Progetto ORSA
Il progetto di ricerca ORSA, sviluppato in partnership con la facoltà di Ingegneria di Catania e Kore di Messina, è un progetto per lo sviluppo di soluzioni per sistemi avanzati di monitoraggio energetico ed ambientale.
ORSA: Odour Recognition Spectral Analysis
ORSA è un progetto sperimentale innovativo (primo ed unico del suo genere) che ha come obiettivo primario la realizzazione di un sistema che permetta la ricerca, attraverso l’utilizzo combinato di tecniche di analisi termiche e spettrali, di elementi di correlazioni tra la riflettività spettrale di un oggetto e le sue proprietà odorigene.
Braga Moro si occuperà in primis di integrare l’intera soluzione ORSA fornendo, nel contempo, le piattaforme hw di controllo ed azionamento (anche per gli eventuali attuatori ed azionamenti di dispositivi elettromeccanici di inibizione odori) ed il sw di managment dei parametri ambientali che insieme alle componenti video spettrali e termiche (provenienti dai sensori e dalle telecamere) rappresenteranno l’insieme delle informazioni che andranno analizzate nell’intento principale dello stesso progetto. Dall’altra parte, un progetto come ORSA, consentirà alla Braga Moro di consolidare, da un lato, i progetti prototipali già sviluppati in ambito di “element management” ampliandone, dall’altro, il campo d’azione verso il mondo della visione artificiale.
I principali obiettivi del progetto sono:
- Sperimentare tecniche innovative per il rilevamento degli odori (analisi termico-multispetrale), utilizzando soluzioni tecnologiche già sperimentate in altri contesti operativi
- Definire delle “best-practices” per il rilevamento e l’abbattimento preventivo degli odori (cattivi)
- Migliorare (almeno in parte) la qualità e la vivibilità in aree complesse dove sono presenti insediamenti industriali e discariche
Oggi il fenomeno del “cattivo odore” rilevato nelle zone limitrofe alle piattaforme di selezione e messa in riserva dei rifiuti (c.d. discariche) rappresenta un tema molto sentito dalla cittadinanza, dalle amministrazioni e dagli enti preposti alla vigilanza ed al controllo (quali ad esempio l’Arpa).
Gli accorgimenti progettuali, spesso, non sono sufficienti da soli a gestire il fenomeno nella sua complessità; in tale contesto le attività di rilevamento, prevenzione ed abbattimento diventano, perciò, componenti fondamentali nella gestione dell’operatività delle stesse discariche.
In particolare, quest’ultimo aspetto, ha contribuito a sviluppare negli ultimi anni un settore in fortissima espansione grazie anche alla sperimentazione di nuove tecnologie e alla scoperta di agenti inibitori in grado di attenuarne “l’effetto”.
L’abbattimento degli odori è tuttavia una tecnica in prevalenza CORRETTIVA, ovvero che agisce quando il fenomeno si è già manifestato. Questo espone di fatto i “generatori di cattivi odori” (le discariche) a problematiche di gestione - che si tramutano spesso in pesanti sanzioni e in perdita di produttività (chiusura temporanea del sito).
Nasce, pertanto, l’esigenza di concentrarsi sulla ricerca di soluzioni che operino prevalentemente in ottica preventiva se non predittiva; soluzioni in grado, cioè di rilevare il fenomeno sin dalle prime manifestazioni in modo da poter “intervenire per tempo”.
Il progetto ORSA concentrerà pertanto la propria attività di Ricerca e Sviluppo nell’individuazione di soluzioni commerciali basate su moderne tecniche di Previsione e Predizione dei fenomeni.
Le soluzioni che si intende studiare e approfondire sono quelle basate sull’analisi spettrale.
La ricerca scientifica ha già dimostrato che l’assorbimento di radiazioni di ogni sostanza dipende (varia) in funzione della lunghezza d’onda (ovvero della frequenza).
Ne consegue che in corrispondenza dei “picchi di assorbimento” si possono innescare fenomeni termici che possono dare origine a cambiamenti di stato (vaporizzazione) che risultano essere la principale causa di un fenomeno odorigeno.
