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Impiego di un naso ele/ronico commerciale per identificare lo stato di avanzamento del processo di compostaggio di rifiuto organico (fase iniziale del proge/o di fine corso per Advanced Chemometric Methods / Multiway Analysis – January 2007) M. Calderisi, N. Livio e B. Giussani Workshop di Chemiometria 2007 Gruppo Divisionale della SCI 1516 febbraio, 2007 Modena

Workshop di Chemiometria 2007 - Modena pt. 3

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Impiego  di  un  naso  ele/ronico  commerciale  per  identificare  lo  

stato  di  avanzamento  del  processo  di  compostaggio  di  

rifiuto  organico  (fase  iniziale  del  proge/o  di  fine  corso  per    

Advanced  Chemometric  Methods  /  Multiway  Analysis    –  January  2007)  

M.  Calderisi,  N.  Livio  e  B.  Giussani

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Scopo  del  lavoro  

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Stabilire la capacità del Naso Elettronico di funzionare come strumento per il monitoraggio del processo di compostaggio della frazione organica.

Il processo di compostaggio può essere condotto, a livello industriale, con diverse tecniche.

Tale processo è stato ricreato in laboratorio

utilizzando un piccolo impianto pilota

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Perchè  il  Naso  Ele/ronico  

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1) Al momento non ci sono tecniche consolidate per effettuare questo tipo di monitoraggio;

2) Il processo di compostaggio consiste nella stabilizzazione biologica della frazione putrescibile.

Perciò è particolarmente ODOROSO!

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Processo  di  compostaggio  su  scala  di  laboratorio  

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Frazione  organica

Matrice  1: frazione  comunemente  utilizzata*  +  enzimi  

a/ivatori

Matrice  2: frazione  

comunemente  utilizzata*

Matrice  3: frazione  comunemente  utilizzata*  +  so/ovaglio

*  frazione  passante  tra  i  20  e  gli  80  mm

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Processo  di  compostaggio  su  scala  di  laboratorio  

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Processo  di  compostaggio  su  scala  di  laboratorio  

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Ogni bireattore è stato costantemente areato e la frazione organica è stata rivoltata due volte al giorno

Day 1

Day 2

Day 3

Air sampling

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Naso  ele/ronico  

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Polmoni

Recettori olfattivi

Sistema nervoso

Cervello

HUMAN NOSE

Pompa

Sensori

Cavi e connessioni

Chemiometria

NASO ELETTRONICO NASO UMANO

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Naso  ele/ronico  

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HUMAN NOSE

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Misure  

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HUMAN NOSE Tre campioni al giorno Tre repliche per ciascuna campione Ogni misura ha una durata di 100 secondi

Data array: 27 (campioni) x 10 (sensori) x 100 (acquisizioni)

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Analisi  dei  dati  

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HUMAN NOSE Tecnica analitica prescelta PARAFAC

Altre tecniche, quali: unfolded-PCA, PARAFAC2 e TUCKER3 devono ancora essere valutate

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Analisi  dei  dati  

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HUMAN NOSE Che  

pretra/amento  potrei  eseguire?

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Analisi  dei  dati  

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HUMAN NOSE 1)  CORREZIONE  DELLA  LINEA  DI  BASE  

Differenza  (S-­‐‑S0)

Relativa  (S/S0)

Differenza  relativa  (S-­‐‑S0)/S0

I  dati  del  Naso  Ele/ronico  commerciale  sono  già  S/S0

2)  SCALATURE  

Dati  tal  quali

Dati  centrati  sui  campioni

Dati  centrati  sui  campioni  e  scalati  sui  sensori  (2  modi  diversi)

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Analisi  dei  dati  

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HUMAN NOSE Il  miglior  modello  risulta  essere  quello  calcolato  sul  dataset  centrato  sui  campioni  e  poi  scalato  sulle  variabili  (per  quanto  la  differenza  con  quanto  o/enuto  nel  caso  opposto  sia  veramente  minima).

S a m p l eTarge

t, Ide

ally n

on-ze

ro co

re ele

ments

, Idea

lly ze

ro co

re ele

mentsNumero  di  componenti  3

Core  consistency  89%

Explained  variance  95%

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Analisi  dei  dati  

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HUMAN NOSE

- 0 . 3 - 0 . 2 - 0 . 1 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7- 0 . 3

- 0 . 2

- 0 . 1

0

0 . 1

0 . 2

0 . 3

0 . 4

0 . 5

0 . 6

F 1

F2

1

2

4

5

6 7

8

9

1 0

L o a d i n g s p l o t ( s e n s o r i )

D e c l u t t e r e d

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Conclusioni  

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HUMAN NOSE

1)  In  questo  caso  il  Naso  Ele/ronico    si  è  dimostrato  un  valido  strumento  per  il  monitoraggio  del  processo  di  compostaggio

2)  L'ʹutilizzo  di  PARAFAC  ha  permesso  di  o/enere  una  valida  elaborazione  

dei  dati

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Analisi  dei  dati  

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HUMAN NOSE

N01_1N01_2N01_3

N02_1N02_2N02_3

N03_1N03_2N03_3

N05_1

N05_2N05_3

N06_1N06_2N06_3

N07_1N07_2N07_3

N09_1N09_2N09_3

N10_1N10_2N10_3

N11_1N11_2N11_3

-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

F1

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

F2

giorno 1giorno 2giorno 3