La boratorio R egionale per l’ I nnovazione nel controllo della qualità dell’ A ria

1. LaRIA Laboratorio Regionale per l’Innovazione nel controllo della qualità dell’Aria

2. problematiche ambientali Ricerca Industria LaRIA Sviluppo di sistemi innovativi

3. le tre linee tematiche Sensoristica (gas e polveri) Modellistica e Calcolo Remote Sensing

4. i tre task trasversali Monitoraggio Formazione Certificazione

5. sensoristica • Attività proposta • Sviluppo, industrializzazione e commercializazzione di strumentazione innovativa per il monitoraggio outdoor del Benzene e altri aromatici. • Sviluppo di una stazione per la determinazione simultanea delle frazioni PM10, PM2.5 e PM1 degli aerosol • Studio e fabbricazione di sensori di gas a base di ossidi semiconduttori nanostrutturati per applicazioni in campo ambientale, agro-alimentare, domestico e industriale. • Sviluppo di centraline complete integrate (CO, NOx, O3). • Utilizzo dei dati provenienti dai modelli di trasporto degli inquinanti in atmosfera. • Sviluppo di sensori chemoresistivi per il controllo della qualità dell’aria in ambiente urbano (CO,NOx,O3)

6. Vantaggi competitivi • Costo di installazione ridotto del 50% rispetto alla strumentazione analitica disponibile sul mercato • Costo di manutenzione ridotto del 80% • Permette la realizzazione di reti capillari di monitoraggio • L’utilizzo di tecnologie micro-sistemistiche permetterà la realizzazione di strumentazione miniaturizzata, a basso consumo energetico e caratterizata da prestazioni particolarmente elevate • La componentistica microlavorata può essere facilmente integrata all’interno di altre tipologie di strumenti Prototipo di micro gas-cromatografo palmare

7. Sviluppo di una stazione per la determinazione simultanea delle frazioni PM10, PM2.5 e PM1 degli aerosol Parametri meteorologici (RH, T) Aerosol in Filter PM10 Pump PM2.5 PM 1 Switch Valve Filter Data acquisition Pump La determinazione avviene rilevando con un sensore ottico la concentrazione degli aerosol a valle di ciascuno stadio separatore.

8. modellistica e calcolo • I modelli matematici di dispersione in atmosfera sono strumenti indispensabili per la gestione dell’ambiente urbano. • L’integrazione tra modelli e rete permette di: • fornire un quadro conoscitivo completo • individuare le cause dei fenomeni di inquinamento • discriminare il contributo delle varie sorgenti inquinanti • prevedere i livelli di inquinamento • fornire previsioni a breve termini di situazioni pericolose • evidenziare il rispetto o il superamento degli standard di qualità dell'aria • fornire un supporto tecnico per la predisposizione e verifica dei piani di risanamento I modelli di dispersione di inquinanti in atmosfera sono necessari per la progettazione delle reti di monitoraggio. Le simulazioni numeriche condotte mediante modelli matematici integrano ed interpretano in modo ottimale la base conoscitiva fornita dalle reti di monitoraggio.

9. Remote Sensing • Misure a terra dei contenuti colonnari di gas (O3, NO2, SO2, Formaldeide) • Obbiettivo: confronto/validazione del contenuto colonnare da satellite e da terra • Strumentazione: spettrometri DOAS in configurazione passiva Prodotto: contenuto colonnare nel PBL dei gas inquinanti Metodologia Strumentazione Spettrometri UV-Vis GASCOD type multiinput 290- 700 nm Ris 0.5 nm Camera CCD raffreddata con sistema Peltier

10. Analisi di dati da satellite (SCIAMACHY) per la definizione del contenuto colonnare troposferico e della stima delle concentrazioni al suolo di O3, SO2, NO2, Formaldeide. • Obbiettivo: fornire una stima delle concentrazioni al suolo dei gas misurati • Metodologia: confronto/validazione con misure da terra e modello ed utilizzo di una procedura di scaling Metodologia Risultati: stima delle concentrazioni a terra tramite procedure di scaling Applicazione della metodologia DOAS, del metodo Richter (Adv. Space. Res., 2002) e di confronti comparati con misure a terra per ricavare, dal livello 1, i valori di contenuto colonnare troposferico di NO2, SO2 , O3 e Formaldeide

11. Misure di concentrazione di gas al suolo con tecniche DOAS lungo percorsi orizzontali (O3, NO2, SO2, BTX , Formaldeide) • Obbiettivo: confronto/validazione con misure in situ ARPA-ER, ARPA-L, … • Strumentazione: spettrometri DOAS in configurazione attiva Strumentazione Sistema DOAS in configurazione attiva con percorso geometrico variabile Risultati

12. Sviluppo di strumentazione e metodologie DOAS di tipo innovativo (ricostruzioni tomografiche degli inquinanti gassosi da aereo o da terra) • Obbiettivo: realizzare un sistema di monitoraggio a remote sensing capace di eseguire una tomografia da aereo della porzione di atmosfera esaminata • Metodologia: sviluppo di modelli di calcolo innovativi e strumentazione avanzata da integrare sulla piattaforma CESSNA 147 Strumentazione: spettrometro GASCOD con ottica multi input Metodologia • Lavoro proposto: sviluppo di metodologia di calcolo da applicare a misure DOAS in configurazione multiscanning ottenute da piattaforma aerea. • Le simulazione con diversi angoli di misura saranno un input che ottimizza la configurazione strumentale

