pavimento fotocatalÍtico para reducir los … · pavimento fotocatalítico para reducir los...
TRANSCRIPT
ECOSIT ™
PAVIMENTO FOTOCATALÍTICO PARA PAVIMENTO FOTOCATALÍTICO PARA REDUCIR LOS CONTAMINANTES DEL REDUCIR LOS CONTAMINANTES DEL
AIRE EN ÁREAS URBANASAIRE EN ÁREAS URBANASAIRE EN ÁREAS URBANASAIRE EN ÁREAS URBANAS
Research and Development DepartmentResearch and Development Departmentf U it d Gl b l P if U it d Gl b l P iof United Global Pavingsof United Global Pavings
Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire en las áreas urbanasen las áreas urbanas
Qué es la fotocatálisis?Qué es la fotocatálisis?Una reacción química en la cual la acción conjunta de la luz y un fotocatalizador acelera laUna reacción química en la cual la acción conjunta de la luz y un fotocatalizador acelera lavelocidad de descomposición de un compuesto determinado. De esta forma, se promueve laeliminación de la mayor parte de los contaminantes presentes en las ciudades.
La aplicación de la fotocatálisis, utilizando un sistema de semiconductor particulado, apuntaa convertirse en el método más apropiado para la descomposición de compuestoscontaminantes en productos inocuos, en lugar de los procesos convencionales deoxidación, (D. Chatterjee & S. Dasgupta, 2005).
Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire en las áreas urbanasen las áreas urbanas
Contaminantes gaseosos Contaminantes gaseosos Por medio de la fotocatálisis se puede eliminar la mayor parte de los contamiantes presentesen las zonas urbanas: NOx, SOx, compuestos orgánicos volátiles (VOCs), CO, metilmercaptano, formaldehido, compuestos orgánicos clorados, compuestos poliaromáticos.
Fuentes de emisión de los contaminantes gaseosos
Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire en las áreas urbanasen las áreas urbanas
Mecanismo de eliminación de los contaminantesMecanismo de eliminación de los contaminantes
En los inicios de la investigación, laú
La luzLa luz
luz ultravioleta era la única capaz dellevar a cabo la reacción. El problemaes que tan sólo una pequeña porción(4%) del espectro de radiación solar(4%) del espectro de radiación solarpertenece a este tipo de luz.
Los progresos llevados a cabo en lasíntesis de nuevos fotocatalizadoressíntesis de nuevos fotocatalizadoreshan permitido alcanzar altosrendimientos de eliminación decontaminantes bajo luz visible.j
Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire en las áreas urbanasen las áreas urbanas
Mecanismo de eliminación de los contaminantesMecanismo de eliminación de los contaminantesEl foton es adsorbido sobre la superficie
Se genera el par electrón-huecoSe genera el par electrón-hueco
P lt t id tProcesos altamente oxidantes
El par electrón-hueco promovido por el fotónprovoca que se formen los radicales O2- y –OH apartir del oxigeno y el agua presenentes en elp g y g paire, respectivamente. Estos radicales tienen unalto poder oxidante, por lo que son capaces deoxidar una gran cantidad de contaminantesproduciendo CO2 y agua.
Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire en las áreas urbanasen las áreas urbanas
Mecanismo de eliminación de NOMecanismo de eliminación de NOxxNO NO NO -NO NO2 NO3
B ld f t t lítiBaldosa fotocatalíticaBaldosa fotocatalítica
El contaminante se adsorbe en la superficie de la baldosa
El contaminante adsorbido es oxidado en dos etapas a un compuesto inerte, NO3-
El compuesto inerte es eliminado de la superficie de la baldosa por efecto de la lluvia
CNO3-(max) = 0,5 molecula·nm-2 (Ohko et al., 2009)
Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire en las áreas urbanasen las áreas urbanas
Óxido de titanio (TiOÓxido de titanio (TiO22))MineralesMinerales naturales
rutilo anatasa
A li iAplicaciones
Como pigmento
Para aportar blanqueza, opacidad yprotección:
pinturas plásticos alimentos papelpinturas, plásticos, alimentos, papel,medicinas, dentífricos…
Cosméticos, bronceadoresAncho de banda = 3.2 eV
Como fotocatalizador
Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire en las áreas urbanasen las áreas urbanas
Aplicaciones del TiOAplicaciones del TiO22 como fotocatalizadorcomo fotocatalizador
Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire en las áreas urbanasen las áreas urbanas
Aplicaciones del TiOAplicaciones del TiO22 como fotocatalizadorcomo fotocatalizador
Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire en las áreas urbanasen las áreas urbanas
Producción de los pavimentosProducción de los pavimentosL t li d tili d h id i i t dod
ucci
ón
Los catalizadores utilizados han sido suministrados pordiferentes compañías de prestigio internacional en laproducción de fotocatalizadores.Son fotocatalizadores previamente desarrollados eta
l In
tro
Son fotocatalizadores previamente desarrollados eimplantados con éxito en otros campos.
