Etilometro

L'etilometro è uno strumento di misurazione utilizzato per determinare il valore dell'alcool, ovvero dell'etanolo contenuto nel sangue. In Italia sono omologati gli apparecchi in grado di misurare tale concentrazione attraverso l'analisi dell'aria alveolare espirata.

L'etanolo, dopo essere ingerito, viene rapidamente assorbito dallo stomaco e dall'intestino tenue e si distribuisce in tutta l'acqua corporea (che, per l'organismo umano, ammonta a circa 0,55 L/kg). La maggior parte (circa il 90%) dell’etanolo viene metabolizzato nell'organismo, mentre una piccola parte viene eliminato nelle urine, nel sudore e nell’aria espirata: il rapporto di etanolemia (concentrazione di etanolo nel sangue) e aria alveolare è relativamente costante, 80 mg di etanolo per 100 mL di sangue producono 35µg/100mL di etanolo nell'aria espirata

La concentrazione alcoolemica viene indicata in g/l, in modo da determinare il superamento dei limiti fissati dal codice della strada attualmente pari a 0,5 g/l.

Nascita

Nel 1954 Robert Borkenstein (1912 – 2002), un ex capitano della polizia dell'Indiana, inventò l'etilometro, cioè lo strumento che permette di misurare il livello di alcool nel sangue. Prima di esso l'alcool veniva misurata attraverso il prelievo del sangue e quindi oltre ad essere una misura invasiva, non era neanche fatta in tempo reale. Quindi l’etilometro cambiò radicalmente il modo di misurare l'alcolemia. Bisogna però dire che la sua misura, anche se molto precisa, non è assoluta, cioè varia da persona a persona a seconda di molti fattori personali come ad esempio il metabolismo o la quantità di grasso.

Principio di funzionamento

Il principio della fisica che sta alla base del funzionamento di questo strumento di misura è la legge di Henry (1803): “Un gas che esercita una pressione sulla superficie di un liquido, vi entra in soluzione finché avrà raggiunto in quel liquido la stessa pressione che esercita sopra di esso” che descrive l’assorbimento dell’alcool da parte del sangue e quindi spiega come l’alcool contenuto nelle bevande, una volta assorbito dall’organismo, entri in circolo con il sangue e ci resti fino alla sua espulsione.

L'alcool

Per poter misurare correttamente il livello di alcool, bisogna tenere in considerazione che il nostro organismo assorbe tutto l’alcool ingerito dopo circa 1 ora e che, essendo molto lento il suo metabolismo, resta in circolo per molte ore diminuendo pian piano (10 – 15 ml di alcol all’ora). La proprietà più importante dell’etanolo per cui può essere rilevato nell’espirazione umana è che quando il sangue contenente l’alcool attraversa la zona dei polmoni espelle attraverso la respirazione parte di esso, che è sempre proporzionale alla quantità presente in quel momento nel sangue. Per questo motivo analizzando la quantità di alcool etilico espulso con la respirazione si può misurare il livello di alcolemia.

Etilometro chimico

Costituito da una sacca gonfiabile (il palloncino) e una fiala contenente dei sali che reagiscono con l’alito contenuto nel palloncino. Questo tipo di etilometro è di facile utilizzo: si gonfia il palloncino dall’apposita fessura, si inserisce la fiala precedentemente stappata nella fessura e si sgonfia il palloncino facendo così entrare in contatto i sali con l’alito. La lettura del valore avviene confrontando la colorazione assunta dai sali con quella riportata su una scala graduata stampata sulla fiala.

La reazione chimica che avviene tra i sali della fiala e l’alito rientra nelle ossido – riduzioni. I reagenti usati in questa reazione sono: Potassio DiCromato, Acido Solforico e l’Etanolo contenuto nel fiato. Attraverso appunto una ossido-riduzione si ottiene come prodotto: Solfato di Cromo, Solfato di Potassio, Acido Acetico e Acqua. Quindi si osserva che l’etanolo (un alcol) subisce un'ossidazione diventando acido acetico (un acido carbossilico) e che il cromo si riduce da +6 a +3.

La caratteristica che permette di misurare la quantità di alcool è la variazione di colore che subisce la fiala. Questo è dovuto alla diversa colorazione tra reagenti e prodotti. Infatti il Potassio DiCromato è di colore giallo–arancio mentre il Solfato di Cromo è di colore verde–blu. Da questa variazione si osserva la quantità di etanolo presente perché, ovviamente, più etanolo è presente nel palloncino, più questo reagirà con i sali facendo reagire il Potassio DiCromato, causando la maggior colorazione della fialetta.

Etilometro elettronico

Composto da un corpo macchina, un boccaglio e un display. Il funzionamento dell’etilometro elettronico a differenza di quello chimico non utilizza nessun sale o reazione chimica per la misura, ma si avvale di sensori di gas che rilevano la presenza di alcool. L’utilizzo di questa apparecchiatura non si differenzia tanto da quello dell’etilometro chimico, il concetto è sempre quello di soffiare in un contenitore, però in questo caso si soffia direttamente sul sensore attraverso il boccaglio. In più prima di effettuare la misurazione si deve attendere un periodo di tempo per far si che il sensore si riscaldi e funzioni correttamente. La lettura del valore avviene tramite il display che riporta l’esatto valore.

