Ten beton pochłania zanieczyszczenia z powietrza. Chcą robić z niego drogi
Beton fotokatalityczny, bo o nim mowa, może w niedalekiej przyszłości służyć nie tylko jako nawierzchnia drogowa, ale jako materiał oczyszczający powietrze z zanieczyszczeń wytwarzanych przez jeżdżące po nim samochody.
Nie jest żadną tajemnicą, że transport drogowy jest jednym z największych źródeł zanieczyszczenia powietrza. Teraz okazuje się, że jeden z najważniejszych elementów - drogi, może przyczynić się do oczyszczania powietrza. Podczas spalania paliwa w wysokich temperaturach dochodzi do emisji tlenków azotu, które mogą potencjalnie reagować z innymi zanieczyszczeniami w powietrzu, co przyczynia się do powstawania smogu.
Reaktywne formy tlenu
Trzeba przyznać, że technologie, które sprawiają, że beton może oczyszczać powietrze nie są zupełnie nowe. Już kilka lat temu naukowcy zaproponowali rozwiązanie jakim jest beton fotokatalityczny. Jego testy odbyły się nawet na jednej z warszawskich ulic.
Tym razem inżynierowie z Koreańskiego Instytutu Inżynierii Lądowej i Technologii Budowlanych w Goyang w Korei Połudnowej (KICT) zademonstrowali wyniki swojego eksperymentu, z których wynika, iż istotnie, stworzony przez nich cement jest zdolny do oczyszczania powietrza. Opracowali oni beton pokryty dwutlenkiem tytanu, który w obecności światła słonecznego wytwarza cząsteczki zwane reaktywnymi formami tlenu.
To niestabilne cząsteczki posiadające przynajmniej jeden elektron nieposiadający pary, co sprawia, że wchodzą one w reakcje z innymi związkami chemicznymi niezwykle łatwo. Zwłaszcza jeśli chodzi o wiązania z takimi substancjami jak tzw. lotne związke organiczne (LZO), tlenki azotu, tlenki siarki i amoniaku. Gdy dochodzi do reakcji tych związków z reaktywnymi formami tlenu zostają stają się one nieszkodliwe.
Dwutlenek tytanu pod wpływem promieniowania ultrafioletowego, emitowanego przez Słońce, działa jak katalizator, przekształcając szkodliwe związki, takie jak tlenek azotu i dwutlenek azotu, w azotany. Azotany te osadzają się na powierzchni i są zmywane przez opady deszczu. Materiały fotokatalityczne, do których należy zastosowany dwutlenek tytanu, mogą również wychwytywać inne szkodliwe związki organiczne z powietrza, powodując ich dysocjację.
Dwutlenek tytanu może być dodawany do gotowej mieszanki betonowej na placu budowy lub może on trafiać do specjalnie opracowanych cementów już na etapie produkcji, gdzie dodaje się do nich jego nanocząsteczki.
Wspomniana grupa badawcza z KICT przeprowadziła swoje badania z zastosowaniem betonu fotokatalitycznego w podziemnym tunelu drogowym Banpo w Seulu w Korei Południowej. Miejsce to zostało wybrane nieprzypadkowo. Jak w wielu tunelach drogowych panuje tam dość słaba cyrkulacja powietrza i ogromne zagęszczenie ruchu. By doprowadzić do przyspieszenia reakcji chemicznych aktywowanych światłem, zainstalowano tam dodatkowe sztuczne oświetlenie.
Wyniki są obiecujące
Naukowcy zaobserwowali spadek poziomu tlenków azotu o 18% w ciągu zaledwie jednej doby. Powstałe w wyniku działania dwutlenku tytanu nieszkodliwe dla środowiska naturalnego sole, zostały po prostu zmyte przez deszcz. To demonstruje, że proces ten może funkcjonować w nieskończoność i praktycznie nie wymaga żadnych dalszych działań, oprócz standardowej konserwacji nawierzchni drogowej.
Skuteczność takiego betonu zależy od wielu czynników, takich jak ilości dostępnego powietrza, natężenia światła, wilgotności oraz ilości i rodzaju zanieczyszczeń obecnych w powietrzu. Jednocześnie, jeśli chodzi o absorpcję szkodliwych substancji z powietrza przez beton, trzeba pamiętać, że jest to na ogół bardzo powolny.
W dodatku, beton o takich oczyszczających właściwościach nadaje się jedynie do zastosowania na drogach, a nie np. w budynkach. Dzieje się tak, ponieważ zawarte w nim substancje mogą powodować przyspieszoną korozję stalowych zbrojeń. W przypadku betonowych nawierzchni nie jest to jednak problem, bowiem w betonie, którym pokrywa się drogi nie stosuje się jakichkolwiek zbrojeń.
Jak powiedział dr Jong-Won Kwark, główny badacz projektu:
Technologia budowlana wykorzystująca fotokatalizatory może mieć natychmiastowy wpływ na redukcję drobnych cząstek stałych w środowisku życia narodu. Planujemy zbudować system współpracy z samorządami lokalnymi i korporacjami publicznymi, aby rozszerzyć demonstracje próbne na inne lokalizacje w celu osiągnięcia komercjalizacji i dystrybucji z praktycznymi efektami.
Zespół zamierza kontynuować swoje badania i badać komercjalizację, by doprowadzić do wprowadzenia tej technologii do powszechnego użycia. Zważywszy na to, że rozwiązania pozwalające na stworzenie betonu zdolnego wychwytywać zanieczyszczenia z powietrza istnieją już od dobrych kilku lat, najwyższy czas.
