Fotocatálisis en materiales en base de cemento. Evaluación de autolimpieza de fotocatalíticos en el espectro visible frente al UV

Abstract

En los últimos años, se está haciendo mucho hincapié en los
problemas que la contaminación genera en las grandes ciudades. Ésta,
no solo afecta a la salud de sus habitantes, también a la calidad estética
de los edificios. Los materiales a base de cemento, por sus propiedades
físico-químicas de rugosidad, porosidad y composición mineralógica,
son especialmente vulnerables al exponerse a la intemperie, produciéndose
un deterioro estético importante cuando en el aire se encuentra
una gran concentración de partículas NOx.
Desde los años 50, los materiales fotocatalíticos son cada vez
más utilizados en el mundo de la construcción gracias a sus propiedades
de purificación del aire, antibacteriana y de auto limpieza. Esta
última, ayuda a la conservación del color original de las fachadas de los
edificios, reduciendo así los gastos en mantenimiento de los inmuebles.
Además, su uso permite el diseño de patrones en cerramientos
que hasta ahora se evitaban por su rápido deterioro estético. El principal
material utilizado para producir la fotocatáisis ha sido el dióxido de
titanio, el cual tiene su función supeditada a la radiación ultravioleta,
minoritaria frente a la radiación en el espectro visible, siendo éste, uno
de los rangos en el que se centran las últimas investigaciones sobre adiciones
fotocatalíticas.
El trabajo tiene como objetivo, por tanto, la evaluación de la
autolimpieza de morteros de cemento, blancos y grises, con adiciones
fotocatalíticas: una comercial y una modificada para mejorar su rendimiento
en el visible. Se han ensayado en el espectro visible, comparándolas
con su comportamiento en ultravioleta. Como resultado de la
investigación, se observa que la actividad no es destacable en el visible,
con valores de degradación inferiores al 18%. Sin embargo, en luz UV la
actividad de la adición fotocatalítica modificada, en comparación con
el comercial, mejora los resultados hasta en un 48% en morteros blancos.
Recently, big cities suffer for growing pollution issues. This implies
not only a problem for human health, but an aesthetical problem
for building’s façades as well. Cementitious materials are especially
vulnerable when they are exposed to outdoor conditions. This is due
to their physico-chemical properties as roughness, porosity, and a rich
mineral composition. The susceptibility of materials increases as the
air concentration of NOx particles does.
Since the 50’s, an enormous interest has arisen for photocatalytic
materials, being increasingly used in construction thanks to
their air-purifying, antimicrobial and self-cleaning properties. The latter
helps façades to maintain their original colour; therefore, it decreases
the building maintaining costs. Besides, using photocatalytic materials
allows designers to project typically unused patterns that were
rejected because of their ease to get dirty. The material that is mainly
used in order to cause the photocatalytic reaction is titanium dioxide.
This compound needs UV light to activate the reaction, but recent research
is looking for the photocatalyst to be active under visible light,
which is more abundant than UV light.
In this context, the principal aim of this study consists in the
evaluation of the self-cleaning properties of white and grey cementitious
mortars with two different photocatalytic additions: a commercial
TiO2 photocatalyst and a modified one. Mortars were tested under
visible light in comparison with UV. As a result, it was observed that,
under visible light the activity is not remarkable, with degratation values
lower than 20% When using UV light on white cementitious mortars,
the addition of modified photocatalyst improves up to 48% the
degradation rates with respect to the commercial one.