A P L I C A C I O N E S A R Q U I T E C T Ó N I C A SD E L O S N A N O M A T E R I A L E S E N B A S E D E T I T A N I O

E N V O L V E N T E S F O T O C A T A L Í T I C A S

MARÍA SIÑERIZ MARTÍNEZ_10635 AULA 3 TRABAJO FIN DE GRADO 25_05_2015 ETSAMTUTOR: DAVID SANZ ARAUZ

A P L I C A C I O N E S A R Q U I T E C T Ó N I C A SD E L O S N A N O M A T E R I A L E S E N B A S E D E T I T A N I O

E N V O L V E N T E S F O T O C A T A L Í T I C A S

En la sociedad actual, cada vez son más los problemas derivados de la globalización. Ciudades más contaminadas, población envejecida y enferma, son algunas de las consecuencias de este proceso, que nos obliga a buscar nuevas medidas para alcanzar una sociedad más sostenible y eficiente.

El avance de la tecnología es una herramienta de la que nos podemos servir para alcanzar este fin e intentar reparar los excesos que se han venido cometiendo a lo largo de los últimos siglos. Así, una de las medidas que podemos poner en práctica, y que es objeto de estudio en este trabajo, es la aplicación de materiales fotocatalíticos en la Arquitectura.

En los últimos años, existe la tendencia, en nuestra arquitectura, de utilizar métodos y materiales de construcción cada vez más sostenibles, no sólo en su fabricación, sino también en su ejecución, durante su vida útil y finalmente en su degradación.

A lo largo del trabajo se analizarán diversos aspectos relacionados con estos materiales desde su eficacia, su método de fabricación, su clasificación y el punto en el que se encuentra su investigación; hasta el desarrollo proyectual de la utilización de estos materiales en la arquitectura, realizando un análisis desde la fase de proyecto y su discurso conceptual en un proyecto no construido hasta la fase de ejecución en un proyecto construido.

P a l a b r a s

Nanotecnología Nanomateriales

Fotocatálisis Dióxido de titanio

Materiales de construcción

Descontaminación

c la v e

Nanotecnología. Introducción

y clasificación de los

nanomateriales en cuanto a sus

dimensiones

Calidad del Aire. Contaminantes

Atmosféricos

Plan AIRE

Tecnologías Avanzadas de

OxidaciónFotocatálisis Heterogénea

Dives in Misericordia

Elementos constructivos

fotocatalíticos. Concepto de Isla

Fotocatalítica

Factores a considerar en

la aplicación de los materiales fotocatalíticos

Método y estudio de casos

prácticos. Urban Resort de

Julia Ayuso

Iglesia de Iesu de Rafael Moneo

Arturo Soria

Conclusiones

26

18

4

6 8

22

29

31 38

Bibliografía 3932

34

7 9

5

La nanotecnología comprende el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas a través del control de la materia a escala “nano”. El término nano implica la millonésima parte de cualquier unidad de medida. Una idea de esta dimensión es que cinco átomos situados en línea suman un nanómetro (Drexler, 1981). Una escala tan reducida implica el estudio y diseño de fenómenos moleculares y atómicos (Taguchi, 1974).

Esta disciplina científica salió a la luz gracias al físico Richard Feynman, Premio Nobel de Física en 1965, que en 1959 fue el primero en hablar de la posibilidad de manipular directamente los átomos en el ámbito de la síntesis química. A pesar de que ignoraba la capacidad de los átomos y moléculas de unirse en estructuras complejas guiados por sus interacciones físicas y químicas (lo que fundamenta hoy en día el estudio en la escala nanométrica), Feynman fue pionero en cuanto a la visión de las posibilidades que este campo podía proporcionar.

No fue hasta los años 80 cuando el avance de las técnicas experimentales hizo posible, primero observar los materiales a escala atómica y, después

manipular átomos individuales.

Actualmente, gracias a esta ciencia en desarrollo se está investigando acerca de la creación de nuevos materiales resultantes de la modificación de sus propiedades. Estos materiales pueden ser diseñados para actuar de una determinada manera de forma controlada, lo que abre un abanico de posibilidades en diversos ámbitos de actuación tales como, medicina, construcción, alimentación, informática, industria textil, etc. Los materiales reducidos a la nanoescala pueden mostrar propiedades muy diferentes a las que exhiben en una macroescala, posibilitando aplicaciones únicas.

La clasificación de la categoría nanomaterial es complicada ya que ésta es enormemente amplia, debido a que puede incluir todas las clases superiores de materiales, siempre y cuando alberguen un componente estructural en la nanoescala o exhiban una de sus dimensiones ella. La clasificación según el número de dimensiones de estos materiales incluidas en la nanoescala puede ser:

NANOTECNOLOGÍANANOMATERIALES

“Me gustaría describir un campo en el cual muy poco ha sido hecho hasta el momento, pero en el que, en principio, una gran cantidad de cosas pueden

hacerse. Más aún, lo más importante es que podría tener un gran número de aplicaciones técnicas. De lo que quiero hablar es del problema de manipular y

controlar objetos a muy pequeña escala”.

