Una sostanza può essere presente in quantità molto piccole e risultare comunque chiaramente percepibile. Per capire un’emissione odorigena bisogna distinguere concentrazione chimica, concentrazione di odore e intensità percepita.
Se la concentrazione di una sostanza si riduce del 50%, anche l’odore si riduce del 50%?
La risposta più immediata sembrerebbe sì. In realtà, molto spesso non è così.
È uno degli aspetti che rende complessa la gestione delle emissioni odorigene industriali. Siamo abituati a descrivere le emissioni attraverso concentrazioni espresse in milligrammi per metro cubo, parti per milione o altri parametri analitici. Quando entra in gioco l’odore, però, alla quantità di sostanza presente si aggiunge un elemento diverso: la capacità del nostro sistema olfattivo di percepirla.
Le due cose sono collegate, ma non coincidono.
Una sostanza presente in concentrazione relativamente elevata può avere un contributo odorigeno modesto. Un’altra, presente soltanto in tracce, può invece caratterizzare l’intera emissione. Per questo affrontare un problema di odori guardando soltanto la concentrazione chimica può portare a conclusioni sbagliate.
Il primo passaggio è capire che stiamo misurando grandezze diverse.
Concentrazione chimica, concentrazione di odore e intensità non sono sinonimi
Quando un laboratorio misura una sostanza al camino, il risultato può essere espresso, per esempio, in mg/Nm³ oppure in ppm. Questa è una concentrazione chimica. Risponde a una domanda precisa: quanta quantità di quella determinata sostanza è presente nel gas?
È un dato fondamentale per verificare un limite autorizzativo, calcolare un carico massico o dimensionare un sistema di trattamento. Ma non dice automaticamente quanto quella sostanza sarà percepibile all’olfatto.
Nel campo degli odori viene utilizzata anche un’altra grandezza: la concentrazione di odore, normalmente espressa in unità odorimetriche europee per metro cubo, ouE/m³. La sua determinazione mediante olfattometria dinamica, secondo la norma EN 13725, si basa sulla presentazione a un panel selezionato di campioni progressivamente diluiti con aria neutra, fino a individuare la soglia alla quale l’odore diventa percepibile.
Il principio è molto diverso da quello di un’analisi chimica. Non si cerca una determinata molecola. Si valuta la miscela nel suo complesso attraverso la risposta dell’olfatto umano.
Esiste poi una terza grandezza: l’intensità dell’odore. L’intensità descrive quanto forte viene percepito un odore una volta che è presente sopra la soglia di percezione.
Anche in questo caso parliamo di qualcosa di diverso. Concentrazione chimica, concentrazione di odore e intensità rispondono quindi a tre domande differenti.
- Quanta sostanza è presente?
- Quanto deve essere diluita una miscela perché l’odore non venga più percepito?
- Quanto forte appare quell’odore?
Confondere queste domande significa spesso confondere anche le risposte.
Il punto decisivo è la soglia olfattiva
Per capire perché pochi milligrammi non significhino necessariamente poco odore bisogna introdurre il concetto di soglia olfattiva.
Ogni sostanza odorosa può iniziare a essere percepita al di sopra di una determinata concentrazione. Ma le soglie non sono uguali per tutte le molecole. Alcuni composti richiedono concentrazioni relativamente elevate prima che il nostro naso riesca a identificarne la presenza. Altri possono essere percepiti a concentrazioni estremamente più basse.
È il motivo per cui alcune sostanze solforate, alcune ammine, aldeidi e numerosi altri composti odorigeni possono risultare rilevanti anche quando rappresentano soltanto una piccola frazione della massa totale presente nell’emissione.
Il naso, in altre parole, non pesa le molecole. Le percepisce e lo fa con sensibilità molto differenti da sostanza a sostanza.
Le soglie olfattive, inoltre, non devono essere interpretate come costanti fisiche assolute. La loro determinazione ha una componente statistica e può dipendere dal metodo utilizzato, dalle caratteristiche del panel e dalla matrice nella quale il composto è presente. Questo spiega anche perché, consultando diverse fonti bibliografiche, si possano trovare valori di soglia non perfettamente coincidenti.
La soglia rimane uno strumento molto utile, ma deve essere utilizzata sapendo che cosa rappresenta e quali sono i suoi limiti.
