Sensore di qualità dell'aria: quali misurazioni contano davvero?

All'inizio del 2024, TEQOYA offre ai propri clienti la possibilità unica di misurare la qualità dell'aria che respirano. Pierre Guitton, cofondatore di TEQOYA, startup fondata nel 2015, è da anni in prima linea nello sviluppo di purificatori d'aria basati su tecnologie sicure per la salute ed energeticamente efficienti, come l'ionizzazione senza ozono e l'e-filtrazione. Quali parametri specifici analizza il vostro sensore di qualità dell'aria S1?

La prima versione del nostro sensore di qualità dell'aria valuta i seguenti parametri:

• Umidità: Un livello ottimale è compreso tra il 40 e il 60 %. Un'umidità troppo bassa può causare irritazioni delle vie respiratorie, mentre un'umidità superiore al 60 % favorisce la crescita di muffe, i cui spori si diffondono nell'aria e rappresentano una delle principali fonti di allergeni negli ambienti chiusi. Un'umidità elevata favorisce anche la proliferazione di batteri e acari della polvere, aumentando così il rischio di malattie respiratorie.¹
• Temperatura: Un parametro misurato da decenni, fondamentale per il benessere e il comfort.

È importante analizzare questi due criteri congiuntamente, poiché sono strettamente correlati tra loro. Un'umidità elevata associata a temperature alte favorisce in modo particolare la crescita di microrganismi.

• Particelle fini e ultrafini: L'indicatore PM2.5 è la misura standard dell'inquinamento da particolato nell'aria atmosferica e indica la massa delle particelle inferiori a 2,5 micrometri per unità di volume. Il nostro sensore S1 mostra il livello PM2.5 e fornisce anche i valori di concentrazione in massa per PM1.0 e PM10 nell'applicazione AirObserver. Le particelle più fini penetrano più in profondità nel nostro organismo, raggiungendo le vie respiratorie e il flusso sanguigno. Le particelle PM1.0 sono quindi più pericolose, ma anche particolarmente difficili da misurare. 

Il vostro nuovo sensore di qualità dell'aria introduce una metodologia di valutazione innovativa con un indicatore unico. Può spiegare il perché?

La metodologia più comune per i dispositivi di analisi della qualità dell'aria è la misurazione della massa delle particelle, come appena descritto. Abbiamo tuttavia identificato questo approccio come inadeguato per valutare accuratamente la qualità dell'aria interna. Le particelle più dannose sono spesso di dimensioni submicroniche e contribuiscono in modo minimo alla massa totale. Un indicatore basato sulla massa sovrastima quindi le particelle più grandi e meno pericolose, sottovalutando la presenza di quelle più fini e più nocive — introducendo un bias nella valutazione del rischio reale.

Nel caso delle misurazioni PM2.5, ad esempio, le particelle vicine a 2,5 micrometri vengono sovrarappresentate rispetto a quelle vicine a 0 micrometri. Questa disparità è ancora più pronunciata per le particelle PM1.0: le particelle inferiori a 0,5 micrometri costituiscono il 90 % di tutte le particelle sotto 1 micrometro, ma vengono appena rilevate quando la massa è l'unità di misura.

Per risolvere questo problema, TEQOYA misura e analizza il numero di particelle, non la loro massa. Questo approccio cambia radicalmente la prospettiva e fornisce una valutazione molto più precisa e pertinente dei rischi per la salute dell'aria misurata.

Al di là di alcuni costosi monitor professionali progettati per usi specifici, la tecnologia disponibile per i dispositivi consumer fatica a misurare con precisione le particelle inferiori a 0,5 µm. Come avete tenuto conto di questo fattore?

La missione di TEQOYA è permettere a tutti di valutare e migliorare la qualità dell'aria che respirano. La tecnologia di misurazione che utilizziamo è la migliore nel mercato dei microsensori — ed è anche francese! Abbiamo scelto il sensore offerto da Tera Sensor, riconosciuto dall'organizzazione americana AQMD² come capace di misurare le particelle in modo altrettanto efficace di uno strumento di riferimento professionale, ma a un costo 1.000 volte inferiore. Questo vale sia per le tre concentrazioni in massa tradizionali (PM1.0, PM2.5 e PM10) sia per il numero di particelle in tre fasce dimensionali (da 0,3 a 1 micrometro, da 1 a 2,5 micrometri, da 2,5 a 10 micrometri).