Richard Feynman “There is plenty of room at the bottom”

5

Nanopartículas: Todas sus dimensiones están incluidas dentro de la nanoescala. Esta categoría se considera cero- dimensional, ya que ninguna de sus dimensiones supera los 100 nanómetros.

Nanotubos y nanofilamentos: Sólo dos de sus dimensiones

están incluidas en la nanoescala. Esta diferencia en las dimensiones materiales da lugar a los nanomateriales en

forma de aguja.

Nanocapas y nanorrevestimientos: Únicamente una de sus dimensiones está incluida en la nanoescala. Estos materiales son más difíciles de clasificar y muestran formas de lámina.

Nanocristales y nanocompuestos:

Ninguna de sus dimensiones está dentro de la nanoescala.

La razón por la que estos materiales se consideran

nanomateriales, aunque no se ajusten a la nanoescala, es

porque, o bien poseen una estructura nanocristalina,

o bien presentan ciertas características incluidas en la

nanoescala.

Existe otra definición de nanomateriales según la cual éstos son materiales son considerados materiales inteligentes derivados de la nanotecnología. Son materiales con propiedades morfológicas más pequeñas que un micrómetro, aunque no existe un consenso en cuanto al tamaño que abarca esta denominación.

Algunas de las aplicaciones que se consiguen al reducir el estudio a la nanoescala son: sustancias opacas se vuelven transparentes; materiales inertes se transforman en catalizadores; materiales estables se transforman en combustibles; sólidos se vuelven líquidos a temperatura ambiente; aislantes se vuelven conductores, etc. (Ashby et al., 2009). Por otra parte investigaciones con polímeros están dando como resultado que ciertos materiales empleados tengan las propiedades de autorrepararse de arañazos, brechas y agujeros.

Todo tipo de sólido conocido puede ser aprovechado para crear estos nuevos materiales mediante el tratamiento según el proceso obtenido por Richard W. Siegel, denominado “Síntesis Física del Vapor”. Este método permite obtener materiales nanoestructurados a escala industrial. Las agrupaciones de átomos son sintetizadas mediante la condensación de vapor, la cual consiste en la evaporación de un material sólido, seguido de una rápida condensación para formar agrupaciones de tamaño nanométrico. (Siegel, 1992)

Lo más importante de este proceso es que, mediante el control del ritmo de evaporación, la determinación del tipo correcto de gas y el manejo de su presión atmosférica, se puede modificar la resistencia a la fractura, la plasticidad, la elasticidad, el color, la transparencia, la resistencia a la corrosión, la reacción química, el comportamiento eléctrico, magnético y la resistencia térmica y acústica de cualquier material nanoestructurado.

CALIDAD DEL AIRE CONTAMINANTES

ATMOSFÉRICOS El concepto de calidad del aire se mide en el grado de pureza del aire que respiramos. El aire no sólo es necesario para la respiración de los seres vivos sino que también es necesario para hacer habitable la Tierra. Por lo que la atmósfera es un elemento indispensable en la defensa de las formas de vida.

Una buena o mala calidad del aire viene determinada por una mayor o menor concentración de sustancias o elementos indeseables presentes en la atmósfera. A estos elementos o sustancias se les denomina contaminantes atmosféricos.

Para hacer frente a este problema no sólo se hace necesaria la reducción de emisiones1 contaminantes a la atmósfera sino que también es una medida necesaria la regulación y reducción de las inmisiones2. Para hacer un seguimiento y realizar un análisis de la situación se realizan evaluaciones anualmente que nos permiten conocer la calidad del aire y realizar el diagnóstico de situación en cuanto al cumplimiento de la normativa vigente en esta materia.

La relación entre los contaminantes atmosféricos y la salud de las personas ha sido demostrada por numerosos estudios científicos (Tobías et al., 1997; Ballester et al., 1999; Íñiguez et al., 2003). Por ello, es esencial seguir mejorando la información sobre la calidad del aire que respiramos y sobre las repercusiones que pueden tener nuestras actividades en la contaminación atmosférica. (Yanguas, 2012a)

La contaminación atmosférica es el factor

determinante para conseguir una pureza del aire óptima para los seres vivos y los ecosistemas. La mayoría de los contaminantes vertidos a la atmósfera tienen su origen en la actividad humana. Sin embargo, hay procesos naturales que también emiten contaminantes como las emisiones de COVNM3 procedentes de la vegetación y las emisiones de NOx procedentes del suelo (Yanguas, 2012b).

También fenómenos naturales como los incendios o las erupciones volcánicas emiten contaminantes.

La evaluación de la calidad del aire en España es realizada por el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, a partir de los datos que envían periódicamente las comunidades autónomas y determinadas entidades locales. En la actualidad , existe una red de control de la

1. Cantidad de contaminantes vertidos a la atmósfera en un período determinado desde un foco. 2. Concentración de contaminantes a nivel del suelo. Actualmente se emplea más el término “calidad de aire ambiente”. 3. Compuestos orgánicos volátiles no metánicos

6%

49,1%

16,4%

13,6%

14,8%

Partículas en suspension PM

Monóxido de carbono CO

Óxidos de azufre SOx

Compuestos orgánicos volátiles COV

Óxidos de nitrógeno NOx

Otros 9%

Procesos Industriales 15%

Eliminación de residuos sólidos 2,5%

Combustibles 27,3%

Tráfico 46,2%2 0 1 1

Emission Database for Global

Atmospheric Research

2 0 1 2

Ayuntamiento de Madrid

PLAN NACIONAL DE CALIDAD DEL AIRE Y PROTECCIÓN DE LA ATMÓSFERA 2013-2016: PLAN AIRE.

