Sensoriemetodologie perilrilevamento diesplosivi

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Gloria Natali
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Sensoriemetodologie perilrilevamento diesplosivi Stefano Scaini Il rilevamento di esplosivi occultati negli abiti e nei corpi delle persone o nei più disparati luoghi, come veicoli, aeromobili,

1 Sensoriemetodologie perilrilevamento diesplosivi Stefano Scaini Il rilevamento di esplosivi occultati negli abiti e nei corpi delle persone o nei più disparati luoghi, come veicoli, aeromobili, bagagli, e corrispondenza, rappresenta una sfida difficile per la sicurezza civile Ipercorsi funzionali al rilevamento di esplosivi, in fase più o meno avanzata di sviluppo, sono principalmente tre; il primo metodo si basa sul rilevamento di tracce dei composti volatili degli esplosivi, siano essi in fase di vapore o di deposito secco sulle superfici. L utilizzo di una radiazione penetrante che, interagendo con un elemento caratteristico di un esplosivo, evidenzia un ben preciso segnale di ritorno, rappresenta il secondo percorso funzionale alla detection. Infine, il terzo metodo cosiddetto della piattaforma, si basa sull utilizzo organico di più percorsi, cercando una sinergia tra le diverse metodologie in modo da poter minimizzare quanto più possibile il rischio residuo legato al fallimento di un percorso singolo. La letteratura scientifica ha identificato ad oggi più di 100 categorie di esplosivi, focalizzando in particolare l attenzione, per favorirne la detection, su alcune loro caratteristiche quali geometria, densità, volatilità e 44

2 Generalmente i componenti degli esplosivi, oltre ad avere una densità molto elevata, contengono quantità di carbonio (moderata), azoto (da elevata a moderata) ed ossigeno (da molto elevata ad elevata) 45

Nanotecnologie nella produzione di sensori L impiego di speciali sensori per il rilevamento di esplosivi è sempre più frequente composizione elementare.

moderata) ed ossigeno (da molto elevata ad elevata).

ionica e i cosiddetti nasi artificiali o sniffers ; le indagini mediante tecnologie radiogene comprendono invece l impiego di raggi x, gamma e terahertz,

Basati sulla tipologia di misurazione ottenuta, i sensori per esplosivi sono suddivisi in vaste categorie quali, ad esempio, sensori elettrochimici, ottici,

3 Nanotecnologie nella produzione di sensori L impiego di speciali sensori per il rilevamento di esplosivi è sempre più frequente composizione elementare. Generalmente i componenti degli esplosivi, oltre ad avere una densità molto elevata, contengono quantità di carbonio (moderata), azoto (da elevata a moderata) ed ossigeno (da molto elevata ad elevata). Il rilevamento strumentale di esplosivi Esistono vari metodi per rilevare strumentalmente tracce in fase di vapore, come spettrometria di massa, mobilità ionica e i cosiddetti nasi artificiali o sniffers ; le indagini mediante tecnologie radiogene comprendono invece l impiego di raggi x, gamma e terahertz, nonché tecniche Raman di scattering e di risonanza nucleare quadripolare. Basati sulla tipologia di misurazione ottenuta, i sensori per esplosivi sono suddivisi in vaste categorie quali, ad esempio, sensori elettrochimici, ottici, basati sulla variazione di massa e biosensori. Sensori elettrochimici Questa tipologia di sensori, non appena elementi chimici interagiscono con gli elettrodi, provoca modificazioni nell ambiente attraverso cambiamenti nella corrente elettrica; essi si dividono in potenziometrici, L impiego di tecnologie radiogene Terahertz permette una detection molto efficace 46

Esempio di sensori elettrochimici per uso industriale amperometrici e conduttometrici.

Sensori basati sulla variazione di massa Tali sensori generalmente assorbono elementi e composti chimici su una superficie, segnalando all apparecchiatura impiegata per il rilevamento la conseguente

T, un limite di rilevamento inferiore a 100 parti per trilione (1.000.000.000.000.000.000)! Sensore a fibre ottiche digitale per uso industriale T.N.T. La preparazione del T.N.T. risale al 1863, ad opera del chimico tedesco Joseph Wilbrand.

