FOTOCATÁLISIS: LA OPCIÓN DESCONTAMINANTE EN MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

La contaminación atmosférica

Todo ser humano tiene derecho a respirar aire limpio y sin riesgos para la salud. Parece una obviedad, pero también lo reconoce la legislación básica de muchos países. Sin embargo, la contaminación del aire causa unas 16.000 muertes prematuras al año en nuestro país. En otras palabras: fallecen 3 veces más personas a causa de la contaminación del aire que por los accidentes de tráfico. El gasto sanitario generado por causas relacionadas con la contaminación ambiental, supone entre el 2 y el 4% del PIB español. Según recientes estimaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS), el coste en muertes y enfermedades en toda Europa, se eleva a 1,4 billones de Euros, equivalentes al 10% del PIB europeo. Estos números demuestran que se trata de un importante problema de salud pública con repercusiones económicas significativas, tanto en España como en la práctica totalidad de los países industrializados. Las enfermedades respiratorias, como el asma y las alergias están relacionadas con la contaminación del aire, tanto en interiores como en el exterior. Estas dolencias han aumentado durante las últimas décadas en toda Europa, y alcanzan aproximadamente un 10% de la población infantil. El causante principal de esta contaminación es el tráfico rodado, que genera unos niveles elevados de óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, compuestos orgánicos, dióxido de azufre y partículas finas. Especialmente los óxidos de nitrógeno (NOx) provocan afecciones graves para la salud humana y el medio ambiente. Para hacer frente a esta problemática, entró en vigor en el año 2010 la Directiva comunitaria 2008/50/CE relativa a la calidad del aire ambiente, en la que se implantan unos valores límite con el fin de proteger tanto la salud como el medio ambiente. El valor límite anual para el NO2 queda fijado en 40 microgramos por metro cúbico de aire.  

Las opciones para reducir la contaminación atmosférica se circunscriben básicamente a aplicar restricciones para el tráfico rodado; una decisión política cuya implantación resulta difícil e impopular. Por ello, se vienen analizando desarrollos tecnológicos que vías adicionales capaces de ayudar a aportar soluciones a este dilema. Uno de ellos es el principio de fotocatálisis, capaz de descomponer sustancias contaminantes del aire como p.ej. los óxidos de nitrógeno.

Qué es la Fotocatálisis

La fotocatálisis parte del principio natural de descontaminación de la propia naturaleza. Al igual que la fotosíntesis, gracias a la luz solar, es capaz de eliminar CO2 para generar materia orgánica, la fotocatálisis elimina otros contaminantes habituales en la atmósfera, como son los NOx, SOx, COVs, mediante un proceso de oxidación activado por la energía solar.

La fotocatálisis es una reacción fotoquímica que convierte la energía solar ene energía química en la superficie de un catalizador o sustrato, consistente en un material semiconductor que acelera la velocidad de reacción. Durante el proceso tienen lugar reacciones tanto de oxidación como de reducción. De esta forma se promueve la eliminación de la mayor parte de los contaminantes en las ciudades.

Por medio de la fotocatálisis se puede eliminar la mayor parte de los contaminantes presentes en las zonas urbanas: NOx, SOx, compuestos orgánicos volátiles (VOCs), CO, metil mercaptano, formaldehído, compuestos orgánicos clorados, compuestos poli aromáticos. Los materiales de construcción tratados con un fotocatalizador eliminan sobre todo las partículas NOx que están producidas por los vehículos, la industria y la producción de energía.

El fotocatalizador más comúnmente utilizado es el dióxido fe Titanio (TiO2) y productos derivados de él.

Destrucción de los NOx (ver imagen):

• El contaminante se absorbe en la superficie del material.

• El contaminante absorbido es oxidado en dos etapas a un compuesto inerte, los nitratos (NO3).

• El compuesto inerte es eliminado de la superficie del material por efecto de la lluvia.

Aplicación de la fotocatálisis en los materiales de construcción

La fotocatálisis fue descubierta en Japón y de ahí se ha extendido a otros países. Italia, tal y como se comenta en el vídeo anterior, es el país europeo donde se más se aplica. En España en cambio se están llevando a cabo estudios y proyectos piloto como los comentados en el vídeo. Se estima que la aplicación de la fotocatálisis a los materiales de construcción puede contribuir en la destrucción de hasta un 89% de los NOx donde se instalen (Fuente, Hoja de Ruta AIF). La Asociación Ibérica de Fotocatálisis en este sentido reúne a estas empresas a las cuales les exige resultados de ensayos de sus materiales con arreglo a la normativa ISO 22197, con el objetivo de ofrecer el máximo rigor científico y fiabilidad.

La aplicación de la fotocatálisis en materiales de construcción es diversa, desde pinturas para espacios interiores, hasta materiales de revestimiento exterior en fachadas, cubiertas y suelos, o mobiliario urbano. Todos ellos pueden contribuir a la construcción de las denominadas Islas Fotocatalíticas que promueven AIF.

Pintura fotocatalítica

Las pinturas minerales fotocatalíticas ayudan en el exterior a degradar contaminantes atmosféricos como son los óxidos de nitrógeno, los gases de efecto invernadero o la suciedad superficial (véase la figura 2). Esto no disminuye la durabilidad de las pinturas con ligantes inorgánicos.

Las pinturas fotoactivas degradan, además de los óxidos de nitrógeno, otros muchos contaminantes, como son el óxido de azufre (SO2), el gas amoníaco (NH3), el monóxido de carbono (CO), disolventes, formaldehido y también diversas grasas y ácidos.

Pavimento fotocatalítico

Piezas de hormigón (adoquín) con propiedades fotocatalíticas, que descontaminan el aire reduciendo la cantidad de contaminantes del aire en zonas donde se liberan emisiones a través de los tubos de escape de los vehículos y que son autolimpiables. Además este producto contiene material reciclado y es reutilizable y reciclable al final de su vida útil.

Desarrollo e investigación de la fotocatálisis

Quizá los obstáculos a los que se enfrenta la fotocatálisis aplicada a los materiales de construcción sea por un lado el coste económico de estos materiales, comparado con otros similares pero sin tratamiento; y por otro que se trata de una tecnología novedosa que tiene que evolucionar. Como se comenta en el vídeo el retorno de la inversión se puede asociar al ahorro obtenido en gasto sanitario y laboral generado como consecuencia de los efectos de la contaminación en las ciudades. Por otro lado se están llevando a cabo ensayos reales en los que se pretende determinar de manera objetiva la eficiencia y eficacia de la fotocatálisis aplicada los materiales de construcción, ya que existen incógnitas respecto del comportamiento real de estos productos en comparación a los resultados obtenidos en laboratorio. Los costes de mantenimiento, las condiciones óptimas de uso o el impacto debido a los nitratos generados también son cuestiones importantes a estudiar. La rigurosidad y la objetividad son factores determinantes para que esta tecnología avance.

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