EMPLEO DE MATERIALES PARA LA DISMINUCIÓN DE GASES CONTAMINANTES NOx EN EL TRANSPORTE

Transcripción

1 Martes 25 de octubre. Mesa de proyectos de innovación GASES CONTAMINANTES NOx EN EL TRANSPORTE Dragana Kovandzic Mlacenovic (AOPJA)

2 1. Gases contaminantes El CO2, - efecto invernadero y el cambio climático en nuestro planeta Los óxidos de nitrógeno (NOx) - irritan el sistema respiratorio, aumentan la susceptibilidad a las infecciones respiratorias, contribuyen a la formación de lluvia ácida y el efecto invernadero y el cambio climático del planeta. Los hidrocarburos y compuestos orgánicos procedentes de la combustión incompleta de los combustibles - cancerígenos, producen irritación de la vista y vías respiratorias superiores. La reacción de los compuestos orgánicos con los óxidos de nitrógeno produce ozono en las capas bajas de la atmósfera, especialmente en una región que, como la andaluza, alcanza temperaturas muy elevadas en el período estival. Este cóctel fotoquímico produce dolor de cabeza e irritación del sistema respiratorio además de contribuir a la degradación de las masas forestales. En los estudios realizados por la UE, el coste que provoca la contaminación debida al sistema de transporte se estima en un 0,6% del PIB. Más del 90% de este valor está asociado al transporte por carretera. En el caso andaluz, según el plan PISTA, la cifra de las pérdidas se elevaría hasta los 700 millones de euros anuales.

3 2.1. Óxidos de nitrógeno NOx Producción de NOx por sectores

4 2.2. Óxidos de nitrógeno NOx

5 3. Bases de partida Respirar aire limpio y sin riesgos para la salud es un derecho inalienable de todo ser humano. La degradación de la calidad de aire es consecuencia de la actividad humana y a la emisión de contaminantes a la atmósfera. En los entornos urbanos, el transporte es uno de los focos principales de emisión de contaminantes y gases, siendo los óxidos de nitrógeno (NOx) de los mas nocivos. La presencia de aditivos fotocatalizadores en las superficies de los elementos construidos consigue, mediante la acción de la luz solar, una reacción fotoquímica, que permite la descomposición de los contaminantes y su eliminación del aire.

6 4. Fotocatálisis La fotocatálisis es una reacción fotoquímica que convierte la energía solar en energía química en la superficie de un catalizador o sustrato, consistente en un material semiconductor que acelera la velocidad de reacción. TiO 2, se activa por la exposición a la luz solar ultravioleta y origina la descomposición química de los contaminantes y su eliminación del aire. TiO2: elevada estabilidad, baja toxicidad, compatibilidad con los materiales, elevada actividad fotocatalítica. Desventaja elevado coste.

7 5. Aditivo fotocatalizador Una alternativa interesante al TiO2 es hematita (α-fe2o3) - el óxido de hierro con mejores propiedades fotocatalíticas en condiciones ambientales, que se activan con la irradiación solar de forma similar a como lo hace el TiO2. Se estudia uso combinado del tándem TiO2/Fe2O3

8 6. Innovación Para obtener α-fe2o3 se estudia la valorización de los residuos industriales con propiedades fotocatalizadoras, para su inclusión como aditivos de bajo coste en la preparación de materiales de construcción autodescontaminantes. Aplicación sobre los morteros secos, material de construcción muy empleado para el recubrimiento final de las superficies edificables.

9 7. Datos contractuales Universidad de Córdoba Investigador principal: Luis Granados Sánchez Duración: Abril 2012 abril 2014 (24 meses) Empresa colaboradora: Grupo PUMA Importe: ,38 euros

10 8. Objetivos La preparación de un material de construcción (mortero seco), de dosificación adecuada, que empleando residuos industriales, actúe como descontaminante de la atmósfera del entorno. Disminuir los óxidos de nitrógeno (NOx) en la atmósfera y mejorar las condiciones de habitabilidad de nuestras ciudades, contribuir a combatir la formación de lluvia ácida y minimizar el efecto invernadero (calentamiento global). El empleo de residuos (como fotocatalizadores) junto a materiales fotocatalíticos clásicos (TiO2) para producir materiales descontaminantes competitivos económicamente con los materiales desarrollados en la actualidad y que puedan emplearse en obras públicas y privadas. El reciclado de materiales y valorización y aprovechamiento de residuos, minimizando los vertidos.

