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Nuovi strumenti migliorano la qualità dell’aria in cabina e proteggono dagli inquinanti organici e dai livelli di ozono

La qualità dell’aria non è solo una preoccupazione di quando si sta all’aria aperta, ma è altrettanto importante negli ambienti interni, quando si sta a casa, si guida in auto o si vola in aereo. Alcuni ricercatori finanziati dall’UE hanno sviluppato nuovi strumenti per affrontare il crescente problema dell’inquinamento atmosferico nelle cabine degli aerei.

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Il progetto MACAO, finanziato dall’UE, ha introdotto microanalizzatori efficienti e precisi per rilevare e analizzare la circolazione dei vari inquinanti gassosi generati nelle cabine degli aerei o derivanti dai sistemi di condizionamento dell’aria. I nuovi strumenti sono in grado di monitorare i composti organici volatili (COV) nocivi e le concentrazioni di ozono a una velocità senza precedenti, comprese specie che non sono mai state rilevate prima.

La cabina di un aereo: una sorta di laboratorio di chimica

La cabina di un aereo può essere molte cose, ad esempio un salotto, uno snack bar, un cinema o un negozio duty-free, ma può anche essere lo spazio di un cocktail cumulativo di gas inquinanti. L’aria che si diffonde all’interno di un aereo è una combinazione di aria riciclata all’interno della cabina insieme ad aria esterna che viene compressa dai motori dell’aereo stesso. Quando l’aereo vola alto nei pressi dello strato di ozono, i COV, ma l’ozono in particolare, possono anche farsi strada nella cabina. Anche i sottoprodotti indesiderati della combustione del motore, quali gli ossidi di azoto, possono inquinare la cabina, mentre altri inquinanti provengono dall’interno della cabina stessa: l’etanolo delle bevande alcoliche può, ad esempio, evaporare e l’arredamento interno può rilasciare formaldeide. Tutti questi gas inquinanti rappresentano preoccupazioni per la salute e il comfort dei passeggeri e dell’equipaggio. L’esposizione prolungata a livelli elevati di ozono e COV può essere causa di mal di testa, nonché di problemi respiratori e cardiovascolari.

Analisi rapide e ad alta sensibilità

MACAO si è proposto di fornire un percorso per raggirare tali problemi. Il progetto ha sviluppato due strumenti analitici basati su dispositivi microfluidici per misurare le concentrazioni dei principali inquinanti atmosferici negli aerei. Un microanalizzatore misura le concentrazioni dei vari COV mentre l’altro le concentrazioni di ozono. Il progresso tecnico sul microanalizzatore dei COV è stato eccellente. Un analizzatore di benzene dotato di una nuova unità di pre-concentrazione è stato sviluppato e convalidato con successo in condizioni di laboratorio, dimostrando la capacità del prototipo di assorbire e desorbire le specie organiche mirate. «Lo strumento brevettato ha rilevato con successo concentrazioni di COV di 60 parti per milione con un campione di soli 20 ml di aria», osserva Stéphane Le Calvé, coordinatore del progetto MACAO e direttore di ricerca presso il Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS). Con un limite di rilevamento di 3,6 picogrammi, il nuovo dispositivo è circa da 40 a 260 volte più sensibile rispetto agli strumenti miniaturizzati portatili d’avanguardia (con limiti di rilevamento da 140 a 940 picogrammi). Uno dei vantaggi delle nuove tecnologie sviluppate è la rapidità dei tempi di campionamento e analisi. «Richiedendo solo una piccola raccolta dei campioni d’aria, i dispositivi riducono il tempo di campionamento a circa 4 minuti, prima dell’analisi che dura 10 minuti. Di fatto, è possibile condurre analisi della qualità dell’aria ogni 15 minuti», spiega Le Calvé. Ciò di particolarmente innovativo in MACAO è che fino ad oggi non esistevano strumenti adatti specificamente progettati per misurare i COV e le concentrazioni di ozono che circolano nell’ambiente della cabina. La possibilità di analizzare quantità molto ridotte di questi gas utilizzando dispositivi microfluidici è relativamente recente. Il team di MACAO cerca ora di migliorare ulteriormente i microanalizzatori e integrare software più potenti per renderli completamente automatici e più robusti. Tutti questi fattori sono essenziali per una dimostrazione in condizioni di volo reali.

Parole chiave

MACAO, composti organici volatili (COV), ozono, inquinante, cabina dell’aeromobile, qualità dell’aria, dispositivi microfluidici

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