Para combatir el problema de la contaminación que existe en nuestro país, se ha elaborado un plan de actuación a nivel nacional, cuyo objetivo consiste en impulsar medidas que actúen ante los problemas de calidad del aire más comunes, de forma que se respeten los valores de calidad del aire legalmente establecidos a nivel europeo.

Este plan parte del estudio y diagnóstico de la situación en todo el territorio. En sus conclusiones se advierte que existen diversas estaciones de medición en las que frecuentemente se superan los valores límite permitidos en elementos como el ozono troposférico4 (O3), la concentración de partículas (PM10) y el dióxido de nitrógeno (NO2). Estos resultados se producen generalmente en aglomeraciones urbanas. Además, también pone de manifiesto la urgencia de incluir medidas para la reducción de las emisiones de amoniaco y óxidos de nitrógeno principalmente. Este plan propone la implantación de medidas tanto a nivel de información, concienciación e investigación como medidas dirigidas a sectores concretos implicados en la emisión de contaminantes.Dentro de las líneas de investigación previstas en estas medidas se encuentra el estudio de la efectividad de la utilización de materiales fotocatalíticos para la reducción de la contaminación.

calidad del aire ambiente que cuenta con más de 600 estaciones de medición fijas en todo el territorio español. El tráfico es una de las principales fuentes de contaminación atmosférica en Europa. Es responsable junto con la industria de las emisiones de dióxidos de nitrógeno (NOx), dióxido de azufre (SO2) y partículas en suspensión (PMx), las cuales suponen un mayor impacto sobre la salud (Medina, 2004). En las zonas urbanas el 50% de las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) se producen por combustión en los motores de los vehículos (U.S. EPA, 1998). En España el 34% de las emisiones de óxidos de nitrógeno provienen del tráfico (European Environment Agency, 2012).

El diseño de nuestras ciudades y de la arquitectura influye directamente en este problema. La gran densidad de edificios en altura dificulta la dispersión de los contaminantes e incrementa su concentración en el aire.

La mayoría de las ciudades adoptan medidas pasivas frente a la contaminación, orientadas a no incrementar los niveles de contaminantes. Sin embargo, en los últimos años se han realizado avances significativos en el estudio de nanomateriales aplicados a la Arquitectura como los materiales fotocatalíticos, los cuales se pueden emplear como una de las pocas medidas activas que consiguen reducir la concentración ambiental de los contaminantes.

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ZONAS CON EL AIRE MENOS SALUDABLEEn 2011 regiones que superaron el límite recomendado, por tipo de contaminante.

Ozono (O3)

Partículas (PM10)

Dióxido de nitrógeno (NO2)

Dióxido de azufre (SO2)

Gijón y Asturias centralBajo Nervión

Torres de Ponent

Vic

Barcelona, Vallès, y Baix Llobregat

Palma

La Rioja

Madrid, Sur y Corredor del Henares

Bailén

Sevilla y área metropolitana

Granada y área metropolitana

Algeciras

Santa Cruz de Tenerife, San Cristóbal de la Laguna

POBLACIÓN CENSADA EN ZONAS CON INCUMPLIMIENTOS

Ozono

Dióxido de nitrógenoPartículas

Dióxido de azufre

22.601.892 315.656 km2

12.007.477 7.273 km2

7.218.639 16.330 km2

580.289 738 km2

4. Contaminante secundario que se crea a partir de los óxidos de nitrógeno y los compuestos volátiles.

2 0 1 3

Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente. en EL PAÍS

FOTOCATÁLISISComo se ha descrito en el apartado anterior, la contaminación es un problema que pone en peligro tanto la salud de las personas cómo la viabilidad y sostenibilidad de nuestros ecosistemas. Actualmente, disponemos de diversas tecnologías que evitan el uso de procesos químicos y que permiten paliar este problema reduciendo, e incluso eliminando las concentraciones de contaminantes, tanto en nuestra atmósfera como en el agua. Desde el ámbito de la Arquitectura también se pueden adoptar medidas que contribuyen a mejorar la calidad del aire mediante el uso de materiales fotocatalíticos que, entre otras cualidades, poseen propiedades descontaminantes. Para entender el proceso según el cual estos materiales consiguen eliminar las concentraciones de contaminantes ambientales, es preciso describir previamente ciertos procesos químicos de los cuales se deriva este efecto.

