Cemento fotocatalitico e autopulente : cattura lo smog e riduce l'inquinamento.
Nato nei laboratori di ricerca di Italcementi nel 1996, il cemento fotocatalitico rappresenta un'innovazione rivoluzionaria nel campo dei materiali da costruzione. Inizialmente concepito per contrastare la formazione di macchie sulle superfici causate dall'inquinamento atmosferico, questo materiale ha presto rivelato proprietà sorprendenti.
Il chimico Luigi Cassar, allora direttore della sezione di ricerca e sviluppo del gruppo, si concentrò sulle capacità autopulenti del cemento. L'obiettivo era sfruttare l'energia solare per decomporre le sostanze nocive prima che potessero attaccare la superficie del cemento attraverso il processo di ossidazione.
La Scoperta delle Proprietà Mangia-Smog
Man mano che le ricerche procedevano, emerse una scoperta straordinaria: la tecnica di ossidazione non solo preveniva la formazione di macchie, ma possedeva anche la capacità di ridurre gli inquinanti presenti nell'aria circostante. Questa rivelazione aprì la strada a nuove prospettive per il cemento fotocatalitico, trasformandolo in un alleato prezioso nella lotta contro l'inquinamento atmosferico.
Il segreto di questa proprietà risiede nella fotocatalisi, una reazione fotochimica innescata dalle caratteristiche fotoattive del biossido di titanio (TiO2), un componente chiave nella formulazione del cemento fotocatalitico.
Leggi il nostro approfondimento sull'edilizia anti-smog.
Il Processo di Fotocatalisi e la Riduzione dell'Inquinamento
La fotocatalisi è un fenomeno naturale in cui un materiale fotocatalitico, come il biossido di titanio, è in grado di ossidare e scomporre la materia organica quando esposto alla luce. Questo processo, noto come fotodegradazione, avviene attraverso reazioni chimiche innescate dal catalizzatore quando viene illuminato.
Nel caso specifico del cemento fotocatalitico, il biossido di titanio sfrutta l'energia solare e l'umidità atmosferica per trasformare e degradare gli agenti inquinanti presenti nell'aria circostante. Questo materiale innovativo attira e trattiene le molecole d'acqua sospese nell'aria sotto forma di umidità, catturando contemporaneamente le polveri sottili, gli ossidi di azoto e altre particelle nocive, fino a decomporle.
Ossidi di Azoto: Un Nemico Formidabile
Gli ossidi di azoto, noti come NO e NO2, sono considerati tra i principali fattori responsabili delle malattie respiratorie. Il cemento fotocatalitico è in grado di trasformare questi composti in ioni nitrato (NO3-), che vengono poi rimossi dalla pioggia o incorporati stabilmente nel calcestruzzo, eliminando così la loro pericolosità.
Grazie a questa capacità di purificare l'aria dagli inquinanti organici e inorganici generati principalmente dalle attività umane, il cemento fotocatalitico produce un vero e proprio effetto di "autopulenza" nell'ambiente circostante.
Vantaggi Estetici e Funzionali del Cemento Fotocatalitico
Oltre ai benefici ambientali, il cemento fotocatalitico offre numerosi vantaggi estetici e funzionali che lo rendono una scelta eccellente per una vasta gamma di applicazioni edilizie.
Estetica Durevole e Ridotta Manutenzione
Grazie alla sua capacità autopulente, il cemento fotocatalitico mantiene inalterata l'estetica dei manufatti nel tempo, riducendo notevolmente la necessità di interventi di pulizia e manutenzione. Che si tratti di superfici bianche, grigie o colorate, il colore originario viene preservato, esaltando la bellezza delle costruzioni.
Versatilità Applicativa
Il cemento fotocatalitico trova impiego in numerosi ambiti, dalle costruzioni civili e industriali alle infrastrutture, dalle città alle scuole e agli edifici pubblici, dalle piscine e campi sportivi alle abitazioni private. La sua versatilità lo rende una soluzione ideale per una vasta gamma di progetti architettonici.
Apprezzato dagli Architetti di Fama Mondiale
La purezza e la versatilità del cemento fotocatalitico hanno conquistato anche alcuni dei più grandi architetti contemporanei. Richard Meier, ad esempio, ne ha fatto un vero e proprio marchio di fabbrica, celebrando il bianco come sinonimo di purezza e versatilità, l'unico colore in grado di raccogliere ed esprimere ogni ispirazione.
"Il bianco è il colore più meraviglioso perché al suo interno puoi vedere tutti i colori dell'arcobaleno. Il candore del bianco non è mai solo bianco; è quasi sempre trasformato dalla luce e da ciò che è in continuo cambiamento: il cielo, le nuvole, il sole e la luna." - Richard Meier
Fattori che Influenzano l'Efficienza del Cemento Fotocatalitico
Poiché il cemento fotocatalitico reagisce alla luce solare, la sua efficienza è influenzata da diversi fattori, tra cui l'energia e l'intensità della radiazione solare ricevuta dal fotocatalizzatore. Elementi come la latitudine, la stagione, l'ora del giorno, l'angolo di esposizione e le condizioni meteorologiche possono avere un impatto sulle prestazioni del materiale.