Nonostante il costo mille volte inferiore, rimane una tecnologia all'avanguardia — ed è per questo che il nostro sensore di qualità dell'aria ha un prezzo di 149 € IVA inclusa. Per mantenere questo budget accessibile ai consumatori privati, abbiamo adottato il seguente approccio:

• Abbiamo integrato nel nostro sensore il miglior sensore "consumer" sul mercato in grado di fornire un conteggio affidabile delle particelle. Purtroppo, la tecnologia utilizzata da questo tipo di sensore non consente il rilevamento di particelle inferiori a 0,3 micrometri, in particolare delle particelle ultrafini.
• Su questa base, ci siamo affidati alla ricerca scientifica internazionale per stimare la quantità di particelle ultrafini a partire dalla misurazione delle polveri sottili: circa 200 studi hanno misurato il numero di particelle per fascia dimensionale in situazioni realistiche. L'analisi di questi studi ci ha permesso di stabilire una regola per calcolare la quantità di particelle ultrafini. Abbiamo completato questa revisione della letteratura con misurazioni nel nostro laboratorio.
• Questa stima delle particelle ultrafini viene poi confrontata con le soglie di qualità iniziali fissate dall'OMS nel 2021 per queste particelle, fornendo ai nostri clienti un indicatore della qualità dell'aria.

I risultati visualizzati dal nostro sensore di qualità dell'aria sono il frutto di un triplice approccio: l'elevata performance del sensore, la calibrazione scientifica dei risultati e il confronto con i valori soglia forniti da autorità riconosciute in materia di qualità dell'aria e impatti sulla salute.

Il vostro sensore di qualità dell'aria misura le polveri sottili, la temperatura e l'umidità, ma non la CO2, la formaldeide o i COV (Composti Organici Volatili). Per quale motivo?

Ci sono due ragioni distinte per queste scelte.

La CO₂ è l'indicatore per eccellenza degli ambienti confinati: la sua concentrazione aiuta a valutare il rischio di accumulo di umidità e inquinanti interni (COV, particelle, microrganismi, ecc.). Influisce sulle nostre prestazioni cognitive (si veda il nostro articolo sulla qualità dell'aria e la produttività) e può scatenare attacchi d'asma in ambienti chiusi a livelli superiori a 1.000 ppm.

Tuttavia, il suo pericolo è relativamente controllabile: è sufficiente seguire le raccomandazioni dell'OMS e dell'ADEME di ventilare aprendo le finestre almeno due volte al giorno. Le tecnologie per i sensori CO2 esistono ma sono costose per una misurazione affidabile. Fedeli al nostro approccio di offrire solo prodotti di qualità, abbiamo scelto di non integrare una misurazione CO2 piuttosto che includerne una di scarsa qualità.

Per quanto riguarda la formaldeide e i COV in generale, il principio guida rimane lo stesso: offrire prodotti tecnicamente solidi e affidabili a prezzi accessibili. Attualmente la misurazione dei COV non distingue efficacemente tra i diversi tipi di inquinanti. Stiamo quindi sviluppando un sensore di qualità dell'aria che ne monitorerà la concentrazione, ma dobbiamo prima avanzare la tecnologia per offrire l'affidabilità che i nostri clienti si aspettano da noi.

Come può un cliente privato, senza una formazione scientifica, interpretare praticamente tutti questi calcoli?

I clienti non hanno bisogno di comprendere i calcoli dettagliati e i valori soglia per utilizzare il nostro sensore di qualità dell'aria a casa! Abbiamo implementato un sistema di codice colore, dal verde per un'aria di buona qualità al viola per un'aria malsana. La qualità dell'aria interna complessiva visualizzata dal monitor riflette sempre il livello di prestazione peggiore tra tutti i criteri misurati. In questo modo, che si tratti di un problema con le particelle di combustione o di un'umidità che pone un rischio di sviluppo di microrganismi e allergeni, l'utente sarà sempre informato.

Ecco un riepilogo delle unità di misura e delle soglie su cui si basa la visualizzazione della qualità dell'aria del monitor S1:

Piccolo glossario dei vari dispositivi che compongono il sistema di misurazione e purificazione dell'aria di TEQOYA:

• Sensore: Un dispositivo che analizza le caratteristiche dell'aria e conta le particelle.
• Piattaforma AirObserver: Un'applicazione dove è possibile accedere a tutti i dati del sensore (inclusi i dati storici), nonché alle informazioni sulla qualità dell'aria esterna.
• Monitor: Un dispositivo che gestisce la qualità dell'aria, combinando i dati del sensore di qualità dell'aria interna con le informazioni sulla qualità dell'aria esterna.
• Purificatore d'aria: Un dispositivo che rimuove gli inquinanti dall'aria. I purificatori d'aria TEQOYA utilizzano ionizzazione senza ozono ed e-filtrazione e sono disponibili in varie versioni in base alle dimensioni dello spazio e alle attività svolte. 

Fonti

1. Studio di E.M. Sterling pubblicato nel 1985 dall'ASHRAE
2. AQMD: La South Coast AQMD è l'agenzia di regolamentazione responsabile del miglioramento della qualità dell'aria in vaste aree delle contee di Los Angeles, Orange, Riverside e San Bernardino. La regione ospita oltre 17 milioni di abitanti, che rappresentano il 44 % della popolazione totale della California.
3. Linee guida OMS sulla qualità dell'aria — Guida sul numero di particelle.