13. Misure da aereo con tecniche congiunte DOAS e LIDAR per la misura delle concentrazioni di gas (O3, SO2, NO2, Formaldeide) e polveri • Obbiettivo: fornire una mappatura degli inquinanti per un confronto con il modello multifase e per lo studio della variabilità dello strato di rimescolamento • Metodologia: metodo di calcolo tomografico e confronto/validazione con il modello multifase all’interno dello strato di rimescolamento

14. Parco aeroplani: Cessna 337A Super Skymaster Il Cessna 337 monta due motori Continental IO-360-C da 210 HP, ha una apertura alare di 11.58 m, un peso al decollo di 1905 Kg, parta un carico utile di 685 Kg, quota massima di volo di 6100 m, velocità massima di 322 Km/h e velocità minima di 106 Km/h. Per il decollo ed atterraggio richiede meno di 500 m

15. Piper PA30 Turbo Twin Comanche B Il Piper PA30B monta due motori Avco-Lycoming IO-320 B1A da 160 CV a 2700 giri al minuto, ha una apertura alare di 16.5 m, un peso al decollo di 1600 Kg, porta un carico utile di 608 Kg, quota massima di volo di 6100 m, velocità massima di 386 Km/h e velocità minima di 106 Km/h. Per il decollo ed atterraggio richiede meno di 350m

16. UAV Butterfly L’aeroplano automatico UAV Butterfly ha una apertura alare di 3.5 m, un peso massimo al decollo di 35 Kg con 4 Kg di carico utile, velocità massima di 120 Km/h, autonomia di volo di 3 ore, quota massima di volo 3000 m, corsa di decollo e atterraggio minori di 100 m e motore a due tempi da 4 HP. Ha capacità di volo autonomo

17. Sistema Mobile Integrato P r o f i l o v e n t o e d a r e o s o l i n q u o t a A n e m o m e t r o P M 2 . 5 S o n i c o ( s e n s o r e o t t i c o ) F l u s s i t u r b o l e n t i 0 m 1 P M 1 0 m i n i L I D A R ( s e n s o r e g r a v i m . ) 1 0 m e TropoGAS M i s u r e g r a v i m e t r i c h e 2 m m i n i S o d a r / R a d a r

18. Task Monitoraggio Urban Climatology and Meteorology

21. Applicazioni all’Industria Attraverso la zonazione dell’area urbana e la modellistica degli indici bio-climatici e’ possibile fornire alle industrie una mappatura utile sia per la progettazione dell’architettura urbana che per la valutazione e progettazione dei materiali che costituiscono le strutture architettoniche. E’ possibile, inoltre, studiare l’inserimento di nuove tipologie urbanistiche nelle città storiche preservandone la “vivibilità” e studiare il ripristino delle caratteristiche meteo-climatiche di aree urbane con nuovi interventi.

22. task Formazione ____ Certificazione

23. partecipanti Enti Ricerca ed Università interessate Aziende CNR-IBIMET CNR-IMEM (Parma) CNR-IMM UNIFE UNIPR UNITEC AGAC ARPA-ER CORAM CEIF CAE PROTEX (per indoor) Project Automation Carlo Gavazzi Space Da verificare: CESI (Pc), HERA, META, Province, Associazioni Industriali Regionali, ecc. Enti Ricerca ed Università interessate Aziende CNR-IBIMET CNR-ISAC ENEA UNIMORE UNIPR UNITEC AGAC Project Automation Carlo Gavazzi Space CESI Piacenza CAE Gibertini (Milano, collegata a Coop Bilancia ARPA Da verificare: HERA, META, Province, Associazioni Industriali Regionali, ecc. Sensoristica (gas e polveri) Parte GAS Parte POLVERI

24. partecipanti Enti Ricerca ed Università interessate Aziende CAE SIAP ELEN UNITEC CGS (Carlo Gavazzi Space) PROGEA ARPA-ER Da verificare: CESI (Pc), Project Automation CNR-ISAC CNR-IMM ENEA FIS (Pagnutti) UNIBO – DIEM Forlì UNIMORE (ma solo come supporto alla modellistica) UNIPR (da verificare) CGS- Unita' Remote Sensing, Bologna Enti Ricerca ed Università interessate Aziende CNR-IBIMET CNR-ISAC ENEA (PROT INN, CAMO, FIS) UNIMORE UNIPR AGAC ARPA-ER CGS (per tecnologie computazionali) Provincia di Bologna Da verificare: HERA, META, Comune di Bologna Remote sensing Modellistica e calcolo

25. Conclusioni La proposta è in progress, quindi è prematuro parlare di conclusioni. Quello che già in questa fase si può evidenziare sono le notevoli capacità innovative che una simile proposta può indurre nell’industria regionale nel settore ambientale, come pure nell’Analisi eControllo della Qualità dell’Aria