Sistema multisensore protegge la salute e l’ambiente
Le finestre chiuse possono ridurre il consumo energetico di un edificio, ma questa situazione potrebbe portare a effetti negativi sulla salute di chi vive e lavora al suo interno. Questo è dovuto all’accumulo di sostanze chimiche provenienti da mobili, moquette, vernici e detergenti. La soluzione è rappresentata da un sistema di ventilazione intelligente ed efficiente in termini di costi che fornisce automaticamente aria fresca alle singole stanze come e quando necessario, che può essere adattato a luoghi specifici come uffici, scuole, ospedali o case private e persino a stanze specifiche. Questa sfida è stata accettata dal progetto SENSINDOOR (Nanotechnology based intelligent multi-sensor system with selective pre-concentration for indoor air quality control). I partner del progetto sono riusciti a sviluppare un microsistema basato sulla nanotecnologia per il monitoraggio selettivo di pericolosi COV, in modo da consentire una ventilazione controllata dalla domanda in ambienti al chiuso. “Il sistema altamente sensibile è in grado di rilevare pericolosi COV, soprattutto benzene, formaldeide e naftalene, a livelli di concentrazione pari a parti per miliardo (ppb) nell’aria interna selettivamente su uno sfondo complesso di altri gas organici e inorganici”, dice il coordinatore del progetto, il prof. Andreas Schütze. “Questo risultato è stato raggiunto da nuove tecnologie per strati sensibili al gas depositati mediante deposizione laser pulsata (pulsed laser deposition, PLD) su due piattaforme di microsensori: semiconduttori a ossidi metallici e transistor a effetto di campo basati sul carburo di silicio e sensibili al gas.” Questi sensori sono stati combinati con preconcentratori selettivi basati su materiali a struttura metallo-organica (metal-organic framework, MOF) depositati su micro piastre riscaldanti, che assorbono i gas bersaglio. L’integrazione di nuovi sensori per gas e del preconcentratore in un solo microsistema raggiunge livelli di sensibilità e selettività senza precedenti. Se la concentrazione di uno o più COV pericolosi è superiore a un limite specificato, il sistema di ventilazione si attiva automaticamente e dell’aria fresca viene introdotta per ridurre l’esposizione, garantendo in tal modo una buona qualità dell’aria. “Il portare su scala industriale tutte le tecnologie coinvolte, in particolare la deposizione degli strati PLD sensibili al gas e la calibrazione dei sensori, ha dimostrato il potenziale basso costo dei sistemi sviluppati e pertanto la loro redditività commerciale. Questo consentirà di installare dei sensori per la qualità dell’aria in ogni stanza per un controllo completo dei processi di ventilazione”, spiega Schütze. I ricercatori hanno anche lavorato assieme ad altri progetti nel campo della metrologia. Lo scopo era quello di affrontare il bisogno di standardizzazione nelle misurazioni dei COV e di definire degli standard e dei riferimenti affidabili per il confronto tra differenti soluzioni per i sensori. Questi standard sono essenziali per gli utilizzatori che non possono verificare le dichiarazioni fatte dai costruttori. Essi rappresentano anche un miglioramento per altri sensori presenti sul mercato che controllano la qualità dell’aria interna con un solo parametro totale per i COV. La tecnologia di SENSINDOOR è in grado di distinguere tra COV pericolosi e innocui. Secondo Schütze: “Le tecnologie che abbiamo sviluppato per la misurazione selettiva di gas nella gamma delle ppb avrà un impatto anche nei settori della sicurezza alimentare e della salute, come per esempio per la diagnosi di malattie acute e per lo screening dei tumori. Esse miglioreranno anche la sicurezza industriale dal momento che il benzene è una seria preoccupazione e i suoi valori limite di soglia stanno ora venendo ridotti drasticamente. Inoltre, queste tecnologie hanno delle applicazioni nella sicurezza per il rilevamento di esplosivi in luoghi pubblici come ad esempio stazioni dei treni, aeroporti e piazze del mercato.” SENSINDOOR contribuirà pertanto sia alla salute che alla sicurezza dei cittadini dell’UE, oltre a garantire maggiore benessere nelle abitazioni e nei luoghi di lavoro.
Parole chiave
SENSINDOOR, qualità dell’aria interna, rilevamento COV selettivo, deposizione laser pulsata, semiconduttore a ossidi metallici, transistor a effetto di campo basato sul carburo di silicio e sensibile al gas, struttura metallo-organica, preconcentratore