Un composto poco concentrato può essere quello che sentiamo di più
Possiamo fare un esempio volutamente semplificato.
Immaginiamo che nell’emissione siano presenti due sostanze. La prima ha una concentrazione relativamente elevata, ma anche una soglia olfattiva elevata. La seconda è presente in concentrazione cento volte inferiore, ma possiede una soglia olfattiva migliaia di volte più bassa.
Se guardassimo soltanto i milligrammi per metro cubo, probabilmente concentreremmo l’attenzione sulla prima sostanza. Dal punto di vista odorigeno potrebbe invece essere la seconda a risultare dominante.
Per tentare di descrivere questo rapporto viene spesso utilizzato l’Odour Activity Value, normalmente indicato con la sigla OAV. In termini semplici, l’OAV confronta la concentrazione di una sostanza con la sua soglia olfattiva. Se la concentrazione aumenta rispetto alla soglia, aumenta anche il potenziale contributo odorigeno attribuibile a quella sostanza.
È uno strumento molto interessante perché consente di leggere un’analisi chimica con una prospettiva diversa. Non soltanto “quale composto è presente in maggiore quantità?”, ma anche “quale composto è presente in quantità significativa rispetto alla concentrazione alla quale il nostro olfatto riesce a percepirlo?”.
La differenza è sostanziale.
L’OAV aiuta a capire, ma non ricostruisce automaticamente l’odore
Qui nasce però un secondo possibile errore. Una volta calcolati gli OAV dei diversi composti, si potrebbe essere tentati di sommarli e considerare il risultato equivalente alla concentrazione di odore misurata mediante olfattometria.
Con miscele semplici l’approccio può fornire indicazioni utili. Le emissioni industriali reali, però, raramente sono semplici. Possono contenere decine o centinaia di composti differenti e, soprattutto, le molecole non vengono necessariamente percepite dal nostro sistema olfattivo in modo indipendente.
Possono verificarsi fenomeni di mascheramento, nei quali un composto riduce la percezione di un altro. Possono esserci effetti di dominanza, nei quali poche sostanze caratterizzano quasi completamente l’odore percepito. Possono verificarsi interazioni additive o, in determinate condizioni, effetti sinergici.
Il risultato è che l’odore complessivo di una miscela non può sempre essere ricostruito semplicemente sommando il contributo teorico delle singole molecole.
È uno dei motivi per cui analisi chimica e olfattometria non dovrebbero essere viste come tecniche concorrenti. Misurano cose diverse, e proprio per questo possono essere complementari.
L’olfattometria descrive la risposta complessiva della miscela. L’analisi chimica aiuta invece a capire quali sostanze siano presenti e, quando associata alle soglie olfattive, quali possano contribuire maggiormente al fenomeno.
Anche l’intensità non cresce in modo proporzionale alla concentrazione
Esiste poi un altro passaggio meno intuitivo.
Immaginiamo di raddoppiare la concentrazione di una sostanza odorosa. L’odore diventa due volte più forte?
Non necessariamente. La relazione tra concentrazione dello stimolo e intensità percepita dal nostro sistema sensoriale non è generalmente lineare.
La psicofisica ha descritto questa relazione attraverso modelli come la legge di Weber-Fechner e la legge di Stevens. Non è necessario entrare nelle formule per comprenderne la conseguenza pratica. La percezione umana non funziona come uno strumento analitico che restituisce una risposta direttamente proporzionale alla quantità di sostanza presente.
Un aumento molto importante della concentrazione può produrre un aumento relativamente contenuto dell’intensità percepita.
E, in direzione opposta, una riduzione significativa della concentrazione può non produrre una riduzione della percezione della stessa entità.
Questo aspetto diventa particolarmente importante quando si deve valutare il risultato di un intervento di abbattimento.
Dire che la concentrazione di un determinato composto è diminuita non significa ancora aver dimostrato, da solo, di quanto sia diminuito l’odore. Allo stesso modo, una riduzione della concentrazione di odore misurata in ouE/m³ non deve essere confusa automaticamente con una identica riduzione percentuale dell’intensità percepita.
Sono grandezze collegate. Non sono la stessa grandezza.
Quando questa distinzione diventa importante in uno stabilimento
La distinzione tra concentrazione chimica e odore diventa operativa in diversi momenti della vita di un impianto industriale.
