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Transcripción

1 ECOSIT PAVIMENTO FOTOCATALÍTICO PARA REDUCIR LOS CONTAMINANTES DEL AIRE EN ÁREAS URBANAS Research and Development Department of fu United dgl Global lp Pavings

2 Qué es la fotocatálisis? Una reacción química en la cual la acción conjunta de la luz y un fotocatalizador acelera la velocidad de descomposición de un compuesto determinado. De esta forma, se promueve la eliminación de la mayor parte de los contaminantes presentes en las ciudades. La aplicación de la fotocatálisis, utilizando un sistema de semiconductor particulado, apunta a convertirse en el método más apropiado para la descomposición de compuestos contaminantes en productos inocuos, en lugar de los procesos convencionales de oxidación, (D. Chatterjee & S. Dasgupta, 2005).

3 Contaminantes gaseosos Por medio de la fotocatálisis se puede eliminar la mayor parte de los contamiantes presentes en las zonas urbanas: NO x, SO x, compuestos orgánicos volátiles (VOCs), CO, metil mercaptano, formaldehido, compuestos orgánicos clorados, compuestos poliaromáticos. Fuentes de emisión de los contaminantes gaseosos

4 Mecanismo de eliminación de los contaminantes La luz En los inicios de la investigación, la luz ultravioleta era la única capaz de llevar a cabo la reacción. El problema es que tan sólo una pequeña porción (4%) del espectro de radiación solar pertenece a este tipo de luz. Los progresos llevados a cabo en la síntesis de nuevos fotocatalizadores han permitido alcanzar altos rendimientos de eliminación de contaminantes bajo luz visible.

5 Mecanismo de eliminación de los contaminantes El foton es adsorbido sobre la superficie Se genera el par electrón-hueco Procesos altamente t oxidantes El par electrón-hueco promovido por el fotón provoca que se formen los radicales O2- y OH a partir del oxigeno y el agua presenentes en el aire, respectivamente. Estos radicales tienen un alto poder oxidante, por lo que son capaces de oxidar una gran cantidad de contaminantes produciendo CO 2 y agua.

6 Mecanismo de eliminación de NO x NO NO - 2 NO 3 Baldosa fotocatalítica Baldosa fotocatalítica t El contaminante se adsorbe en la superficie de la baldosa El contaminante adsorbido es oxidado en dos etapas a un compuesto inerte, NO 3 - El compuesto inerte es eliminado de la superficie de la baldosa por efecto de la lluvia C NO3- (max) = 0,5 molecula nm -2 (Ohko et al., 2009)

7 Óxido de titanio (TiO 2 ) Minerales naturales rutilo anatasa Aplicaciones i Como pigmento Para aportar blanqueza, opacidad y protección: Ancho de banda = 3.2 ev pinturas, plásticos, alimentos, papel, medicinas, dentífricos Cosméticos, bronceadores Como fotocatalizador

8 Aplicaciones del TiO 2 como fotocatalizador

9 Aplicaciones del TiO 2 como fotocatalizador

10 Conclu siones Resultad dos Ex xperiment tal Intro oducción Producción de los pavimentos Los catalizadores utilizados han sido suministrados i por diferentes compañías de prestigio internacional en la producción de fotocatalizadores. Son fotocatalizadores previamente desarrollados e implantados con éxito en otros campos. La adición del fotocatalizador en el proceso de producción de los pavimentos se ha llevado a cabo manteniendo las propiedades mecánicas de los pavimentos. En una primera fase se ha realizado la discriminación de catalizadores en base a obtener los máximos rendimientos de eliminación de contaminantes. En una segunda fase se ha procedido a optimizar la dosificación con el mismo objetivo.