Per superare i limiti dell'intensità dei raggi UV, molte ricerche si sono concentrate su come migliorare l'attivazione del biossido di titanio anche con luce minima, aggiungendo azoto al cemento.
Capacità di Assorbimento e Struttura Porosa
Nonostante queste variazioni, il cemento fotocatalitico unisce le prestazioni autopulenti con le caratteristiche dei materiali cementizi classici, come la forte capacità di assorbimento. Grazie alla sua natura porosa, il cemento è un ottimo materiale per il caricamento di fotocatalizzatori, dando vita a un prodotto che sfrutta la struttura porosa del calcestruzzo, ingloba le particelle fotocatalitiche e mantiene le proprietà meccaniche e di resistenza alla compressione.
Preparazione del Cemento Fotocatalitico: Una Sfida Tecnologica
La preparazione del cemento fotocatalitico rappresenta una vera e propria sfida tecnologica. L'obiettivo principale è introdurre sulla superficie del materiale cementizio la massima quantità di materiale catalizzatore, fissando al contempo le particelle fotocatalitiche in modo che non si disperdano a causa degli agenti atmosferici o dell'abrasione della superficie cementizia.
Per raggiungere questi obiettivi, sono stati sviluppati due metodi principali:
- Miscelazione meccanica: Le particelle fotocatalitiche vengono miscelate meccanicamente con i materiali cementizi.
- Rivestimento superficiale: La superficie del calcestruzzo viene rivestita con formulazioni contenenti fotocatalizzatori.
Entrambi i metodi richiedono un'attenta calibrazione dei processi produttivi per garantire la massima efficacia del cemento fotocatalitico.
Applicazioni e Studi sui Materiali Fotocatalitici a Base di Cemento
Nonostante le sfide tecnologiche e i costi di produzione relativamente elevati rispetto al cemento ordinario, il cemento fotocatalitico ha trovato applicazione in diversi progetti prestigiosi, dove i costi più alti sono stati giustificati dai vantaggi offerti.
Prodotti Disponibili sul Mercato
Attualmente, sono disponibili sul mercato leganti premiscelati per la produzione di cemento fotocatalitico, contenenti biossido di titanio attivo in percentuali comprese tra l'1% e il 5%. Questi leganti vengono utilizzati per produrre pavimentazioni, calcestruzzi strutturali e altri prodotti cementizi fotocatalitici.
Ricerca e Sviluppo di Soluzioni Innovative
La ricerca e lo sviluppo di soluzioni innovative per ottimizzare i costi di produzione del cemento fotocatalitico sono in costante evoluzione. Ad esempio, è in fase di sviluppo un calcestruzzo fotocatalitico rinforzato con fibre di vetro (GRC), che consente modifiche minime al processo produttivo. Questo legante si è rivelato particolarmente adatto per i rivestimenti delle pareti esterne, rendendole "attive" grazie alla fotocatalisi.
Prospettive Future e Sostenibilità del Cemento Fotocatalitico
Nonostante gli sforzi e gli investimenti nella ricerca e nello sviluppo, la diffusione su larga scala dei materiali fotocatalitici nell'edilizia generale non è un traguardo facilmente raggiungibile nel breve termine. Tuttavia, i cementi catalitici rappresentano un investimento sul futuro e una delle tecnologie più sostenibili nell'edilizia per il disinquinamento atmosferico, soprattutto in ambito urbano.
Benefici Ambientali e Sociali
Oltre ai vantaggi estetici e funzionali, il cemento fotocatalitico offre numerosi benefici ambientali e sociali. La sua capacità di purificare l'aria dagli inquinanti contribuisce a migliorare la qualità dell'aria nelle città, con potenziali effetti positivi sulla salute pubblica.
Normative e Strategie Ecologiche
Dato che la qualità dell'aria è al centro di molte normative e strategie ecologiche, l'utilizzo del cemento fotocatalitico nelle superfici esterne degli edifici potrebbe diventare una scelta sempre più diffusa per contribuire al disinquinamento ambientale.
Sicurezza e Sostenibilità
È importante sottolineare che il contenuto di biossido di titanio fotocatalitico (TiO2) presente nel cemento fotocatalitico è stabile e non tossico, non aumentando i rischi per la salute delle persone rispetto a quelli noti per il cemento classico.
Inoltre, la ricerca continua per migliorare l'efficienza e la competitività di questo materiale innovativo, rendendolo una soluzione sempre più accessibile e sostenibile per il futuro delle costruzioni.