Diventa importante durante la caratterizzazione iniziale di una sorgente, perché un’analisi focalizzata soltanto sui composti quantitativamente prevalenti potrebbe trascurare quelli maggiormente odorigeni.
Diventa importante nella progettazione di un sistema di trattamento, perché la tecnologia deve essere scelta conoscendo quali sostanze devono realmente essere controllate.
Diventa importante durante il collaudo, quando bisogna decidere quali parametri misurare a monte e a valle dell’impianto.
E diventa ancora più importante quando un’azienda riceve segnalazioni di odore dal territorio pur disponendo di analisi chimiche apparentemente poco significative.
In tutti questi casi può emergere la stessa apparente contraddizione: “Le concentrazioni sono basse, ma l’odore si sente.” Dal punto di vista olfattivo, non è necessariamente una contraddizione. Può semplicemente significare che stiamo confrontando grandezze diverse.
Anche il punto nel quale si misura cambia la domanda
Esiste infine una distinzione importante tra sorgente e recettore.
Al camino possiamo caratterizzare ciò che viene effettivamente emesso. Possiamo misurare sostanze chimiche, concentrazione di odore, portata e quindi anche il flusso odorigeno associato alla sorgente.
A qualche centinaio di metri di distanza, presso un’abitazione o un altro ricettore, la domanda diventa diversa.
Tra il camino e il naso della persona intervengono diluizione atmosferica, vento, stabilità dell’atmosfera, altezza di emissione, edifici, discontinuità produttive e numerosi altri fattori.
La caratterizzazione della sorgente rimane quindi indispensabile, ma non deve essere confusa con la percezione finale sul territorio. Sono due parti dello stesso problema, ma non sono lo stesso dato.
La domanda corretta viene prima dello strumento di misura
Per questo, prima di decidere quale analisi eseguire, bisognerebbe chiarire quale domanda tecnica deve ricevere una risposta.
Se devo verificare il rispetto del limite autorizzativo di una determinata sostanza, serve una misura chimica di quella sostanza.
Se voglio caratterizzare il potenziale odorigeno complessivo di una miscela emessa da un camino, la concentrazione di odore mediante olfattometria può fornire un’informazione fondamentale.
Se devo capire quali molecole possano essere responsabili dell’odore, serve invece una caratterizzazione chimica sufficientemente approfondita, accompagnata dalla valutazione delle relative soglie olfattive e, quando utile, da tecniche specifiche di analisi sensoriale.
Se devo comprendere ciò che accade sul territorio, la sola analisi al camino non basta più e occorre collegare le caratteristiche della sorgente alle condizioni di dispersione e alla posizione dei recettori.
Non esiste quindi una misura che sostituisce tutte le altre. Esistono strumenti diversi che rispondono a domande diverse.
L’errore è cercare un unico numero capace di spiegare l’odore
Un’emissione odorigena è contemporaneamente un fenomeno chimico e un fenomeno sensoriale. Ignorare uno dei due aspetti significa perdere una parte dell’informazione.
L’analisi chimica è indispensabile per conoscere la composizione dell’emissione, verificare i limiti e progettare correttamente i sistemi di trattamento. L’olfattometria permette invece di valutare la miscela attraverso la risposta sensoriale. Le soglie olfattive e gli OAV possono aiutare a collegare questi due mondi, identificando i composti che potenzialmente contribuiscono maggiormente all’odore, ma nessuno di questi strumenti, utilizzato isolatamente, descrive tutto.
È questo il punto centrale.
Una concentrazione chimica bassa non significa necessariamente un odore debole. Una sostanza quantitativamente secondaria può essere olfattivamente determinante. Una riduzione della massa emessa non genera automaticamente una riduzione proporzionale della percezione. E una miscela non è sempre la semplice somma delle sostanze che contiene.
Quando si affronta un problema di odori industriali, quindi, la prima domanda non dovrebbe essere soltanto: “Quanto inquinante stiamo emettendo?”
Dovrebbe essere anche: “Quanto di ciò che stiamo emettendo è realmente percepibile e quali sostanze determinano quella percezione?”
Sono due domande diverse, ed è proprio dalla capacità di tenerle insieme che inizia una corretta ingegneria degli odori.
Articolo originale di Davide Pasini, redatto sulla base della sua esperienza nella progettazione e nell’analisi di impianti per il controllo delle emissioni industriali. Revisione editoriale a cura di Osservatorio Industria