·PROCESOS NO FOTOQUÍMICOS: Implica la generación del radical hidroxilo a través de cualquier vía que implique la utilización de especies químicas o de energía que no sea proporcionada por radiación luminosa. Alguno de los procesos que pertenecen a este grupo son la ozonización en medio alcalino o con peróxido de hidrógeno, procesos Fenton o la oxidación en agua sub/supercrítica. ·PROCESOS FOTOQUÍMICOS: En estos procesos es necesaria la utilización de la luz, que puede desempeñar un doble papel dependiendo de si causa la destrucción directa de los contaminantes, por ejemplo la fotólisis, o si actúa como activador de los procesos de generación de radicales hidroxilo y otras especies reactivas, en el que se incluye la fotocatálisis heterogénea. El uso de radiación luminosa supone un aumento de la velocidad de las reacciones químicas respecto a otros procesos similares en ausencia de irradiación. Asimismo el uso de este tipo de procesos suponen “la minimización o eliminación del uso del ozono y sus riesgos inherentes, la reducción de los costes de operación, una mayor versatilidad y la posibilidad de trabajar en condiciones próximas a las naturales” (Pizarro, 2005). Dentro de las variantes existentes en los procesos fotoquímicos como son la fotólisis del agua en ultravioleta de vacío, ultravioleta con peróxido de hidrógeno, ultravioleta con ozono, foto-Fenton y fotocatálisis heterogénea, es ésta última la que se desarrollará más en profundidad.

T ECNOLOGÍ A S AVA NZ A DA S DE OX IDACIÓN Las tecnologías o procesos avanzados de oxidación (TAO’s) se presentan como alternativas o complementos a los tratamientos de oxidación convencionales. Su efecto reside fundamentalmente en la generación de radicales hidroxilo (•OH), especies altamente reactivas, con un potencial de oxidación mayor que el de otros oxidantes convencionales, capaces de destruir indiscriminadamente a los compuestos orgánicos y a velocidades entre 106-1012 veces superior (Glaze, 1987).

La ventaja de utilizar los procesos de oxidación avanzada en tratamientos descontaminantes es que no sólo cambian de fase al contaminante sino que también lo transforman químicamente, presentando una alta capacidad para la destrucción de multitud de ellos, incluso de aquellos refractarios a otros procesos; siendo efectivos a bajas concentraciones de contaminantes ( Jaramillo y Taborda, 2006). Asimismo, presentan algunas ventajas como la disminución del consumo de recursos energéticos, la no generación o generación en bajas concentraciones de subproductos de reacción y el escaso riesgo que implican los agentes reactivos empleados para la salud de los operarios y el entorno (Pizarro, 2005).

En función del mecanismo de generación de los radicales •OH y de la utilización de agentes reactivos adicionales, pueden distinguirse diversos procesos dentro de las TAO’s), que a su vez se clasifican en dos grupos principales (Blesa, 2001):

H E T E R O G É N E A

9

F O T O C A T Á L I S I S H E T E R O G É N E A

Las exigencias medioambientales, cada vez más rigurosas, junto con la búsqueda de nuevos procedimientos más versátiles y económicos hacen de la fotocatálisis heterogénea una de las alternativas de mayor potencial como complemento o sustitución a las técnicas más comunes. Los puntos fuertes de esta tecnología residen en su carencia de selectividad, actuando de forma indiscriminada sobre muy diversos tipos de contaminantes (orgánicos o inorgánicos), incluso sobre aquellos resistentes a otros tratamientos; así como en la posibilidad de utilizar la luz solar como recurso energético para la activación de las reacciones de degradación. Este último factor supondría una fuerte reducción de los costes de operación frente a otros tipos de tratamientos y la convertiría en una tecnología sostenible.

El descubrimiento de los procesos fotocatalíticos se les atribuye a Akira Fujishima y Kenichi Honda en 1967. Esta reacción se descubrió cuando mediante la construcción de un circuito electroquímico empleando dióxido de titanio (TiO2) y platino (Pt) sumergidos en agua, se produjo la disociación del agua en hidrógeno (H2) y oxígeno (O2) cuando el dióxido de titanio era irradiado con luz procedente de una lámpara de xenón (Linsebliger et al., 1995; Fujishima et al., 1999). Este fenómeno sería más tarde conocido con el nombre de “efecto Honda-Fujishima”. Sin embargo, no fue hasta 1972 cuando este descubrimiento se público en un artículo titulado “Electrochemical Photolysis of Water at a Semiconductor Electrode” en la revista Nature. En este artículo Fujishima describe que cuando el catalizador1 es irradiado con fotones, su absorción promueve un salto de un electrón de la banda de valencia a la de conducción(*), generando pares electrón-hueco (Fujishima y Honda, 1972).

La fotocatálisis se puede definir como “una reacción fotoquímica que se basa en la absorción directa o indirecta de energía radiante (visible o UV), en presencia de oxígeno, por un catalizador1 como sólido semiconductor de banda ancha que se encuentra en distinta fase que los reactivos” (Domènech et al., 2001; Menéndez, 2010). También puede definirse como la aceleración de una reacción química por actuación de un catalizador sólido, activado mediante excitación electrónica al incidir sobre él radiación luminosa de un determinado contenido energético por mediación del oxígeno. La principal diferencia respecto de las técnicas catalíticas convencionales es, por tanto, que en éstas últimas la activación

tiene lugar por vía térmica, lo que en muchos casos supone un coste operacional mucho más elevado.

Las reacciones de destrucción de los contaminates se producen en la región interfacial entre el sólido excitado y la solución, sin que el catalizador sufra cambios químicos” (Domènech et al., 2001).