En una primera fase se ha realizado la
xper
imen
t
discriminación de catalizadores en base a obtenerlos máximos rendimientos de eliminación decontaminantes.
fdos
Ex
En una segunda fase se ha procedido a optimizar ladosificación con el mismo objetivo.
Res
ulta
d
La adición del fotocatalizador en el proceso deproducción de los pavimentos se ha llevado a cabomanteniendo las propiedades mecánicas de lospavimentossi
ones
pavimentos.
Con
clu
Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire en las áreas urbanasen las áreas urbanas
Procedimiento de análisisProcedimiento de análisisSe ha analizado la eficacia en la eliminaciónd NO di l i d dod
ucci
ón
de NOx para medir las propiedadesfotocatalíticas de las baldosas fabricadas.
Las condiciones de operación se han ceñido
tal
Intr
o
a la norma ISO 22197-1, simulando lascondiciones reales.
Air flow C NO S tr Radiation humidity
xper
imen
t
Equipo experimental utilizado en los análisis1 l/min 1 ppm 300 cm2 18 s 1mW/cm2 5 - 75 %
dos
ExR
esul
tad
sion
es
Analizador de NOx CLD-700-AL-NO/NOx de ECO PHYSICS
Con
clu
Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire en las áreas urbanasen las áreas urbanas
ResultadosResultados
oduc
ción
En este momento se
i d l látal
Intr
o
enciende la lámpara
xper
imen
tdo
s Ex
Res
ulta
dsi
ones
C
oncl
u
Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire en las áreas urbanasen las áreas urbanas
Resultados, discriminación de catalizadoresResultados, discriminación de catalizadores
oduc
ción
SampleRelative humidity
5 % 25 % 50 % 75 %
Análisis de eliminación de NOAnálisis de eliminación de NOxx
tal
Intr
o
BE1NOx removal 64,3 62,2 56,5 52,3
NO oxidize 0 0 4,5 0
BE2NOx removal 67,4 59,1 52,8 37,4
NO oxidize 0 0 3 6 5 8xper
imen
t
NO oxidize 0 0 3,6 5,8
BE3NOx removal 63,0 53,4 45,5 24,4
NO oxidize 0 1,2 6,1 9,4
BE4NOx removal 66,3 60,1 50,2 41,5do
s Ex
BE4NO oxidize 0 0 4,4 4,5
Res
ulta
d
Los rendimientos máximos de eliminación de NOx son elevados, en torno al 65 %,y muy similares en todos los casos.La humedad disminuye el rendimiento de eliminación de NOx.si
ones
C
oncl
u El catalizador BE1 es el más estable frente a la humedad.El rendimiento de oxidación a NO2 es muy bajo para el catalizador BE1.
Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire en las áreas urbanasen las áreas urbanas
Resultados, influencia de la humedadResultados, influencia de la humedadEl catalizador BE1 alcanza elod
ucci
ón
El catalizador BE1 alcanza elmejor comportamiento sometidoa alta humedad relativa,tendiendo a un mínimo del 50 %.
80
tal
Intr
o
%
Se alcanza un rendimiento del64 % bajo humedad relativa baja.