Semiconduttori e sensori

I sensori usati nell’etilometro sono del tipo a semiconduttore, cioè utilizzano un semiconduttore come elemento sensibile per la rilevazione. Il semiconduttore usato di solito negli etilometro è l'Ossido di Stagno che fa parte dell’elemento sensibile. I sensori sono composti al loro interno da una piccola piastrina di ceramica sulla quale si trovano un elemento sensibile ed uno riscaldante. L'elemento sensibile è costituito da un sottile strato di piccolissimi granuli di biossido di stagno o di altri ossidi di elementi di transizione come zinco, tungsteno, molibdeno. L'elemento riscaldante è, invece, un normale resistore che serve esclusivamente per portare alla temperatura di funzionamento il sensore. Il semiconduttore reagisce con l’aria mettendo in comune degli elettroni, causando la formazione di una barriera di potenziale, cioè una tensione che si oppone al passaggio di elettroni. In condizione normale, ad esempio con solo ossigeno, questa barriera è molto alta, ma con la presenza di un gas riducente, nel nostro caso l’etanolo, l’ossigeno reagendo con esso non reagisce con il semiconduttore e quindi si ha una diminuzione della barriera. Da questo di deduce che l’elemento sensibile ha una resistenza inversamente proporzionale alla quantità di gas riducente, in altre parole più etanolo è presente nel fiato minore sarà la barriera di potenziale.

Specifiche per le Forze dell'Ordine

Tutti gli etilometro usati dalle Forze dell’Ordine devono avere per legge delle determinate caratteristiche, che sono:

• Campo di misurazione: misurazione alcolemia nel sangue compreso tra 0.20 e 3.00 grammi
• Esattezza misurazione: l’errore della misurazione non deve superare lo 0.05 ‰
• Indicazione stato di attesa: devono indicare quando sono pronti ad effettuare la misurazione tramite un led o un segnale acustico
• Indicazione nullità misurazione: devono indicare tramite segnale ottico o acustico se la misurazione non è stata effettuata correttamente (volume aria espirata).
• Indicazione risultato misurazione: deve essere visualizzata su un display in grammi di alcool per chilogrammo di peso corporeo, con due cifre dopo la virgola.
• Azzeramento: dopo la misurazione si deve portare a zero automaticamente.
• Fattore di conversione: deve essere utilizzato un fattore di conversione pari a 2000 l/kg per la conversione di tasso di alcolemia nell’aria espirata misurato in tasso di alcolemia nel sangue.
• Volume, durata e potenza espirazione:

il volume deve essere compreso tra 1.2 e 1.5 litri

l'aria deve essere espirata per non più di 15 sec

la potenza non deve superare i 0.2 W

Curiosità

• La prima legge italiana che permette l’uso dell’etilometro è il decreto legge 285 art. 186 del 30 aprile 1992. Da quel momento in avanti le Forze dell’Ordine hanno usato sempre maggiormente questo strumento.
• Il limite di tasso alcolemico in Italia è 0.50 g/l. Se si supera questa soglia, le sanzioni sono molto pesanti e variano a seconda della fascia in cui rientra lo stato di ebbrezza accertato dall'etilometro (tra 0,51 e 0,80; tra 0,81 e 1,5 oppure oltre 1,5 g/l). L'ammenda parte da 500 e arriva fino 6000 euro, inoltre sono previsti l'arresto fino a un anno e la sospensione della patente di guida fino a 2 anni. Le pene si aggravano qualora il conducente in stato di ebbrezza abbia provocato un incidente stradale, anche di lievissima entità.
• È possibile calcolare in modo approssimativo il proprio tasso di alcolemia, basta usare questa formula dove

Ga = Grado alcolico della bevanda

V = volume della bevanda ingerito (in ml)

P = peso corporeo (in Kg)

K = coefficiente di diffusione

Quest’ultimo varia a seconda del sesso. M = 0.73 – F = 0.66

Tasso Alcolico g/l = [(Ga x V x 0.008) x 1,055 ] / (P x K)

dove la costante 1,055 è il peso specifico del sangue.

• Un altro fattore che influenza il tasso alcolemico è la presenza di tessuto adiposo (grasso). Infatti si è notato che negli individui più grassi, a parità di alcool ingerito e di peso corporeo hanno un livello di alcolemia maggiore rispetto ad uno più magro. Questo perché il grasso occupa spazio e quindi si ha meno acqua in corpo e l’alcol quindi è più concentrato.
• Alcuni sostengono che mangiando una mentina si possa illudere l’etilometro facendolo sballare. Questo perché alcune mentine senza zucchero come dolcificante usano i poli-alcoli, questi andrebbero a reagire insieme all’etanolo e quindi la quantità di alcool diventerebbe troppo elevata e il test non sarebbe valido, questo però non è provato scientificamente, comunque sia in caso di gravi infrazioni o incidente o anche su richiesta è previsto il test sul sangue (analisi) impossibile d'alterare.

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