Che cos’è e a che cosa serve un naso elettronico?

L’olfatto è il senso che ci permette di percepire gli odori distinguendo le molecole nell’aria. Questo senso ha una grande importanza nella nostra vita, basti pensare al rilievo che ha avuto nell’aiutare l’umanità a distinguere il cibo putrefatto, ma anche nell’aiutarci a creare condizioni di vita più igieniche e salutari. Al giorno d’oggi, gli odori ci accompagnano tutto il giorno, dal piacevole profumo del caffè la mattina a quello meno gradevole di un treno affollato, fino al momento di un delizioso bagno serale con sali aromatici. In numerosi settori industriali è importante classificare gli odori, operazione che viene compiuta nella maggior parte dei casi, con squadre di “annusatori” professionisti. Essi sono in grado di descrivere e “tradurre in parole” le sensazioni provate dai propri nasi. Purtroppo le loro valutazioni non sono oggettive, mentre sarebbe molto utile poter contare su dispositivi in grado di dare responsi univoci e omogenei.

Imitare il nostro olfatto non è tuttavia una sfida facile, basti pensare che siamo in grado di distinguere fino a 8000 differenti sostanze basandoci sull’odore. Per alcuni composti, come ad esempio i mercaptani (la tipica puzza di uovo marcio), bastano solo due molecole diluite in un miliardo di molecole d’aria per farci percepire il loro sgradevolissimo odore! 

Negli ultimi anni sono stati sviluppati dei dispositivi artificiali, chiamati nasi elettronici, in grado di convertire l’interazione delle sostanze presenti nell’aria in un segnale elettrico. Di base, questi nasi artificiali sono costituiti da un sensore elettrochimico composto da un materiale sensibile, che va a interagire con le molecole di gas, e da un’elettronica capace di quantificare ed elaborare i segnali elettrici. Le caratteristiche più importanti per un sensore elettrochimico sono la sua sensibilità, la selettività a un particolare gas di specifico interesse e la capacità di ritornare alle condizioni iniziali una volta terminata l’esposizione alle sostanze. Il termine naso elettronico è stato coniato nel 1988 da Gardner e Bartlett definendolo come “uno strumento che comprendere un insieme di sensori elettrochimici con una parziale specificità con la capacità di riconoscere odori semplici e complessi”. Dotando il naso di un’intelligenza artificiale, possiamo imitare ciò che avviene nei nostri nasi, ovvero si può fare in modo che che gli odori vengano riconosciuti in base alla loro interazione con gli specifici recettori. Gli odori, al momento del contatto con gli elementi sensibili del naso elettronico, generano un segnale positivo, negativo oppure semplicemente non interagiscono. Creando un sistema in cui gli odori possono legarsi soltanto con un numero limitato di recettori e creando una “mappa” delle risposte elettriche con uno specifico odore, possiamo quindi riconoscerli. L’intelligenza artificiale deve poi essere in grado di unire i numerosi pezzi del puzzle e far comparire sul nostro schermo le informazioni che riguardo il profumo o il cattivo odore che il naso artificiale “sente”.

Gli sviluppi nel campo della chimica, della fisica, dell’ingegneria dei materiali, della scienza e della tecnologia tutta, porteranno nel futuro a produrre un naso elettronico capace di “sentire” gli odori come il nostro naso, o addirittura meglio. I nasi elettronici troveranno posto in numerosi settori industriali come nel controllo qualità e nella produzione, mentre nella quotidianità potranno essere utili nel settore medico e sanitario ed in generale nel nascente settore dell’internet delle cose, quest’ultimo strettamente collegato all’utilizzo di svariati sensori.

Immagine di copertina: Naso via vectortatu/Shutterstock