L h d d l ti di 60
70
al y
ield
(%)
xper
imen
t
La humedad relativa media enBilbao es del 73,4 %. Sinembargo, durante las horas demáxima radiación se suelen 50
60
NO
x re
mov
dos
Ex
máxima radiación se suelenregistrar los valores mínimos dehumedad (50 %), lo quecorresponde con un rendimiento 40
0 20 40 60 80
Res
ulta
d
de eliminación del 56 %.0 20 40 60 80
Relative humidity (%)
Figure 3. Effect of humidity on NOFigure 3. Effect of humidity on NOxx removal yieldremoval yieldsion
es
Fuente: Euskalmet, Informe meteorológico del año 2008, pag. 74, (estación meteorológica de Deusto).
Con
clu
Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire en las áreas urbanasen las áreas urbanas
Resultados, saturación de los centros activosResultados, saturación de los centros activos
oduc
ción
ta
l In
tro
El comportamiento del pavimentoes muy estable a lo largo del
xper
imen
t
tiempo, manteniendo unrendimiento de eliminación deNOx de 60 % durante al menos 81hdo
s Ex
h.
En consecuencia, Ecosit puedemantener la actividadf t t líti l di i t
Res
ulta
d
fotocatalítica a pleno rendimientoal menos 8 días en lascondiciones más desfavorables.
P t t E it™ ti l
sion
es
Figura 4. Efecto de la saturación sobre la actividad fotocatalítica.Figura 4. Efecto de la saturación sobre la actividad fotocatalítica.
Por tanto, Ecosit™ garantiza laactividad fotocatalítica encualquier tipo de clima a pesar deque las lluvias sean escasas C
oncl
u
Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire en las áreas urbanasen las áreas urbanas
Extrapolación de los resultadosExtrapolación de los resultados
oduc
ción
Los resultados de rendimientos de eliminación de NOx quehemos obtenido (64 %) están dentro del rango que hanta
l In
tro
hemos obtenido (64 %) están dentro del rango que hanobtenido otras compañías internacionales (50 - 80 %) paraaplicaciones similares de productos preparados con cemento.
xper
imen
t
Los ensayos realizados en campo son muy escasos y losdos
Ex
resultados son dispares (20 - 70 %). Sin embargo, estosresultados apuntan hacia una reducción significativa en laconcentración de los contaminantes gaseosos en las áreas
Res
ulta
d
concentración de los contaminantes gaseosos en las áreasurbanas.
sion
es
Con
clu
Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire Pavimento fotocatalítico para reducir los contaminantes del aire en las áreas urbanasen las áreas urbanas
ConclusionesConclusionesLa fotocatálisis es un proceso emergente avalado con 40 años deod
ucci
ón
p ginvestigación y miles de publicaciones científicas. Se le considera como eltratamiento más apropiado para la eliminación de los contaminantes delaire.ta
l In
tro
La amplia utilización de las baldosas para la pavimentación de suelos en lasciudades junto con la compatibilidad del uso conjunto del cemento y elf t t li d t l t l d ió d lxp
erim
ent
fotocatalizador, es un aspecto muy relevante para la reducción de loscontaminantes gaseosos.
La utilización del óxido de titanio no produce daños medioambientalesdos
Ex
pparalelos.
Se pueden alcanzar rendimientos de eliminación de NOx del 64 % bajodi i t ló i f bl
Res
ulta
d
condiciones meteorológicas favorables.
El fotocatalizador no sufre desactivación irreversible, tan sólo se satura conel paso del tiempo. Esto no supone problema alguno ya que se recupera lasi
ones
p p p p g y q pactividad catalítica mediante lavado con agua, bien sea de lluvia o delimpieza.
Con
clu
ECOSIT ™
PAVIMENTO FOTOCATALÍTICO PARA PAVIMENTO FOTOCATALÍTICO PARA REDUCIR LOS CONTAMINANTES DEL REDUCIR LOS CONTAMINANTES DEL
AIRE EN ÁREAS URBANASAIRE EN ÁREAS URBANASAIRE EN ÁREAS URBANASAIRE EN ÁREAS URBANAS
Research and Development DepartmentResearch and Development Departmentf U it d Gl b l P if U it d Gl b l P iof United Global Pavingsof United Global Pavings