Una soluzione a sensori wireless per il monitoraggio dei gas a effetto serra
Sin dall’inizio della rivoluzione industriale, l’attività umana è causa di un drastico aumento della concentrazione atmosferica di anidride carbonica (CO2). I pozzi di carbonio, ovvero serbatoi, riserve naturali o di altro tipo che accumulano e immagazzinano gli inquinanti dell’aria e i gas serra, possono contribuire a ridurre la concentrazione di CO2 nell’atmosfera. Tra i principali pozzi di carbonio naturali presenti nel nostro pianeta vi sono le piante, l’oceano e il suolo. Le piante assimilano la CO2 dall’atmosfera per utilizzarla nella fotosintesi e una parte di questo carbonio viene trasferito al suolo quando esse muoiono e si decompongono. Gli oceani sono un sistema di stoccaggio della CO2 di importanza cruciale. «Il monitoraggio delle fonti e dei pozzi degli inquinanti atmosferici e dei gas a effetto serra non è più un’operazione puramente scientifica», spiega Leif Vogel, coordinatore del progetto WoRShIP e responsabile del reparto Innovazione e sviluppo presso l’azienda tedesca WoePal. «Il monitoraggio è diventato importante per svariate applicazioni. L’esposizione agli inquinanti dell’aria è un parametro fondamentale per valutare la salute e il benessere e anche le applicazioni agricole di prossima generazione puntano a monitorare i livelli di inquinamento e i cambiamenti che avvengono nelle concentrazioni dei gas serra». Nel mercato del monitoraggio di oggi è tuttavia presente una lacuna. I sensori a basso costo disponibili in commercio non sono sufficientemente sensibili, mentre quelli che lo sono hanno costi di distribuzione elevati per garantire una copertura su larga scala. D’altro canto, i satelliti sono in grado di fornire un’alta copertura spaziale, ma una risoluzione temporale e spaziale bassa.
Un’analisi dell’inquinamento di tipo wireless
Il progetto WoRShIP è stato avviato allo scopo di affrontare questa sfida, riuscendo a immettere sul mercato soluzioni di monitoraggio in grado di rispondere a una vasta gamma di esigenze a livello industriale, scientifico e sociale. La soluzione si basa su una tecnologia unica di rilevamento gassoso fotoacustico che è stata introdotta da WoePal. L’azienda ha individuato un’opportunità per applicare questa tecnologia a sistemi di analisi gassosa altamente sensibili di piccole dimensioni. Questi sistemi sono in grado di rilevare svariati gas a effetto serra e inquinanti atmosferici, nonché di analizzare i flussi e le concentrazioni dei gas serra. Ciò che rende unica questa tecnologia è che, combinata con protocolli di comunicazione quali Bluetooth e Wi-Fi, essa può essere utilizzata per costruire reti di sensori wireless accessibili in termini economici e persino essere adattata per realizzare sensori per gas indossabili. «Il progetto WoRShiP ci ha consentito di reclutare un nuovo addetto all’innovazione», afferma Vogel. «In tal modo abbiamo potuto affrontare aspetti legati al software e all’hardware rilevanti per arrivare a questo punto e siamo riusciti a creare una piattaforma software modulare, uno strumento necessario per sfruttare appieno i nostri nuovi sensori». Questa nuova piattaforma software può essere adattata allo scopo di affrontare vari scenari, che vanno dalla raccolta di dati collettivi e l’accesso a singoli sensori ad ampie reti di monitoraggio statico per le misurazioni dei flussi e il rilevamento delle perdite in relazione ai gas a effetto serra. È stata creata un’applicazione di presentazione per mettere in evidenza le capacità della piattaforma, un’operazione che ha comportato la simulazione di 1 000 sensori per gas volti a raccogliere all’incirca 4 500 000 singole misurazioni di temperatura, pressione, umidità relativa e concentrazioni di NO2.
Nuove applicazioni potenziali
Vogel e il suo team sono fiduciosi del fatto che la loro innovazione sarà infine sfruttata da una vasta gamma di utenti finali, tra cui singoli cittadini che utilizzano i sensori di inquinamento indossabili e progetti di monitoraggio su larga scala per la valutazione dei programmi di riduzione delle emissioni di carbonio. «Altre potenziali applicazioni includono l’agricoltura intelligente e il monitoraggio delle discariche», aggiunge. «Questa tecnologia apre inoltre nuove possibilità in campo scientifico, come il monitoraggio dei flussi gassosi in luoghi remoti e di difficile accesso». Le prossime fasi comprendono la costruzione di una piattaforma software pronta per il mercato e l’ulteriore sviluppo del prodotto software e di quello del sensore. «Il valore del progetto è stato inestimabile per la nostra strategia aziendale», osserva Vogel. «Come recita il detto, non si può gestire ciò che non si può misurare e la nostra speranza è che la tecnologia che abbiamo sviluppato contribuirà ad affrontare sfide quali i cambiamenti climatici e l’inquinamento atmosferico».
Parole chiave
WoRShIP, cambiamenti climatici, CO2, atmosfera, suolo, piante, inquinanti, aria