11 9. Fuentes del residuo Actividades industriales que generan residuos con alto contenido en hierro Arenado de embarcaciones Corte de granito

12 10.1. Formulación del mortero descontaminante

13 10.2. Formulación del mortero descontaminante Características mecánicas requeridas Resistencia a la flexotracción a 28 días mayor que 7 N/mm2 Resistencia a compresión según UNE-EN mayor que 30 N/mm2 Resistencia a la abrasión menor que 400 mm3

14 11.1. Selección de residuos Residuo procedente del arenado utilizado en las operaciones de Limpieza de la superficie externa de los Barcos en los astilleros - RLB

15 11.2. Selección de residuos Residuo procedente del Tratamiento de Acero en la laminación del acero - RTA

16 12.1. Caracterización y adecuación del residuo

17 12.2. Caracterización y adecuación del residuo Suministro: Gamasur - FCC Ámbito (Campo de Gibraltar) Cuarteo y secado durante 24 h a 110ºC Caracterización mineralógica Molienda mecánica durante: 12h 16h 20h 24h Calcinación de todas las moliendas a: 600ºC 900ºC 750ºC Durante: 1h 4h 8h 12h

18 12.3. Caracterización y adecuación del residuo Mayor contenido Fe 2 O 3 en: RLB16C900-1h RTA900-4h

19 13. Preparación del mortero Mortero con residuos y actividad fotocatalítica

20 14.1. Capacidad descontaminante del mortero Propiedad de auto-limpieza, índice R26. Este índice señala, según norma al respecto, el valor porcentual de degradación de una solución acuosa de un tinte orgánico (normalmente el tinte rojo del compuesto orgánico Rodamina B) tras 26 horas de exposición a la luz solar y en presencia de un mortero fotocatalítico. Valores superiores a 40 % de degradación, como en el caso de algunos de los morteros estudiados, catalogan al mortero como auto-limpiante. De forma visual, el fenómeno de auto-limpieza se observa en la Figura, con la desaparición de la mancha rosácea central tras la irradiación solar.

21 14.2. Capacidad descontaminante del mortero

22 14.3. Capacidad descontaminante del mortero Para estudiar el comportamiento de la degradación de gases NOx por estos morteros prototipo se realiza un ensayo en el que los morteros objeto de estudio se introducen en un reactor de cuarzo por el que fluye una mezcla de aire/no de concentración específica. Durante los 10 primeros minutos la interacción del gas con el mortero ocurre en oscuridad, para lograr la estabilización del sistema Posteriormente durante un periodo de media hora (desde los 10 a los 40 minutos del ensayo) la cámara se irradia con luz solar artificial. En este periodo ocurre el proceso fotoquímico de oxidación del gas NO, de cuya evolución se puede concluir la eficacia que presenta un mortero para la eliminación efectiva de gases NOx en la atmósfera que lo rodea.

23 14.4. Capacidad descontaminante del mortero

24 14.5. Capacidad descontaminante del mortero

25 15. Conclusiones Los residuos ricos en hierro permiten diseñar morteros con buena eficiencia fotocatalítica sin alterar sus propiedades para poder ser usados en la práctica como morteros de pavimentación. El uso combinado de los aditivos fotocatalizadores Residuo+TiO2 permite un mejor aprovechamiento de la luz solar traduciéndose en una sinergia positiva que implica una mayor eficiencia. La formulación original de mortero de pavimentación permite la sustitución de cemento blanco por cemento gris e incluso una ligera disminución en la cantidad del mismo, lo que implica una disminución del coste. La inclusión de los aditivos fotocatalíticos en los morteros de cemento gris ha permitido obtener una formulación final con buenas propiedades mecánicas y fotocatalíticas y económicamente viable, como demuestra el excelente resultado respecto a degradación de gases NOx observado.

26 Gracias por vuestra atención