Durante este proceso se presentan reacciones de oxidación y reducción; consiguiendo que por cada fotón, con una energía determinada, que incida sobre el material semiconductor, se promueva un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción(*), como ya había puesto de manifiesto Fujishima y Honda (1972). Mediante esta tecnología se generan oxidantes, como el radical hidroxilo, que reaccionan con los contaminantes orgánicos degradándolo. A este hecho se le añade la generación de un proceso de desinfección “superior al 99,9% de efectividad en eliminación de bacterias, virus y todo tipo de organismos patógenos sin utilizar ningún agente químico” (Menéndez, 2010). La utilización del proceso fotocatalítico da como resultado la degradación de los contaminantes no sólo atmosféricos sino también los que se encuentran en medios acuosos.

E L C ATA L I Z A D O R E N L A F O T O C ATÁ L I S I S

El haz luminoso puede interaccionar directa o indirectamente con el catalizador, diferenciándose así dos variantes en el proceso de activación de las reacciones:

·REACCIÓN FOTOSENSIBLE: se produce cuando la energía radiante es absorbida por una especie química ligada al catalizador que, tras ser excitada le comunica dicho estado al catalizador por transferencia de cargas o energía.

·REACCIÓN FOTOCATALIZADA: la l uz excita directamente al catalizador, siendo éste el que transfiere la carga o energía a otras especies adsorbidas1 en su superficie.

La acción del fotocatalizador se ve afectada por un gran número de parámetros que influyen en el proceso de oxidación en el que se basa la fotocatálisis y que, como consecuencia, resultan determinantes para la eficiencia global del proceso (Hermann, 1999). Los que aquí se describen son algunos de los parámetros relacionados con la efectividad de la reacción en sí misma, más adelante se describirán los parámetros a tener en cuenta para la aplicación de los materiales fotocatalíticos en infraestructuras urbanas con dióxido de titanio como catalizador:

1. Sustancia química, simple o compuesta, que modifica la velocidad de una reacción química, interviniendo en ella pero sin llegar a formar parte de los productos resultantes de la misma.

1. Adsorber: Atraer sobre un cuerpo moléculas o iones de otro cuerpo en estado líquido o gaseoso y retenerlos en su superficie.

·MASA DEL CATALIZADOR: se ha comprobado que la velocidad de reacción inicial es directamente proporcional a la masa del catalizador; sin embargo, al llegar a cierto valor, la velocidad de reacción se vuelve independiente de su masa. Por lo tanto, la masa óptima del catalizador es aquella que evite un exceso del mismo y se asegure la absorción total de los fotones eficientes, es decir, la máxima cantidad de catalizador para la cual son iluminadas todas sus partículas.

·LONGITUD DE ONDA: las variaciones de la velocidad de reacción en función de la longitud de onda sigue el espectro de absorción del catalizador, con un umbral correspondiente a su banda prohibida(*). Los fotocatalizadores que resultan más interesantes son aquellos cuya anchura de banda de energía prohibida esté dentro del intervalo energético del espectro solar, ya que se puede emplear tanto luz natural como luz artificial, dependiendo de en que longitudes de onda sea capaz de activarse el catalizador.

·TEMPERATURA: debido a la activación fotónica, la fotocatálisis no requiere calor para su activación (catálisis convencional), pudiendo operar a temperatura ambiente. Tanto la energía de activación real como la aparente son bajas en un intervalo de temperatura entre 20ºC y 80ºC. Para temperaturas más altas o más bajas el proceso pierde eficiencia (Hermann, 1999).

·PRESENCIA DE OXÍGENO: el oxígeno es uno de los oxidantes más importantes. Diversos estudios (Hermann, 1999; Domènech et al., 2001) han confirmado que la ausencia de O2 en el medio de reacción conduce a la inactividad del catalizador.

La elección del catalizador más conveniente debe tener en cuenta también otros aspectos como su estabilidad química y a la fotocorrosión, disponibilidad y coste en el mercado, así como el grado de toxicidad. D I Ó X I D O D E T I T A N I O Existen diversos materiales con propiedades idóneas para actuar como catalizadores y llevar a cabo reacciones fotosensibilizadas como, por ejemplo el TiO2, ZnO, CdS, óxidos de hierro, WO3, ZnS, etc. Estos materiales son económicamente asequibles, e incluso muchos de ellos participan en procesos químicos en la naturaleza.

Además, la mayoría de estos materiales puede excitarse con luz de no muy alta energía, absorbiendo parte de la radiación del espectro solar que incide sobre la superficie terrestre, lo cual incrementa el interés para un posible aprovechamiento de la luz solar.

Los fotocatalizadores más investigados hasta el

( * ) T E O R Í A D E B A N D A S El comportamiento de los semiconductores que participan la en fotocatálisis se puede explicar según la Teoría de Bandas. Los átomos de estos sólidos constituyen una red tridimensional infinita, donde el solapamiento de los orbitales atómicos, que se extiende por toda la red, da lugar a una configuración formada por bandas de estados electrónicos permitidos o bandas de energía. Estas bandas pueden estar ocupadas con electrones (banda de valencia) o pueden estar vacías (banda de conducción), siendo ésta última la que siempre posee menos energía. Entre ambas bandas hay una zona en la cual no hay estados electrónicos permitidos, esta zona se denomina banda de energía prohibida o band gap (Candal et al.,2001a).