Osservare, pertanto, un’area dal punto di vista “spettrale” e correlarne i risultati con le risposte spettrali delle sostanze dal tono edonico elevato ci può dare un’indicazione sia qualitativa che quantitativa del livello di “cattivi odori” presenti in una determinata area.
Si sfrutta il fenomeno del tutto naturale per cui un oggetto investito da un fascio luminoso assorbe solo una parte della luce, mentre un’altra parte viene riflessa. La quantità di luce assorbita è quella le cui lunghezze d'onda sono uguali ai moti vibrazionali dei legami delle molecole che compongono la materia colpita. Una misura dello spettro di luce assorbita può, quindi, fornire informazioni uniche sull’ambiente che si stanno esaminando.
La tecnica che si vuole utilizzare nel progetto ORSA è quella che in letteratura è nota come "Spettroscopia NIR”.
Le lunghezze d'onda NIR (Near InfraRed”) vanno da 1,1 a 2.5 μm ed equivalgono alle energie con cui vibrano i gruppi caratteristici delle molecole organiche. L’analisi spettrale NIR risulta pertanto estremamente valida per individuare le sostanze organiche e fornire informazioni sia di tipo quantitativo che qualitativo. Essa si basa sulle seguenti caratteristiche fisiche:
- tutte le sostanze organiche evidenziano un vigoroso assorbimento nelle regioni dello spettro identificate dalle lunghezze d’onda 2.35 μm, 1.75 μm, e 1.35 μm (spesso anche nella regione a 1.2 μm).
- l’intervallo [0.25 μm - 2.5 μm] è, per numerosi composti organici una "spectral fingerprint region ". L’analisi in tale intervallo consente di identificare almeno il gruppo di appartenenza dei vari composti chimici
I vantaggi nell’utilizzo della spettroscopia NIR risiedono nel fatto che la superficie terrestre è a tali frequenze illuminata dal sole e l’atmosfera risulta essere in buona parte trasparente per questa banda della radiazione incidente.
Il progetto ORSA prevede pertanto di effettuare una misurazione delle emissioni odorigene attraverso un’analisi spettrale atta ad indentificare la composizione chimica della zona sotto esame.
La potenzialità osmogena (generazione di odore) di un composto dipende sicuramente da fattori soggettivi (fisiologici e psicologici) di cui occorre tener conto. Ma dipende anche da altri fattori misurabili di tipo:
- Oggettivo (proprio della sostanza):
- Volatilità: La volatilità dei composti, quantificabile in termini di tensione di vapore, è un parametro fondamentale nella stima della capacità di una sostanza di causare un odore.
- Solubilità: Un odore può essere rilevato solo quando una molecola gassosa si dissolve nella mucosa olfattiva e riesce a legarsi ad un recettore.
- Intensità: L’intensità è una misura della grandezza della sensazione che lo stimolo genera ed è chiaramente dipendente dall’odorante e dall’individuo che lo avverte.
- Ambientale (temperatura, pressione, umidità dell’aria, vento)
La misura e la correlazione dei parametri oggettivi ed ambientali dovrà consentire al progetto ORSA di percepire in anticipo l’insorgenza di problematiche (la cosiddetta “Soglia di percettibilità”) legate alla generazione di “cattivi odori” e di prendere per tempo le necessarie contromisure. Tali misure verranno effettuate con strumentazione di elevata qualità, utilizzando le più moderne tecnologie oggi disponibili. In particolare:
- la mappatura spettrale del territorio verrà effettuata con telecamere ad altissima risoluzione in modo da rendere massimo il livello di discriminazione delle sostanze;
- la mappatura termica del territorio verrà effettuata con telecamere termiche con rilevamenti assoluti in modo da consentire una rilevazione assoluta della temperatura
- l’acquisizione dei dati dovrà essere effettuata da punto di osservazione perpendicolare, verrà pertanto sperimentato l’utilizzo di droni per questo tipo di necessità