Quei rilevatori di gas che salvano vite e ambiente

I rilevatori di gas sono molto importanti non solo per la sicurezza delle persone, ma anche per evitare danni all’ambiente

Si fa presto a dire gas… ce ne sono di tanti tipi, alcuni dei quali fondamentali per la vita (l’aria, per esempio, è una miscela di gas e vapori), ma ce ne sono invece, e molti, tossici, velenosi, infiammabili o esplosivi. Per riuscire a difendersi in qualche modo dall’azione di questi gas nocivi i sensori di rilevazione sono davvero preziosi. In pratica i rilevatori di gas sono dei “nasi” che, a seconda della tecnologia applicata, captano la sostanza pericolosa e, se questa fuoriesce dall’ambiente in cui si trova o aumenta la sua percentuale nell’aria, avvertono tramite un segnale d’allarme. C’è chi quei sensori li progetta e li produce: l’esempio è la Sensitron, azienda italiana specializzata nel settore. Ed è proprio il titolare, Giacomo Frigo, a illustrarci nello specifico alcuni parametri utili da conoscere, come quello dei limiti di pericolosità dei gas tossici, denominati TLV (Valori limite di Soglia): «indicano, per ogni sostanza chimica, le concentrazioni atmosferiche alla quali si ritiene che la quasi totalità dei lavoratori possa rimanere esposta, ripetutamente, giorno dopo giorno, senza subire effetti dannosi alla salute».

I BENEFICI – L’impiego dei rivelatori di gas assicura molteplici benefici: la sicurezza e la protezione delle persone, la salvaguardia dell’ambiente grazie al costante monitoraggio delle emissioni e, non ultimo, il vantaggio economico che deriva dal controllo delle emissioni per scongiurare il danno economico derivante da eventuali perdite. Tra i vari pericoli evitati dai rilevatori c’è quello derivante dall’esplosione. Anche in questo caso esistono dei “limiti di esplosività” di un gas o dei vapori di un liquido che definiscono l’intervallo di concentrazione entro cui, se la miscela aria-vapore o gas infiammabile è opportunamente innescata (ad esempio da una scintilla), si verifica l’accensione della miscela.

Anche se qualche gas non è direttamente dannoso per la salute umana, alcuni possono essere nocivi per l’ambiente, contribuendo al cambiamento climatico. Nascono così le definizioni di GWP (Global Warning Potential) e di ODP (Ozone depletion Potential), indici del contributo all’effetto serra e del degrado della fascia di ozono che ogni gas può causare. Nell’ambito della sicurezza, in base all’ambiente in cui viene utilizzato il gas si identificano due aree principali: zone classificate potenzialmente esplosive e zone non classificate come tali. Le prime comprendono, per esempio, le industrie, gli stabilimenti offshore, depositi di gas GPL e altri gas infiammabili, magazzini di solventi; le seconde comprendono, invece, le zone residenziali, commerciali, i parcheggi auto.

«L’industria del rilevamento del gas gioca dunque un ruolo chiave nel consentire, agli utilizzatori finali, di adempiere ai propri obblighi di legge, proponendo diverse tecnologie utilizzate per il monitoraggio delle emissioni a seconda dell’area di utilizzo» spiega Frigo. Che enumera i principali gas da monitorare nell’ambito della sicurezza: rientrano, per esempio, gas infiammabili come metano, propano, butano; i gas tossici come l’anidride carbonica, il monossido di azoto, il monossido di carbonio. Ci sono poi alcuni gas in grado di ridurre o aumentare la quantità di ossigeno presente in un ambiente causando asfissia o iperossiemia. Nasce, quindi, la necessità di monitorare il livello di ossigeno presente in un ambiente.

LE TECNOLOGIE – Veniamo ora alle soluzioni tecnologiche utilizzate per la rivelazione dei gas. E qui si scopre che sono diverse: vi sono i semiconduttori, denominati anche sensori a stato solido MOS (Metal OxideSemiconductor), molto usati in passato per rilevare i gas. «Essi non sono selettivi di un singolo composto e sono meno precisi rispetto ad altri metodi a causa dell’ampia gamma di sostanze che possono essere assorbite dalla superficie del sensore» specifica il titolare della Sensitron.

I rilevatori di gas sono dei “nasi” che captano la sostanza pericolosa se fuoriesce dall’ambiente in cui si trova e avvertono tramite un segnale d’allarme

Vi sono poi i pellistori, ampiamente utilizzati per rilevare i gas infiammabili. Questi sensori funzionano bruciando il gas target; il calore generato produce una variazione della resistenza dell’elemento di rilevamento del sensore, proporzionale alla concentrazione di gas. I pellistori utilizzano una tecnologia catalitica che consente di avere migliori tempi di risposta e una miglior selettività del gas da rilevare. Altra soluzione è quella che comprende le celle elettrochimiche. Il loro funzionamento è basato sul passaggio di corrente dovuto alla differenza di potenziale elettrico tra i due elettrodi di cui è costituita la cella. Servono a rilevare idrogeno e ossigeno e gas tossici quali:

• monossido di carbonio: velenoso e molto insidioso in quanto inodore, fuoriesce dagli scarichi delle auto ed è il responsabile di molti casi di avvelenamento provocato da stufe e camini malfunzionanti;
• ossidi di zolfo e ossidi di azoto: sono inquinanti prodotti rispettivamente dalla combustione dello zolfo o da prodotti presenti nel carbone e nei prodotti petroliferi, e dalla combustione ad alta temperatura. Il secondo è tra i principali inquinanti dell’aria;
• acido solfidrico: dal caratteristico odore di uova marce, è estremamente velenoso;
• ammoniaca: molto usata in campo industriale, è però irritante e tossica.

Infine ci sono le soluzioni ottiche. Quella a infrarosso è la più innovativa per individuare la presenza di gas tossici e infiammabili. In generale, i sensori ottici per la rilevazione di gas permettono di rilevare in modo selettivo il gas di interesse.

IN FUTURO SPAZIO A LASER E A INFRAROSSI – Tra le nuove tecnologie in fase di sviluppo e che possono vantare un’elevata stabilità, vita e selettività, va segnalata la tecnologia laser e gli infrarossi. «È un sistema ad assorbimento di una radiazione non dispersiva emessa nella prima regione dell’infrarosso, ma, diversamente dalla consueta tecnologia infrarossi è caratterizzata da un’emissione maggiormente calibrata e un tempo di risposta molto più rapido» specifica Frigo. Il laser è utilizzato nell’ambito dell’oil and gas e nella ricerca e sviluppo mentre l’infrarosso è utilizzato anche per applicazioni industriali e prende sempre più piede anche nel residenziale.