Cuando un semiconductor es iluminado con radiación de energía igual o superior a la energía del band gap, se produce la absorción de fotones por parte del semiconductor produciéndose la promoción de electrones de la banda de valencia a la banda de conducción, con la simultánea generación pares electrón-hueco.Los pares electrón-hueco pueden seguir distintos caminos, ambos pueden migrar a la superficie del catalizador para reaccionar con las especies allí adsorbidas. Los electrones que alcanzan la superficie del fotocatalizador pueden reducir las moléculas adsorbidas, mientras que los huecos que alcanzan su superficie pueden oxidarlas (Hermann, 1999).

Cuando la fotocatálisis se lleva a cabo en presencia de oxígeno, éste es el principal aceptor de los electrones. Mediante esta reacción se producen iones superóxido (O2-) que pueden reaccionar con electrones dando lugar a radicales hidroxilo (·OH).Los huecos que llegan a la superficie del fotocatalizador reaccionan con las sustancias adsorbidas, principalmente agua o iones OH- generando estos radicales. Los radicales hidroxilo serán los responsables de la oxidación de los compuestos orgánicos, lo que constituye el fundamento de la utilización de la fotocatálisis heterogénea en los procesos de descontaminación.

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11

Dióxido de titanio en forma de rutilo

1.Descomposión por medio de su reacción con el agua. 2.Proceso que introduce átomos de cloro en moléculas orgánicas. 3.Cualquier sustancia que en disolución acuosa aporta iones OH− al medio.

momento son los óxidos metálicos semiconductores de banda ancha y, particularmente, el TiO2, debido a que “se trata de un semiconductor química y biológicamente inerte, no es tóxico, es estable a la corrosión fotoquímica y química (no es atacado por los ácidos o álcalis)y es abundante y económico” (Blesa, 2001).

El dióxido de titanio está en la naturaleza en varias formas: rutilo (tetragonal), anatasa (octahédrico) y brookita (ortorrómbico). Algo característico de este elemento es su

coloración blanca, por este motivo se viene utilizando en la industria como pigmento.

De las tres fases cristalinas del dióxido de titanio, sólo las dos primeras han encontrado aplicaciones en diversos campos y son producidas a escala comercial. Por tanto, este apartado se centra principalmente en la descripción de las características de ambas fases.

El rutilo es la fase más estable termodinámicamente. No obstante, la lenta cinética de transformación de la anatasa y de la brookita a rutilo permite que puedan encontrarse en abundancia materiales naturales de dichas fases. Esta transformación a rutilo puede inducirse por calentamiento, siendo la temperatura de conversión variable en función de las condiciones de fabricación de cada uno de los materiales.

La estructura del TiO2 parte de la coordinación octaédrica del Ti que se encuentra rodeado de

seis átomos de O2–, estando éstos a su vez unidos

a tres átomos de titanio con una configuración trigonal. Dependiendo de cómo se establezcan las uniones entre los octaedros unitarios, aparecen las tres modificaciones cristalinas mencionadas anteriormente. De este modo, la anatasa y el rutilo cristalizan en el sistema tetragonal mientras que la brookita lo hace en el rómbico.

Las materias primas empleadas en la producción comercial de TiO2 son ilmenita, rutilo, rutilo sintético (a partir de la ilmenita), leucoxeno y anatasa natural.

Son dos los procedimientos más utilizados para la producción comercial de TiO2 (Ullman’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1998; Blesa, 2001):

Proceso Sulfato: Se lleva a cabo la digestión de las fuentes de TiO2 con ácido sulfúrico concentrado a una temperatura comprendida entre 150-220 ºC. Como producto, se obtienen sulfatos de titanio que son hidrolizados1 o precipitados por vía húmeda. El producto obtenido es posteriormente purificado y calcinado para generar el TiO2 final.

Proceso Cloro: En una primera etapa las materias primas de TiO2 son transformadas a TiCl4 por cloración2 a 700-1200 ºC y purificadas por destilación. Posteriormente las partículas de TiCl4 son oxidadas con O2 en fase vapor, en un reactor de llama o tubo de sílice, a una temperatura de 900-1400 ºC.Los materiales que se obtienen en llama tienen el rutilo como estructura cristalina predominante, mientras que por vía húmeda a temperatura ambiente , se genera principalmente TiO2 amorfo o en la fase anatasa.

Dado el mayor uso actual del TiO2 como pigmento y aditivo, el método del cloro es el de mayor expansión. En cambio, el método del sulfato proporciona características mucho más interesantes desde el punto de vista de la fotocatálisis, como son un mejor control de la porosidad del sólido y de la concentración de dopantes incorporados.

Aunque estos dos procesos son los procesos más convencionales, existen en la actualidad investigaciones que tratan sobre nuevas formas de síntesis del dióxido de titanio de una manera limpia. Uno de los nuevos procesos más prometedores es el patentado por Animesh Jha (2008), desarrollado en la Universidad de Leeds. Este proceso consiste en la calcinación del mineral con álcalis3 (base) para eliminar los contaminantes, que se lavan y aclaran con ácido para lograr productos derivados valiosos para el sector de la industria y la construcción.

