Biossido di titanio e nanotecnologie insieme per ridurre lo smog

Le proprietà del Biossido di Titanio sono oramai ben note agli operatori per la protezione ambientale in tutto il mondo. Grazie infatti alle sue caratteristiche ed al solo apporto di luce solare si innesca l’attivazione di un processo fotocatalitico che causa la trasformazione degli inquinanti (Biossido d’Azoto, Benzene, Ossidi di zolfo, Monossido di Carbonio, Ozono ed alcuni particolati di particelle sottili) in piccolissime quantità di  semplici sali minerali già presenti in natura (Nitrato di Sodio, Nitrati di Calcio e Calcare). Tutto ciò consente di migliorare la salute dell’ambiente in cui viviamo.

Dal biossido di titanio si sono ricavate tutta una serie di innovazioni molto importanti per l’ambiente. Di seguito ne riportiamo tre tre le più interessanti.

La prima riguarda un pavé contro l’inquinamento. Sarebbe questa la nuova strategia per ripulire l’aria nelle città. I prossimi manti stradali potrebbero infatti essere costruiti con lastre speciali che, sotto l’azione della luce solare, riducono la presenza in atmosfera di alcune sostanze inquinanti come gli ossidi di azoto. L’invenzione è dell’azienda tedesca Franz Carl Nüdling Betonelemente che ha sviluppato le lastre “Air Clean” in collaborazione con i ricercatori del Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology di Schmallenberg, guidati da Monika Herrchen .

Gli ossidi dell’azoto, rilasciati soprattutto dai veicoli, sono tra gli inquinanti più nocivi perché reagiscono con altre molecole presenti in atmosfera, come ossigeno e idrocarburi incomposti, e producono composti chimici dannosi (per esempio l’ozono); essendo idrosolubili, portano poi alle piogge acide (contenenti acido nitrico e nitroso). Per avere un’idea del problema, si pensi che in Germania, nel corso del 2009, i livelli di ossidi dell’azoto registrati nelle maggiori città tedesche hanno superato i limiti permessi nel 55 per cento.

La soluzione proposta da F. C. Nüdling Betonelemente consiste in lastre di cemento ricoperte di nanoparticelle di biossido di titanio (TiO2), un fotocalizzatore che si serve della luce solare per accelerare alcune reazioni chimiche che avvengono naturalmente. In questo caso, le nanoparticelle velocizzano la reazione che converte gli ossidi di azoto in nitrati meno nocivi. Questa reazione è tanto più rapida quanto maggiore è la disponibilità di luce solare. I test iniziali sul funzionamento, condotti ad una altezza di circa tre metri dalle lastre e in condizioni variabili di luce e ventilazioni, hanno mostrato che le concentrazioni di ossidi di azoto possono essere ridotte dal 20 al 30 per cento in media, con punte del 70 per cento in assenza di vento. Inoltre, come spiegano i ricercatori, questo tipo di pavimentazione è molto resistente e non perde la sua efficacia nel lungo periodo. Le lastre saranno ora sperimentate su una strada della città tedesca.

La seconda si basa sempre sulle stesse caratteristiche della prima ed è stata sviluppata da Italcementi. In una grande citta’ come Milano l’inquinamento da ossido d’azoto potrebbe essere abbattuto di un terzo, ogni anno, rivestendo le grandi superfici urbane, ad esempio le strade, con uno speciale cemento ecologico che, attivandosi con la luce del sole, emette sostanze in grado di abbattere gli Nox e anche altri inquinanti. Lo hanno affermato i tecnici dell’Italcementi a Milano nel corso di un convegno promosso dalla Fast, la federazione delle Associazioni scientifiche e tecniche.
L’eccezionale risultato, provato da verifiche sperimentali effettuate su grande scala, e’ offerto da quella che e’ stata chiamata ‘fotocatalisi cementizia’, un processo chimico illustrato oggi da Luigi Cassar, direttore del Centro Tecnico di Gruppo (CTG) di Italcementi. La soluzione all’inquinamento – ha spiegato – e’ offerta da una composizione cementizia speciale, realizzata con il TX Millennium, cemento ‘fotocatalitico’ auto pulente a base di biossido di titanio, in grado di abbattere gli inquinanti atmosferici, organici e inorganici. Come succede in natura nella fotosintesi clorofilliana, anche il cemento ‘ecologico’, messo a punto dopo anni di ricerca dal CTG, ha bisogno della luce solare (o dei raggi ultravioletti nelle gallerie) per attivarsi e compiere la ‘fotocatalisi’, aumentare cioe’ la velocita’ di una reazione chimica. La luce solare attiva infatti il biossido di titanio (TiO2) contenuto in questo cemento. Il titanio interagisce con l’ ossigeno presente nell’atmosfera e ossida le sostanze inquinanti che vengono a contatto con le superfici ricoperte dal cemento.
Questo cemento ‘ecologico’, ha affermato Cassar, agisce almeno su cinque tipi di inquinanti: innanzitutto sugli ossidi di azoto (gli NOx), che vengono trasformati in calcio nitrato (CaNO3), un composto che viene utilizzato come fertilizzante in agricoltura. Altri inquinanti prodotti dallo scarico delle auto, come gli aromatici policondensati, vengono trasformati in anidride carbonica (CO2), cosi’ come le particelle carboniose (le cosiddette polveri sottili conosciute come PM10) e l’ ossido di carbonio (CO). Infine, il cemento ecologico agisce anche sull’ ossido di zolfo (SO2), che viene trasformato in solfato di calcio (CaSO4). I ricercatori del gruppo di Cassar hanno calcolato che rivestire di TX Millennium il 15% delle superfici a vista di una citta’ consentirebbe di ridurre l’inquinamento del 50%. In particolare, una sperimentazione condotta in una strada di Segrate (Milano), via Morandi, lunga 230 metri e larga 71, percorsa ogni giorno da 18.000 veicoli, ha evidenziato un abbattimento degli inquinanti su strada urbana pari al 65% e un abbattimento degli inquinanti domestici, incluso il monossido di carbonio (CO), del 40%.
Anche i dati sulla velocita’ di azione (rilevati sempre nella sperimentazione di Segrate) sono incoraggianti: gli NOx svaniscono mediamente 5 secondi dopo il passaggio di un autoveicolo, mentre nei tratti ad asfalto tradizionale il picco di concentrazione si abbatte in 30 secondi e gli ossidi permangono per diversi minuti.

La terza è della ditta Suncover che con ECOSUN ®, sostanza a base di Biossido di Titanio applicato ai tessuti, è in grado di trasformare le tende e le zanzariere in potenti filtri attivi antismog.

Il biossido di Titanio, utilizzato con ECOSUN ® di Suncover si attiva con l’energia solare e il meccanismo è sempre lo stesso: la luce del sole su ECOSUN® porta alla formazione di potenti agenti dalla capacità di ossidare e decomporre molti tipi di inquinanti e contaminanti organici. L’illuminazione U.V. su ECOSUN porta alla formazione di potenti agenti dalla capacità di ossidare e decomporre molti tipi di inquinanti, contaminanti organici, batteri, spore, muffe e virus.
Test di laboratorio, condotti sulle Zanzariere Suncover trattate con ECOSUN e sottoposte a raggi U.V. in una speciale Smog Chamber, hanno dimostrato una riduzione rapida degli Ossidi di Azoto (NOx), i principali inquinanti prodotti dai gas di scarico delle auto e dalle attività industriali.

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