecnologia, basata sull’utilizzo di cantilever, ha dimostrato di possedere ottime capacità in termini di sensibilità e di riproducibilità industriale. Claude Iroulart ha spiegato che il suo team è alla ricerca di partner che si occupino degli sviluppi futuri di questa tecnologia e, nei prossimi mesi, prevede il lancio sul mercato del sensore a cantilever grazie alla sigla di un partenariato di alto livello indipendente dal progetto IAQSENSE. L’esperto ha inoltre messo in luce le principali sfide in termini di sviluppo tese a garantire il passaggio dei prodotti dalla fase di ricerca alla fase di commercializzazione. “Stiamo sviluppando una serie di sensori che si prestano a essere integrati nei sistemi creati da altri attori presenti sul mercato. Il processo prevede due principali sfide: sul piano dello sviluppo, la creazione di sensori in grado di garantire una connessione tra ricerca e industrializzazione per il mercato di massa e, sul piano della commercializzazione, il passaggio da una struttura orientata alla ricerca a un’organizzazione completamente commerciale e specializzata nell’assistenza tecnica con canali di distribuzione idonei.”
Parole chiave
Qualità dell’aria, nanotecnologia, qualità dell’aria interna