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Dióxido de titanio en forma de anatasa

El residuo bruto que se genera reacciona con una cantidad de cloro 20 veces menor que la normal para producir polvo de dióxido de titanio. Ademas, proporciona una producción media de hasta el 97 % de TiO2 en comparación con la media actual del sector del 85 % ( Jha, 2008). Este nivel de pureza reduce los costes de producción de pigmentos y los costes de desecho de residuos. Asimismo, este innovador proceso también recicla el CO2 emitido y calor.Actualmente, su línea de investigación trata de perfeccionar la síntesis para producir el 90 % de dióxido de titanio puro.

Con el propósito de solventar estos problemas inherentes al empleo del óxido de titanio convencional, para el desarrollo de métodos de síntesis que conduzcan a la obtención de nuevos tipos de materiales basados en TiO2, la mayor atención se dirige a la modificación de las siguientes propiedades:

Absorción de luz visible. La aplicabilidad práctica del TiO2 en los tratamientos fotocatalíticos pasa por la necesidad de desplazar su absorción de radiación hacia la región del espectro visible. Existen varias opciones a la hora de abordar esta problemática, siempre basadas en la incorporación de nuevas especies a la composición del catalizador (Blesa, 2001). Una de las vías consiste en el dopaje del semiconductor con impurezas metálicas que introducen niveles energéticos permitidos entre las bandas de valencia y de conducción del TiO2, reduciendo así la energía a superar para provocar la promoción de los electrones, a la vez que pueden actuar como trampas de electrones alargando el tiempo de vida de los huecos. Un segundo procedimiento bastante habitual, es la adición de agentes sensibilizadores capaces de transferir electrones a la banda de conducción del TiO2. Estos agentes, que pueden ser semiconductores de menor banda de energía prohibida o colorantes adsorbidos en la superficie del catalizador. Al absorber radiación visible son excitados y los electrones producidos son transmitidos al TiO2.

Tamaño de cristal: Puesto que las reacciones fotocatalíticas tienen lugar en la interfase semiconductor-fluido, y considerando que las partículas convencionales de TiO2 apenas presentan superficie interna, la eficiencia del proceso está fuertemente condicionada por el tamaño del cristal.

De acuerdo con este aspecto, los catalizadores de pequeño tamaño de cristal que maximicen la relación superficie/volumen, siendo el orden de nanómetros

el más apropiado, son los que más interesan. Sin embargo, deben tenerse en cuenta dos factores fundamentales a la hora de seleccionar el tamaño óptimo: 1. Cuando el diámetro de los cristales del semiconductor es inferior a un valor crítico (aproximadamente 10 nm) la eficacia del proceso puede disminuir al aparecer efectos cuánticos que incrementan la separación energética de las bandas. 2. Pequeñas variaciones en los diámetros de partículas cristalinas ejercen un importante efecto sobre la recombinación en la fotocatálisis.El tamaño óptimo para limitar la extensión de los fenómenos de recombinación se ha evaluado en torno a 5-20 nm (Zhang et al., 1998).

Recuperabilidad: Las enormes dificultades de recuperación de los fotocatalizadores de TiO2 en suspensión hace inviable su uso aún cuando se logre emplear luz solar como fuente de energía. Esta limitación se ha resuelto mediante el desarrollo de sistemas soportados en forma de películas de TiO2 o incorporados en el volumen de un soporte.

El conjunto obtenido, bien se incorpora al fotorreactor en forma de lecho fijo o monolitos, o bien, mejora la filtrabilidad al aumentar el tamaño de partícula. Entre los soportes más habituales se encuentran aquellos basados en sílice, como el gel de sílice, vidrio, cuarzo y, más recientemente, materiales mesoestructurados (Van Grieken et al., 2002).

El uso de catalizadores soportados, en cambio, presenta como inconveniente las mayores limitaciones

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RAYOS UV

O2NO2 NO

NO3- NO2

-H2O

TiO2

OH-

2 0 1 5

Proceso de la reacción fotocatalítica con

dióxido de titanio como catalizador y óxidos de nitrogeno como

contaminate

difusionales a la transferencia de materia y una menor eficacia fotocatalítica al disponer de un área superficial inferior con respecto a los materiales en polvo.

Superficie específica: Aspectos, anteriormente descritos, como la recuperabilidad del fotocatalizador, la superficie de contacto sólido-fluido, grado de hidroxilación superficial y disponibilidad de los pares de carga, podrían ser simultáneamente mejorados con la preparación de TiO2 de elevada superficie específica y mayor tamaño de partícula. Son numerosas las investigaciones (Blesa. 2001) que intentan el desarrollo de catalizadores de TiO2 mesoporosos, con elevada área superficial, distribución uniforme del tamaño de poro y adecuada estabilidad térmica. Hasta el día de hoy no se ha logrado obtener materiales que cumplan los tres requisitos, siendo la estabilidad térmica el objetivo más difícil, por lo que se tiende a alcanzar una situación de compromiso o a preparar mezclas de TiO2 con otros óxidos que mejoren su comportamiento frente a la temperatura (SiO2-TiO2, Al2O3-TiO2, etc.).

