Un sensore di pH autonomo e dotato di autocalibrazione per le reti di risorse idriche
La misurazione chimica più importante per la qualità dell’acqua è quella del pH, ma i sensori esistenti in grado di rilevarla risentono della deriva dell’elettrodo di riferimento e degli elevati costi di manutenzione. Con l’andare del tempo, tale deriva dell’elettrodo di riferimento porta a misurazioni sempre meno affidabili ed è per questo che la maggior parte degli attuali sensori con elettrodi iono-selettivi non può essere utilizzata per il monitoraggio a lungo termine, senza la necessità di frequenti e impegnative calibrazioni. Quindi non è possibile il loro impiego autonomo nelle reti di sensori intelligenti per fornire misurazioni precise. Il progetto pHenom, finanziato dall’UE, ha affrontato questa sfida sviluppando una nuova generazione di sensori di pH, che integra una tecnologia di calibrazione di riferimento. «Sappiamo di non poter interrompere la deriva, in quanto è insita nel sensore, ma abbiamo ottenuto una nuova modalità di monitoraggio, dotando il sensore della funzione di autocalibrazione», afferma Steven Gahlings della PMI ANB Sensors e coordinatore del progetto pHenom.
Problema di deriva risolto
La tecnologia «iRef», brevettata da ANB, introduce un sensore di pH che non richiede calibrazione manuale e che, nel corso dell’utilizzo, non risente della deriva dell’elettrodo di riferimento grazie all’aggiunta di un secondo elettrodo nella camera di riferimento. Questo elettrodo di riferimento per il monitoraggio misura periodicamente le derive dell’elettrodo di riferimento e provvede automaticamente alla compensazione della misurazione del pH. «Così facendo, iRef elimina la deriva del riferimento e quindi la necessità della calibrazione manuale», spiega Gahlings. I ricercatori hanno sviluppato un prototipo del sistema iRef integrabile negli elettrodi commerciali a vetro, che hanno rappresentato il metodo standard per misurare il pH fin dagli anni ’20 del secolo scorso. I test hanno dimostrato che la risposta di iRef è sufficientemente accurata per calibrare l’elettrodo a vetro e che la tecnologia può funzionare indipendentemente dalle alterazioni nell’ambiente della camera di riferimento, anche quelle più estreme come la presenza di sostanze inquinanti.
Un risultato intelligente
Con iRef, la calibrazione avviene in modo autonomo, il che significa che non è più necessaria la calibrazione manuale e che i sensori di pH possono essere implementati facilmente nella rete di risorse idriche. Secondo Nathan Lawrence, inventore di pHenom e amministratore delegato di ANB Sensors: «pHenom è un sensore di pH che per acquisire misurazioni deve essere semplicemente acceso e messo in acqua». La tecnologia iRef permette la conversione dei convenzionali elettrodi a vetro commerciali in sensori di pH intelligenti. I sensori possono essere installati in laghi e fiumi, infrastrutture di approvvigionamento idrico, serbatoi, condotte e impianti di trattamento delle acque reflue e sono collegabili in rete per una migliore gestione dell’approvvigionamento idrico e del monitoraggio ambientale dell’Europa. Inoltre, con questi sensori è anche possibile monitorare l’ambiente marino e persino lo stomaco dei bovini. Il progetto pHenom introduce il primo sensore di pH senza calibrazione manuale intelligente, adatto per il collegamento in rete e compatibile con l’IoT, che consente ad aziende e agenzie finanziate dal governo di impiegare le loro scarse risorse di gestione del monitoraggio in modo molto più efficiente, risparmiando così tempo e denaro. Gahlings conclude: «L’aspetto migliore di pHenom è che tutti i nostri interlocutori, dai produttori di sensori di pH con elettrodi a vetro fino agli utenti finali, si sono dimostrati entusiasti per la rivoluzionaria tecnologia iRef e per il modo in cui risolve un problema vecchio 100 anni, introducendo un sensore di pH degno del XXI secolo».
Parole chiave
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