Applicabilità del PTR-MS al controllo degli odori negli impianti per il trattamento dei rifiuti

Nell’ambito del monitoraggio ambientale si sta imponendo all’attenzione del mondo scientifico una tecnica spettrometrica che ha mostrato interessanti potenzialità per la rivelazione dei composti volatili: la spettrometria di massa a trasferimento di protone (PTR-MS: Proton Transfer Reaction-Mass Spectrometry). Si tratta di un’originale realizzazione della ionizzazione chimica, proposta nel 1994 da Lindinger e collaboratori, che permette d’avere prestazioni spesso difficilmente ottenibili con altre tecniche. In particolare si caratterizza per la semplicità di esecuzione (la miscela da analizzare è inviata direttamente alla camera di reazione), per l’assenza di pretrattamenti e quindi per il ridotto rischio di artefatti sperimentali, per la velocità di esecuzione e la continuità di operazione che la rendono particolarmente adatta al monitoraggio in linea, per l’alta sensibilità (decine di ppt) e la buona riproducibilità e stima quantitativa delle concentrazioni. Presso l’unità operativa Tecnologia Alimentari e Microbiologia dell’Istituto Agrario di S. Michele all’Adige (TN), in stretta collaborazione con l’Università di Innsbruck dove il PTR-MS è stato proposto e realizzato, è da qualche anno in corso una continua attività tesa a definire e indagare possibili applicazioni in campo agroindustriale del PTR-MS. In particolare è stato dimostrato in vari contesti applicativi che da una parte è possibile avere interessanti e utili informazioni analitiche e quantitative e, dall’altra, che è possibile utilizzare il dato spettrale come fingerprint per la classificazione dei campioni o per la calibrazione su altri dati. La possibilità di prevedere con sufficiente accuratezza dati sensoriali ne è un esempio. Recentemente è stato dimostrato, in uno studio pilota applicato al settore ambientale, che da un lato esistono differenze interessanti e ragionevolmente giustificabili fra gli spettri misurati in ingresso e in uscita da un biofiltro indicando la possibilità di attuare un monitoraggio in linea e continuo dell’efficienza del biofiltro stesso e, dall’altro, che esiste una correlazione significativa fra dati di tipo sensoriale (olfattometria) e PTR-MS indicando la possibilità di avere una stima relativamente accurata della concentrazione d’odore dal solo dato strumentale. Il costoso e lento approccio olfattometrico, pur se irrinunciabile, potrà essere ridotto alle sole fasi di calibrazione e verifica. Riteniamo importante che le informazioni ottenute in questo studio siano portate alla conoscenza della comunità scientifica italiana e delle realtà tecnologiche ed economiche che gravitano attorno al problema del controllo dell’odore non solo negli impianti per il trattamento dei rifiuti ma più in generale in tutte le realtà dove l’emissione di composti volatili sia rilevante.

PTR-MS (Proton Transfer Reaction-Mass Spectrometry) is a novel mass spectrometric technique which shows interesting potentialities for the detection of volatile compounds in many fields and, in particular, in the case of environmental monitoring. Proposed by Lindinger and co-workers in 1994 it is based on the ingenious implementation of a variant of chemical ionisation leading to a performance superior to other methods. In particular it is characterized by the simplicity of the measuring process (the gas mixture is directly sent to the reaction chamber) and the absence of pretreatments (low risk of experimental artefacts). The possibility of measuring in a fast and continuous way on-line together with the high sensitivity (in the tens of ppt range) and the accurate estimation of absolute concentrations makes PTR-MS particularly suitable for on line monitoring of trace compounds. Lately the food science and technology unit of the Istituto Agrario di San Michele all’Adige (TN), thanks to a co-operation with the University of Innsbruck, has started a program to investigate possible applications of PTR-MS in the agroindustrial field. In particular it has been demonstrated that PTR-MS can, on the one hand, provide interesting and useful analytical and quantitative information and, on the other, that the spectral information can be used as a rapid and accurate fingerprint to be used for samples classification or for calibration with other techniques (e.g. sensory data). Recently we showed, in a pilot study dedicated to the environmental field, that there are interesting and reasonable differences among the PTR-MS measurements of the air entering and exiting a biofilter indicating the possibility of on line and continuous monitoring of the biofilter action. Moreover, we found a significant correlation between sensory (Olfactometry) and PTR-MS data indicating the possibility to assess odour concentration just by instrumental data. The time consuming and expensive olfactometric approach, although necessary, could be carried out just in the calibration and test phases. We believe that it is important to introduce our work to the Italian scientific community and to those interested in the technological and economical solution of the difficult problem of odour monitoring and control.