Kompleksowe działania na rzecz walki ze smogiem, oprócz promowania transportu zbiorowego czy termomodernizacji budynków, powinny obejmować także obiekty pochłaniające zanieczyszczenia. Dzięki zastosowaniu betonu fotokatalitycznego takim obiektem mogą stać się nawet płytki chodnikowe oraz fasady budynków. Politechnika Warszawska jest jedną z uczelni na świecie, w których trwają badania nad tą technologią. Efekty badań omówiono na Kongresie Czystego Powietrza.
Zjawisko nazywane zbiorczo smogiem składa się z wielu różnych związków chemicznych: wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, tlenków siarki, tlenków metali ciężkich, generowanych głównie przez silniki spalinowe tlenki azotu oraz innego rodzaju pyłów. W Warszawie normy czystości powietrza są przekroczone pod tym czy innym względem praktycznie przez cały rok. Innowacyjny sposób walki z zanieczyszczeniami opracowali naukowcy z Politechniki Warszawskiej.
Beton fotokatalityczny powstaje z tych samych składników, co zwykły beton, oraz fotokatalizatora, dodawanego do warstwy zewnętrznej. Zasadę działania wynalazku przedstawił mgr inż. Karol Chilmon z Wydziału Inżynierii Lądowej PW. – Gdy emisja kwantów energii pobudza półprzewodnik (dwutlenek tytanu), tworzy się nadmiar wolnych elektronów, które przyłączają się do atomów tlenu, tworząc nadtlenek. Jego cząsteczki z kolei jako rodnik grupy hydroksylowej przyłączają się do tlenków azotu, które stopniowo przekształcają się w sole kwasu azotowego, zmywane przez wodę z powierzchni płytki – objaśnił naukowiec.
Istnieje szereg różnych fotokatalizatorów, możliwych do dodawania na trzy sposoby i w różnych postaciach. – W czasie naszych badań stosowaliśmy tę substancję jako dodatek do spoiwa, czyli cementu. Można jednak także dosypać go do kruszywa albo pomalować płytki farbą z jego dodatkiem. Metodę tę stosuje się w niektórych miastach świata również na elewacjach budynków: za przykład mogą posłużyć Rzym, Mexico City czy Mediolan. Podobne rozwiązania zastosowano na wybranych odcinkach chodników we włoskim Bergamo (2009 r.), a w Polsce – w Nowej Soli (2012 r.). Innymi miejscami, w których zdecydowano się na beton fotokatalityczny, są tunele (Umberto Uno w Rzymie, Leopolda II w Brukseli) i mosty (jak w 2015 r. w Barcelonie).
Poważną zaletą technologii jest jej bezobsługowość (produkty przeróbki szkodliwych substancji są samoczynnie zmywane przez deszcz) i pasywność (nie ma konieczności doprowadzania prądu). Warstwa betonu fotokatalitycznego może być cienka, dzięki czemu nie trzeba zmieniać linii produkcyjnej, a koszty produkcji nie rosną znacząco. Nie są wymagane także zmiany miejskiej infrastruktury towarzyszącej. Kostka pochłaniająca smog jest z wyglądu bardzo trudna do odróżnienia od zwykłej.
Wydajność oczyszczania zależy od rodzaju zastosowanego fotokatalizatora. – Już dziś na rynku jest ich kilkanaście, a wciąż powstają nowe – zaznaczył Chilmon. Wpływ na efektywność ma także czystość powierzchni i czynniki atmosferyczne: wiatr, wilgotność względna (im mniejsza, tym lepiej) oraz intensywność promieniowania słonecznego. Pewne ograniczenie stanowi fakt, że promieniowanie UV-A, aktywujące reakcje chemiczne, stanowi jedynie mały odsetek światła docierającego w Polsce na Ziemię. Są już jednak dostępne substancje aktywowane światłem widzialnym. Badania przeprowadzone w Kopenhadze, gdzie światła słonecznego w ciągu roku jest jeszcze mniej, niż w Polsce, wykazały skuteczność rozwiązania od połowy marca do końca października.
Podczas pilotażu, przeprowadzonego wraz z firmą Skanska we wrześniu ubiegłego roku
na Rondzie Daszyńskiego w Warszawie, przy najlepszych warunkach (w słonecznych dniach) uzyskano 30% redukcji zanieczyszczeń. Zainteresowanie stosowaniem betonu fotokatalitycznego podczas inwestycji wyraziły już – według Chilmona – PKP PLK. – Nasze działanie to tylko cegiełka do kompleksowych badań, ale może okazać się ważna – podsumował naukowiec.
Zapisz się do newslettera:
