L'attività di IIA-CNR nell'ambito del progetto è stata svolta con il duplice obiettivo sia di sviluppare sensori innovativi, a basso costo e utilizzabili, nell'ambito del progetto, all'interno di dispositivi portatili e sia di sviluppare e integrare un sistema ingegnerizzato di preconcentratore con rilascio termicamente controllato dei VOCs catturati dall'ambiente per favorire il riconoscimento dei composti eventualmente anche presenti a basse concentrazioni. Sono stati sviluppati e testati quindi sia sensori di tipo conduttometrico che gravimetrico basati su nanofibre polimeriche funzionalizzate con metallo-porfirine ed altri agenti chimici attivi, noti in letteratura per la loro capacità di interagire in maniera selettiva con le differenti classi chimiche di composti volativi presenti nell'ambiente. I sensori sono risultati essere altamente sensibili, veloci nelle interazioni con i gas e nel loro ripristino e con una selettività modulabile anche termicamente (uso di temperature di lavoro molto al di sotto di quelle necessarie per il funzionamento dei sensori commerciali a ossido metallico). Sono stati quindi montati su dispositivi sviluppati in laboratorio del CNR per misure di gas e VOCs in laboratorio e quindi su dispositivi portatili di tipo naso-elettronico (Università Tor Vergata) per misure in ambienti reali di lavoro. I risultati sono stati presentati in numerose conferenze internazionali anche in collaborazione con l'U.O. di Roma Tor Vergata e nel workshop conclusivo del progetto. Tale dispositivo sensoristico poteva essere integrato con il sistema ingegnerizzato di preconcentratore progettato costituito da segmenti di colonna gas-cromatografica e organizzato secondo un'architettura particolare che ne potesse permettere una buona efficienza anche in pochi cm di lunghezza (35 segmenti in 5 mm di diametro). Tale struttura, dotata di un sistema pneumatico e di software a controllo remoto, ha dimostrato di poter lavorare sia come trappola selettiva per specifiche classi chimiche (nel nostro caso BTEXS) sia come sistema da utilizzare in misure quasi-real-time, dove la trappola, lavorando a rampe di temperature crescenti, è stata in grado di effettuare una separazione temporale tra vari composti appartenenti sia alla stessa classe chimica (benzene, toluene, p-xilene, stirene) che ad altre classi solitamente agenti da interferenti ambientali (etanolo, acetone) durante il monitoraggio. La peculiarità del dispositivo sviluppato è nel fatto che esso può essere integrato con matrici o array di sensori per ambienti complessi, ma può lavorare anche da solo se posizionato in ambienti di lavoro genericamente più controllati. I risultati di questo studio sono stati presentati al workshop conclusivo e sono attualmente oggetto di lavoro per pubblicazione scientifica.
Relazione Tecnico Scientifica Progetto BRIC INAIL ID12-2016: Progettazione e Sviluppo di un Sistema Sensoriale per la Misura di Composti Volatili e l'Identificazione di Microorganismi di Interesse Occupazionale
Macagnano A;Zampetti E;Avossa J;Capocecera A;De Cesare F;Cecinato A;Balducci C
2019
Abstract
L'attività di IIA-CNR nell'ambito del progetto è stata svolta con il duplice obiettivo sia di sviluppare sensori innovativi, a basso costo e utilizzabili, nell'ambito del progetto, all'interno di dispositivi portatili e sia di sviluppare e integrare un sistema ingegnerizzato di preconcentratore con rilascio termicamente controllato dei VOCs catturati dall'ambiente per favorire il riconoscimento dei composti eventualmente anche presenti a basse concentrazioni. Sono stati sviluppati e testati quindi sia sensori di tipo conduttometrico che gravimetrico basati su nanofibre polimeriche funzionalizzate con metallo-porfirine ed altri agenti chimici attivi, noti in letteratura per la loro capacità di interagire in maniera selettiva con le differenti classi chimiche di composti volativi presenti nell'ambiente. I sensori sono risultati essere altamente sensibili, veloci nelle interazioni con i gas e nel loro ripristino e con una selettività modulabile anche termicamente (uso di temperature di lavoro molto al di sotto di quelle necessarie per il funzionamento dei sensori commerciali a ossido metallico). Sono stati quindi montati su dispositivi sviluppati in laboratorio del CNR per misure di gas e VOCs in laboratorio e quindi su dispositivi portatili di tipo naso-elettronico (Università Tor Vergata) per misure in ambienti reali di lavoro. I risultati sono stati presentati in numerose conferenze internazionali anche in collaborazione con l'U.O. di Roma Tor Vergata e nel workshop conclusivo del progetto. Tale dispositivo sensoristico poteva essere integrato con il sistema ingegnerizzato di preconcentratore progettato costituito da segmenti di colonna gas-cromatografica e organizzato secondo un'architettura particolare che ne potesse permettere una buona efficienza anche in pochi cm di lunghezza (35 segmenti in 5 mm di diametro). Tale struttura, dotata di un sistema pneumatico e di software a controllo remoto, ha dimostrato di poter lavorare sia come trappola selettiva per specifiche classi chimiche (nel nostro caso BTEXS) sia come sistema da utilizzare in misure quasi-real-time, dove la trappola, lavorando a rampe di temperature crescenti, è stata in grado di effettuare una separazione temporale tra vari composti appartenenti sia alla stessa classe chimica (benzene, toluene, p-xilene, stirene) che ad altre classi solitamente agenti da interferenti ambientali (etanolo, acetone) durante il monitoraggio. La peculiarità del dispositivo sviluppato è nel fatto che esso può essere integrato con matrici o array di sensori per ambienti complessi, ma può lavorare anche da solo se posizionato in ambienti di lavoro genericamente più controllati. I risultati di questo studio sono stati presentati al workshop conclusivo e sono attualmente oggetto di lavoro per pubblicazione scientifica.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
