Hormigón autolimpiable mediante fotocatalizadores

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12 Julio 2023 Central Interactiva
[Central Interactiva]

Este 2023 está presente el Concreto Fotocatalítico, dicho material es una verdadera revolución ecológica, elaborado de partículas de titanio que tienen la capacidad de atrapar los compuestos contaminantes al contacto con el material, sustituyendo así materiales al contacto con el material, sustituyendo así materiales como pinturas y sellantes. Sin lugar a dudas, un economizador de recursos financieros y también materiales. Mantente informado de las tendencias en Expo CIHAC 2023. 

La luz solar intensa o la luz ultravioleta descompone muchos materiales orgánicos en un proceso lento y natural. Seguro has visto este proceso, por ejemplo, en la forma en que el salpicadero de plástico de tu camión se decolora y se vuelve quebradizo con el tiempo. Los fotocatalizadores aceleran este proceso y, al igual que otros tipos de catalizadores, estimulan una transformación química sin que la reacción los consuma o desgaste. 

Cuando se utilizan sobre o dentro de una estructura de hormigón, los fotocatalizadores descomponen los materiales orgánicos que ensucian la superficie. Los compuestos orgánicos afectados por los fotocatalizadores incluyen la suciedad (hollín, mugre, aceite y partículas), los organismos biológicos (moho, algas, bacterias y alérgenos), los contaminantes transportados por el aire (COV, incluidos el formaldehído y el benceno; el humo del tabaco; y los óxidos nitrosos (NOx) y sulfúricos (SOx) que son factores significativos en el smog), e incluso los productos químicos que causan olores. Los compuestos catalizados se descomponen en oxígeno, dióxido de carbono, agua, sulfato, nitrato y otras moléculas que son beneficiosas para el medio ambiente o tienen un impacto relativamente benigno en él. La mayoría de las manchas y contaminantes inorgánicos, incluido el óxido, no se catalizan.

Los productos de la reacción catalítica son fáciles de eliminar de la superficie tratada porque esta se vuelve hidrófila, término que significa "amante del agua". Una superficie hidrófila evita que la humedad forme gotas de agua que pueden causar manchas al atraer y retener la suciedad y luego dejar rayas en la superficie. En su lugar, la humedad forma una fina película sobre la superficie que interfiere en la adherencia de la suciedad. La lluvia o un simple aclarado pueden eliminar fácilmente la suciedad. El resultado: su edificio o estructura se mantiene más limpio y bello. Una aplicación de la industria de la construcción que ya está disponible en Estados Unidos es el vidrio autolimpiable, ofrecido tanto por Pilkington como por PPG.

Más allá de los beneficios visuales, otras propiedades de la fotocatálisis pueden resultar aún más importantes. Se está utilizando para purificar el agua, combatir enfermedades, reduciendo la propagación de gérmenes y aumentar la vida útil de la fruta, reduciendo la concentración de gas etileno (asociado a la maduración de la fruta) en las instalaciones de distribución.

También se está utilizando para reducir la contaminación atmosférica. En un estudio, la pavimentación fotocatalítica descompuso el 15% del óxido nitroso liberado por los coches que circulaban por la calzada y fue más eficaz, en este sentido, que plantar árboles a ambos lados de la vía. 

Otros defensores de la nueva tecnología sugieren que la calidad del aire urbano podría mejorar hasta un 80% si se trataran todas las calles, aceras y superficies exteriores de los edificios, una hipótesis optimista en el mejor de los casos y que no tiene en cuenta la emisión de dióxido de carbono.

Japón y Europa ya utilizan la tecnología, aunque todavía se están perfeccionando los modelos de investigación, se confía lo suficiente en la capacidad de purificación del aire de los fotocatalizadores como para que ya se estén utilizando en Japón para hacer más habitables ciudades contaminadas como Tokio. Mitsubishi fabrica adoquines fotocatalíticos de hormigón de la marca Noxer. Toto fabrica baldosas cerámicas tratadas e Hydrotect Color Coat, un revestimiento fotocatalítico pigmentado a base de agua. Incluso puede hacer que el aire de su casa u oficina sea más fácil de respirar con un ramo de flores tratado fotocatalíticamente.