4 Esempio di sensori elettrochimici per uso industriale amperometrici e conduttometrici. Possono essere utilizzati con successo nel rilevamento in ambiente marino di esplosivi ad alto potenziale come il T.N.T. e tutti i materiali esplodenti nitroaromatici allo stato solido o semi-solido. Sensori basati sulla variazione di massa Tali sensori generalmente assorbono elementi e composti chimici su una superficie, segnalando all apparecchiatura impiegata per il rilevamento la conseguente variazione di massa. Un particolare tipo di sensori chiamati SAW, basati sulla massa ed impiegati esclusivamente per la detection di esplosivi, hanno dimostrato, relativamente al D.N.T, un limite di rilevamento inferiore a 100 parti per trilione ( )! Sensore a fibre ottiche digitale per uso industriale T.N.T. La preparazione del T.N.T. risale al 1863, ad opera del chimico tedesco Joseph Wilbrand. Il T.N.T., ovvero trinitrotoluene comunemente conosciuto anche col nome di tritolo, è un nitrocomposto esplosivo e si presenta, a temperatura ambiente, come un solido cristallino color giallo pallido, insolubile in acqua ed assai poco igroscopico. Molto stabile in forma pura e capace di conservarsi per lungo tempo, è insensibile agli urti e alle sollecitazioni in genere; necessita di un detonatore per essere stimolato adeguatamente dal punto di vista energetico e la sua velocità di detonazione è di poco inferiore a m/sec. Il trinitrotoluene è un sospetto cancerogeno ed è molto tossico per inalazione, contatto ed ingestione; all inizio del XX secolo provocò la morte di parecchi lavoratori non adeguatamente protetti ed esposti ad esso in svariate lavorazioni industriali. D.N.T. Il D.N.T., ovvero dinitrotoluene, rappresenta un passaggio intermedio nella produzione del maggiormente conosciuto T.N.T.; viene impiegato come esplosivo quasi sempre in miscela con altri composti ed assomiglia visivamente molto al T.N.T., pur avendo una nota aromatica assai più spiccata. 49

Sensori ottici Per il rilevamento degli esplosivi possono essere utilizzati anche sensori a fibre ottiche; essi si basano sulla variazione dei valori di frequenza o intensità della radiazione

anche se presenti in bassissime concentrazioni, misurando semplicemente una variazione nelle proprietà di fluorescenza.

5 Sensori ottici Per il rilevamento degli esplosivi possono essere utilizzati anche sensori a fibre ottiche; essi si basano sulla variazione dei valori di frequenza o intensità della radiazione elettromagnetica impiegata per la detection. Impiegando tali sensori, ad esempio, è stato possibile rilevare in pochi secondi esplosivi come il D.N.T. anche se presenti in bassissime concentrazioni, misurando semplicemente una variazione nelle proprietà di fluorescenza. Per il rilevamento di esplosivi sono utilizzati diversi metodi spettrofotometrici i quali si basano, per esempio, su assorbimento luminoso, fotoluminescenza, fluorescenza, interruzione laser ed altro ancora. La detection basata sul principio dell assorbimento luminoso, ad esempio, si è dimostrata molto efficace nel rilevare esplosivi ricchi di composti azotati; con la sola osservazione del cambiamento di colore (il TATP varia, per esempio, da blu notte a giallo), ha permesso di rilevare il D.N.T. con un valore limite di 0,2 ng! Dottore in Ingegneria Civile (U.S.A. Doctorate), ha conseguito un Master universitario in Sicurezza nei Materiali Esplosivi ed un Alta Formazione universitaria in Sicurezza Industriale e Sostanze Pericolose. Ha sviluppato competenze specifiche nel settore della Security attraverso percorsi formativi in: - Scorta e guida protettive, I.E.D., E.C.S. e C.Q.B.; - Gestione della Security e Prevenzione e contrasto di attività terroristiche; - Security X-ray Screening, Training and Monitoring; - Air Cargo Security; - Impact and Blast resistant design methods; - Weapons Intelligence Team. Direttore tecnico e fondatore della Società Dexplo S.r.l. con sede in Parma, opera professionalmente nel settore dei materiali energetici dal Docente presso Enti di formazione ed Università italiane ed estere, fornisce contributi didattici nei settori della sicurezza, delle tecnologie e delle applicazioni sia civili che militari degli esplosivi. Autore di svariate pubblicazioni in campo nazionale ed internazionale, nonché collaboratore di Networks e Stampa specializzata, è Supervisore tecnico di CrimEx, la struttura dedicata da Dexplo S.r.l. alle attività di Security correlate a problematiche e criticità proprie dei materiali energetici. Stefano Scaini Dottore in Ingegneria Civile (U.S.A. Doctorate) Per contattare l Autore: stefanoscaini@dexplo.net TATP Il TATP, ovvero triperossido di triacetone, è un perossido organico scoperto in Germania nel 1895 da R. Wolffenstein. In purezza si presenta come una polvere cristallina inodore e di colore bianco, celando invece di essere un potente esplosivo assai sensibile allo shock, alla frizione ed al calore. Venendo a contatto con una fiamma, il TATP reagisce con una reazione di combustione qualora sia in quantità inferiore ai 2 grammi mentre, per maggiori quantità, la reazione è quella di una violenta detonazione. Questo esplosivo primario, molto utilizzato da criminali e terroristi a causa dell economicità e della facilità con il quale può essere prodotto TATP Perossido di acetone triciclico anche artigianalmente, è talmente sensibile e potente nei suoi effetti indotti da non venir più sintetizzato nemmeno dai laboratori chimici! Molto più sensibile della nitroglicerina stessa, necessità di accortezze estreme relativamente alla dimensione dei cristalli e alle temperature di formazione e conservazione. 50

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