11 Resultad dos Ex xperiment tal Intro oducción Procedimiento de análisis Se ha analizado la eficacia en la eliminación de NOx para medir las propiedades d fotocatalíticas de las baldosas fabricadas. Las condiciones de operación se han ceñido a la norma ISO , simulando las condiciones reales. Air flow C NO S t r Radiation humidity 1 l/min 1 ppm 300 cm 2 18 s 1mW/cm % Equipo experimental utilizado en los análisis siones Conclu Analizador de NO x CLD-700-AL-NO/NO x de ECO PHYSICS

12 Resultad dos Ex xperiment tal Intro oducción Resultados En este momento se enciende la lámpara Conclusiones

13 Conclusiones Resultad dos Ex xperiment tal Intro oducción Resultados, discriminación de catalizadores Sample BE1 BE2 BE3 BE4 Análisis de eliminación de NO x Relative humidity 5 % 25 % 50 % 75 % NO x removal 64,3 62,2 56,5 52,3 NO oxidize 0 0 4,5 0 NO x removal 67,4 59,1 52,8 37,4 NO oxidize ,6 58 5,8 NO x removal 63,0 53,4 45,5 24,4 NO oxidize 0 1,2 6,1 9,4 NO x removal 66,3 60,1 50,2 41,5 NO oxidize 0 0 4,4 4,5 Los rendimientos máximos de eliminación de NO x son elevados, en torno al 65 %, y muy similares en todos los casos. La humedad disminuye el rendimiento de eliminación de NO x. El catalizador BE1 es el más estable frente a la humedad. El rendimiento de oxidación a NO 2 es muy bajo para el catalizador BE1.

14 Conclu siones Resultad dos Ex xperiment tal Intro oducción Resultados, influencia de la humedad El catalizador BE1 alcanza el mejor comportamiento sometido a alta humedad relativa, tendiendo a un mínimo del 50 %. Se alcanza un rendimiento del 64 % bajo humedad relativa baja. La humedad d relativa media en 60 Bilbao es del 73,4 %. Sin embargo, durante las horas de 50 máxima radiación se suelen registrar los valores mínimos de humedad (50 %), lo que 40 corresponde con un rendimiento de eliminación del 56 %. NOx remov 80 al yield (%) Relative humidity (%) Figure 3. Effect of humidity on NO x removal yield Fuente: Euskalmet, Informe meteorológico del año 2008, pag. 74, (estación meteorológica de Deusto).

15 oducción tal Intro Resultad dos Ex xperiment siones Conclu Resultados, saturación de los centros activos El comportamiento del pavimento es muy estable a lo largo del tiempo, manteniendo un rendimiento de eliminación de NO x de 60 % durante al menos 81 h. En consecuencia, Ecosit puede mantener la actividad fotocatalítica t a pleno rendimiento i al menos 8 días en las condiciones más desfavorables. Por tanto, t Ecosit garantiza la actividad fotocatalítica en cualquier tipo de clima a pesar de que las lluvias sean escasas Figura 4. Efecto de la saturación sobre la actividad fotocatalítica.

16 Conclusiones Resultad dos Ex xperiment tal Intro oducción Extrapolación de los resultados Los resultados de rendimientos de eliminación de NO x que hemos obtenido (64 %) están dentro del rango que han obtenido otras compañías internacionales (50-80 %) para aplicaciones similares de productos preparados con cemento. Los ensayos realizados en campo son muy escasos y los resultados son dispares (20-70 %). Sin embargo, estos resultados apuntan hacia una reducción significativa en la concentración de los contaminantes gaseosos en las áreas urbanas.

17 Conclu siones Resultad dos Ex xperiment tal Intro oducción Conclusiones La fotocatálisis es un proceso emergente avalado con 40 años de investigación y miles de publicaciones científicas. Se le considera como el tratamiento más apropiado para la eliminación de los contaminantes del aire. La amplia utilización de las baldosas para la pavimentación de suelos en las ciudades junto con la compatibilidad del uso conjunto del cemento y el fotocatalizador, t es un aspecto muy relevante para la reducción de los contaminantes gaseosos. La utilización del óxido de titanio no produce daños medioambientales paralelos. Se pueden alcanzar rendimientos de eliminación de NO x condiciones i meteorológicas favorables. del 64 % bajo El fotocatalizador no sufre desactivación irreversible, tan sólo se satura con el paso del tiempo. Esto no supone problema alguno ya que se recupera la actividad catalítica mediante lavado con agua, bien sea de lluvia o de limpieza.

18 ECOSIT PAVIMENTO FOTOCATALÍTICO PARA REDUCIR LOS CONTAMINANTES DEL AIRE EN ÁREAS URBANAS Research and Development Department of fu United dgl Global lp Pavings