• cammino aperto
• tecniche spettroscopiche

La tesi si basa su un lavoro sperimentale che ha visto la messa a punto di un nuovo sistema di rilevamento a distanza di metano aerodisperso tramite laser.
L’obiettivo del progetto è stato quello di concepire un sistema da impiegare per la sorveglianza ambientale e delle discariche che producono biogas e in tutte le situazioni in cui si può avere dispersione in atmosfera di metano.
La tecnologia che si è utilizzata è un particolare tipo di laser TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy) a cammino aperto, che fornisce le concentrazioni medie del gas che si vuole rilevare (ad esempio CH4), misurando l’estinzione dell’intensità della radiazione laser a una data lunghezza d’onda, lungo un cammino ottico lineare che può arrivare fino ad almeno 30 metri.
Peculiarità dello strumento sono la dimensione ed il peso contenuti, caratteristiche che ci hanno permesso di installare il laser su di un mezzo aeromobile, al fine di effettuare le misurazioni dall’alto e monitorare un’area di interesse.
Si è quindi cercato di sfruttare le proprietà di questo tipo di TDLAS per offrire una tecnologia capace di un rilevamento in luoghi non facilmente accessibili e in grado di indagare ampie aree e lunghe distanze.
Questo sistema di misura assume così un ruolo importante come metodo per l’individuazione di emissioni diffuse e di fughe di gas.
La misura delle concentrazioni di metano diventa infatti di primaria importanza sia per scopi di sorveglianza di discariche, sia nel caso di dispersione da sorgente puntuale (ad es. rotture su reti di trasporto di gas naturale), al fine di rilevare le perdite (leak detection) e quindi intervenire rapidamente per impedire la fuga del gas.
Nel suo complesso, la tecnologia che ho sperimentato si pone come assoluta innovazione nel
settore del monitoraggio dell’atmosfera.

Il lavoro sperimentale si è articolato in più fasi:
• Verifica della funzionalità dello strumento in laboratorio. Si è utilizzata una cella per spettrofotometria IR di gas, di cammino ottico noto e stagna al metano, con finestre trasparenti alla frequenza operativa del TDLAS (1654 micrometri, NEARIR). La cella è stata riempita di una miscela di metano e azoto a pressione atmosferica e è stato variato il rapporto N2/CH4 per simulare diverse concentrazioni di metano, che si possono ritrovare in aria ambiente. Si sono effettuate diverse misure per tutto l’intervallo di linearità dato per lo strumento, ricostruendo la retta di concentrazione misurata vs concentrazione reale, per verificare la taratura, la linearità e la sensibilità dello strumento.
• Sono stati condotti specifici test in campo che simulassero le condizioni di emissione da una superficie areale o da un unico punto di emissione, in modo da verificare la rispondenza tra le specifiche fornite dello strumento e le sue effettive prestazioni. In questo caso è stato implementato il sistema di misura con un mezzo aeromobile, montando il sensore laser su un pallone aerostatico assieme a un sistema elettronico in grado di trasmettere le misure di concentrazione georeferenziate ad un pc posizionato a terra, effettuando così le misure dall’alto per monitorare l’area di interesse.