Algunos edificios en Francia utilizan la tecnología de la fotocatálisis. Además de descomponer las sustancias químicas que contribuyen a la contaminación atmosférica, se afirma que los tratamientos fotocatalíticos tienen otros beneficios para el medio ambiente. El hormigón autolimpiable no requerirá el uso de los disolventes que ahora se emplean para limpiar los edificios, con lo que se eliminará otra fuente de contaminantes. Además, el hormigón limpio reflejará más luz, reduciendo la acumulación de calor asociada a las "islas de calor urbano". Esto puede ayudar a mantener nuestras ciudades más frescas durante las estaciones cálidas. También puede reducir la formación de niebla tóxica, ya que la reacción química que la crea aumenta a medida que aumenta la temperatura del aire.

En Europa se encuentra el mayor exponente de la tecnología fotocatalítica: la Iglesia del Jubileo (también conocida como Dives in Misericordia) de Roma, terminada en 2003. La altísima estructura fue diseñada por el galardonado estudio internacional de arquitectura Richard Meier & Partners Architects LLP. Se trata de una sobrecogedora composición de 256 elementos prefabricados de hormigón postensado ensamblados en "velas" blancas curvas que se elevan 85 pies hacia el cielo. El proyecto se construyó con TX Millennium, un cemento portland blanco con un aditivo fotocatalítico fabricado por Italcementi Group. También se utilizó árido de mármol blanco triturado para dar al hormigón un blanco brillante. 

En su calidad de "patrocinador técnico" del proyecto, Italcementi Group calcula que se emplearon 12,000 horas/hombre en desarrollar y probar el nuevo cemento para garantizar que el material fotocatalítico fuera compatible con el hormigón y mantuviera limpio el edificio durante los mil años de vida útil fijados como criterio de diseño del proyecto.

Essroc, filial de Italcementi Group, está introduciendo la tecnología en el mercado norteamericano, centrándose principalmente en la industria de los prefabricados de hormigón. El director de marketing de la empresa, Paul Batt, también ve grandes oportunidades para esta tecnología en la construcción con hormigón in situ y de otros tipos. Sin embargo, la amplia gama de condiciones y materiales que afectan al hormigón requiere un "enfoque caso por caso para garantizar que se tienen en cuenta todos los factores que influyen en el éxito del hormigón fotocatalítico", afirma.

Nanotecnología 

El ingrediente catalizador de todos estos productos es el dióxido de titanio (TiO2). El dióxido de titanio se utiliza ampliamente como pigmento blanco en pinturas, plásticos, cosméticos y otros muchos productos. Hacerlo fotocatalítico requiere manipular el material para crear partículas nanotecnológicas de tamaño extremadamente fino con una estructura atómica diferente. A escala nanométrica, este nuevo tipo de titanio sufre una transformación cuántica y se convierte en semiconductor. Activado por la energía de la luz, el TiO2 crea una separación de carga de electrones y huecos electrónicos. Los electrones se dispersan por la superficie del fotocatalizador y reaccionan con sustancias externas, provocando reducciones y oxidaciones químicas y formando radicales hidroxilo que actúan como potentes oxidantes para descomponer compuestos orgánicos.

En todo el mundo se están llevando a cabo numerosas investigaciones sobre los fotocatalizadores, y puede que algún día se conviertan en una parte inestimable de la paleta de productos para la construcción de hormigón. Mientras tanto, David Shepherd, Director de Desarrollo Sostenible de la Asociación de Cemento Portland, caracteriza la tecnología como "un interesante experimento de laboratorio". Hay mucho que aprender sobre ellos antes de declarar que la tecnología es un gran avance para la construcción con hormigón."

A la espera de nuevas investigaciones y ensayos de campo a largo plazo, hay que sopesar los beneficios medioambientales fácilmente identificables de la nueva tecnología frente a los riesgos posibles y desconocidos.

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