Polymer-Nanohydrogels sensor for the determination of H₂S in polluted air by UaV drone [Sensore a base di nanohydrogel polimerici per la determinazione di H₂S in aria inquinata tramite droni UAV]

Air pollution is one of the most critical environmental issues due to its severe impacts on human health and ecological stability. This PhD thesis introduces innovations in monitoring anthropogenic air pollutants using nanomaterials integrated into UAVs (Unmanned Aerial Vehicles). Traditional monitoring technologies often lack flexibility and spatial coverage. This study develops adaptive and highly sensitive sensors mounted on UAVs for precise pollutant detection in challenging environments. The thesis focuses on hydrogen sulfide (H₂S), a highly toxic gas, using an innovative nanohydrogel system (P-NHs). The P-NHs, rich in amine groups, enable efficient Cu²⁺ chelation, ensuring high sensitivity and selectivity at ppb levels. Field tests demonstrated the system’s effectiveness in real-time georeferenced mapping of H₂S. The use of these systems led to the development of a P-NHs-based ink with Time-Temperature Indicator properties. A significant innovation is the creation of printable sensors on flexible substrates, offering scalable and cost-effective solutions for environmental monitoring and beyond.

L'inquinamento atmosferico è uno dei problemi ambientali più critici a causa dei suoi gravi impatti sulla salute umana e sulla stabilità ecologica. Questa tesi di dottorato introduce innovazioni nel monitoraggio degli inquinanti atmosferici antropogenici utilizzando nanomateriali integrati in droni UAV (Unmanned Aerial Vehicles). Le tecnologie di monitoraggio tradizionali spesso mancano di flessibilità e copertura spaziale. Questo studio sviluppa sensori adattivi e altamente sensibili montati su UAV per la rilevazione precisa degli inquinanti in ambienti difficili. La tesi si concentra sul solfuro di idrogeno (H₂S), un gas altamente tossico, utilizzando un innovativo sistema di nanohydrogel (P-NHs). I P-NHs, ricchi di gruppi amminici, permettono un'efficiente chelazione di Cu²⁺, garantendo alta sensibilità e selettività a livelli di ppb. I test sul campo hanno dimostrato l'efficacia del sistema nella mappatura georeferenziata in tempo reale dell'H₂S. L'utilizzo di questi sistemi ottenuti hanno portato alla messa a punto di un inchiostro basato su P-NHs con proprietà di indicatore Tempo-Temperatura, un'innovazione significativa è la creazione di sensori stampabili su substrati flessibili, offrendo soluzioni scalabili e a basso costo per il monitoraggio ambientale e non solo.