Ecourbano (España)
Por medio de la fotocatálisis se puede eliminar contaminantes presentes en las zonas urbanas, entre ellos los nocivos NOx.
Este sistema no es estrictamente una novedad ya que el principio es muy conocido. Pero supone una opción para combatir la polución en las ciudades que todavía no ha sido explorada a fondo y que sólo podrá ser validada como método definitivo en la medida en que se extienda su uso.
¿Para qué sirve?
En los últimos años, y simultáneamente, algunas empresas han venido investigando y desarrollando, incluso en aplicaciones comerciales, una solución paliativa al problema de la contaminación de las ciudades. Se trata de materiales que incorporan un fotocatalizador que contribuye significativamente a reducir los niveles de óxidos de nitrógeno (NOx ) en el aire.
Los niveles de contaminación provocados por los óxidos de nitrógeno (NOx) suelen superar el límite permitido en muchas ciudades como Madrid y Barcelona y mientras no haya una gran reducción del tráfico rodado o se extienda el uso del vehículo eléctrico existen pocas soluciones.
Los efectos de los óxidos de nitrógeno son negativos para el medio ya que contribuyen son al efecto invernadero y el calentamiento global. Y para la salud son peligrosos en función de la exposición a la que se ve sometida la población. Los NOx, afectan principalmente al aparato respiratorio. Una elevada concentración puede provocar tos, sensación de cansancio e irritaciones en las vías respiratorias.
¿Cómo funciona?
La fotocatálisis es un fenómeno natural basado en una reacción química natural que se pone en marcha por la acción combinada de la luz y del aire y que lleva a que sustancias orgánicas e inorgánicas nocivas se conviertan en compuestos inocuos.
De este modo, la fotocatálisis favorece una descomposición más rápida de los contaminantes impidiendo su acumulación. Básicamente, oxida los NOx convirtiéndolos en nitratos. Los nitratos generados suponen una cantidad poco significativa sin impacto en el medioambiente y se disuelven con la lluvia.
La eficiencia del fotocatalizador depende de la irradiación de luz que reciba. La I+D se plantea en este momento el reto de ampliar la eficiencia del fotocatalizador en condiciones de iluminación solar escasa o nula (p.ej. durante la noche o en espacios confinados). La presencia de luz solar es suficiente para la activación del fotocatalizador.
Un ejemplo de fotocatalizador es el dióxido de titanio (óxido de titanio (IV) o E171). Es un compuesto en forma de polvo cristalino incoloro, con tendencia al blanco, no perjudicial para la salud. El dióxido de titanio se usa principalmente, por su alto índice de refracción, como pigmento blanco en las pinturas, en las materias plásticas, en el cemento de construcción y como opacificante en las pinturas de color; por ello, también es conocido comúnmente como “blanco de titanio”.
Cuando el dióxido de titanio está expuesto a la radiación ultravioleta proveniente de la luz solar, éste absorbe la radiación y se provoca una excitación electrónica. Diversas reacciones se producen en la superficie de los cristales del dióxido de titanio.
Fotolisis del agua:
H2O → H+ + OH (hidróxido radical) + e-
O2 + e- → O2- (a superóxido ion)
La reacción subsiguiente:
H2O + O2 → H+ + O2- + OH
El hidróxido radical es un poderoso agente oxidante y puede oxidar dióxido de nitrógeno a iones de nitratos:
NO2 + OH → H+ + NO3-
El ión superóxido es capaz a su vez de transformar los iones nitratos a partir de monóxido de nitrógeno:
NO + O2- → NO3-
La oxidación de NOx a iones de nitrato ocurre mucho más lentamente que en condiciones atmosféricas debido a la baja concentración de reacciones. La oxidación fotoquímica con la ayuda del dióxido de titanio es mucho más rápida porque la energía absorbida por la capa encima del pavimento y también porque los reactivos se mantienen juntos en la superficie del bloque. La reacción usando dióxido de titanio ha demostrado ser de un gran poder oxidante frente a otros catalizadores basados en metales.
Principales aplicaciones
Los fotocatalizadores se han desarrollado tanto para pavimento (calles, aceras y otras superficies pavimentadas) como para fachadas, con diversos elementos donde incorporarlos: calles, aparcamientos, plazas, edificios, etc.
En pavimentos se han probado en Osaka (Japón) y en grandes ciudades como París, Londres o Milán. Madrid ha sido pionera en España de la implantación de este producto en el asfalto de una calle céntrica. Se utiliza para este asfalto un compuesto muy líquido que incluye óxido de titanio y que se coloca en la parte porosa del betún.
En estos momentos (verano de 2011) todavía no existe un estudio que haya proporcionado resultados concluyentes para comprobar la operatividad de este sistema a gran escala, entre otras cosas porque su aplicación se ha llevado a cabo de manera puntual. Algunos expertos se muestran escépticos, no frente a la capacidad del fotocatalizador de convertir el dióxido de nitrógeno en nitrato, sino respecto a las posibilidades de disminuir la presencia del contaminante en la atmósfera. Esto sólo se podrá conocer con un grado de aplicación mayor que el actual.
La duda sobre la efectividad a gran escala se basa en el hecho que en un medio atmosférico se necesita un proceso de agitación importante del aire para asegurar que la reacción que ocurre en la superficie del recipiente –por ejemplo el asfalto- sea total sobre los compuestos que hay en el medio atmosférico. Otro aspecto que queda abierto para el debate es la cuestión de los costes de implantación y de mantenimiento.
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