L A R E A C C I Ó N F O T O C A T A L Í T I C A C O N T i O 2 C O M O C A T A L I Z A D O R A P L I C A D A A M A T E R I A L E S D E C O N S T R U C C I Ó N

La actividad fotocatalítica del dióxido de titanio ha sido extensivamente estudiada en aplicaciones de esterilización, desinfección y descontaminación. Estudios previos (Conama, 2012; Wiesner, 2009; Pacheco-Torgal, 2011) indican que los materiales de construcción que contienen dióxido de titanio, cuando son expuestos a la radiación solar, pueden oxidar

eficientemente los contaminantes adsorbidos sobre su superficie (óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, COVs, formaldehído, emisiones industriales, etc). Especialmente relevantes son los óxidos de nitrógeno (NOx) que representan algunos de los agentes contaminantes del aire más abundantes.

El número de contaminantes atmosféricos que pueden ser degradados con aplicaciones TiO2 es extraordinariamente extenso dado que, a priori, prácticamente cualquier compuesto orgánico es susceptible de ser oxidado mediante fotocatálisis heterogénea.Algunos ejemplos del amplio abanico de sustancias son los trabajos de Tompkins(Tompkins et al., 2005) donde se recogen hasta 60 referencias en las que se estudia la eliminación de distintos compuestos orgánicos e inorgánicos en fase gas. Los procesos de oxidación heterogénea fotocatalítica representan una vía prometedora para solventar los problemas causados por los NOx en nuestras ciudades, mediante su conversión fotoquímica a nitratos y nitritos (NO2-, NO3-). Estos compuestos generados a partir de la reacción son compuestos solubles que pueden ser arrastrados por el agua de lluvia o riego de mantenimiento (Dalton et al., 2002; Tompkins et al., 2005). Las concentraciones de NOx suelen ser lo suficientemente bajas para que, incluso con elevados niveles de conversión a nitratos y nitritos, no represente un problema para el tratamiento del agua en las estaciones depuradoras de aguas residuales, a través de una proceso de desnitrificación.

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P I C A D A P R O J E C T . P H O T O C A T A L Y T I C I N N O V A T I V E C O V E R I N G S A P P L I C A T I O N S F O R D E P O L L U T I O N A S S E S S M E N T

PICADA es un proyecto de investigación sobre recubrimientos innovadores con propiedades fotocatalíticas que se desarrolla a nivel europeo dentro del programa Competitive and Sustainable Growth. Este proyecto comenzó el 1 de enero de 2002 y terminó en 2005.

El objetivo del proyecto era realizar investigaciones para desarrollar una gama de este tipo de materiales y evaluar su efecto a gran escala.

Como también define este proyecto la autolimpieza y la capacidad de descontaminar surgen de las propiedades fotocatalíticas de dióxido de titanio TiO2 que se pueden introducir o bien en la matriz de edificio o mediante revestimientos superficiales. Cuando se expone a los rayos UV solares, estos materiales conducen a la descomposición foto-inducida de óxidos de nitrógeno y diversos contaminantes orgánicos.

Los principales objetivos del proyecto son:·Una mejor comprensión de los mecanismos de las reacciones fotocatalíticas y su efecto en la limpieza y descontaminación.·El desarrollo y optimización de formulaciones industriales, incluyendo TiO2, así como sus métodos de aplicación. ·El establecimiento de un modelo de comportamiento local bajo diferentes condiciones de exposición y en un entorno urbano realista.·El desarrollo y la comercialización de los productos fotocatalíticos. Para alcanzar estos objetivos, PICADA reúne actores académicos e industriales, así como laboratorios de ensayo, con habilidades complementarias en la química, construcción, materiales, contaminación del aire y simulaciones numéricas.

El proyecto está organizado en dos etapas principales:La primera etapa engloba cuatro líneas de trabajo, las cuales se centran en la mejora de las propiedades características de estos material desde la perspectiva de su ciclo de vida:

1. Se identificarán cuáles son los requisitos de valor agregado y se hará hincapié en todos los parámetros del efecto fotocatalítico para lograr los requisitos funcionales.2. Se examina la eficacia de la descontaminación a través de pruebas de laboratorio y se determinará el diseño optimizado conceptual y cuantitativo a cubrir.3. Se definen los materiales para mejorar la disponibilidad de los recursos eco-eficientes y estudiar toda la gama de aplicaciones profesionales (cómo usar los recubrimientos).4. Se centra en la validación en la macro escala y se proporcionarán modelos de comportamiento de los revestimientos.

La segunda etapa se divide en dos líneas que se dedican a la validez de desarrollo de las aplicaciones:5. Se definirán resultados esperados del modelado descontaminación urbana para facilitar el desarrollo de los estos materiales en el entorno urbano.6. Se recogerán los datos de varios experimentos in situ para proporcionar garantías del rendimiento.7 y 8. difusión y gestión de los proyectos por los colaboradores.

Para que estas reacciones de oxidación fotocatalítica sean eficientes son necesarias concentraciones relativamente bajas de dióxido de titanio, recubrimientos fotocatalíticos del orden de 600nm - 1μm ya demuestran elevada actividad, como ya se ha descrito en los apartados previos (Olabarrieta et al., 2012; Faraldos et al., 2012).

Actualmente ya existen algunas compañías que comercializan cementos y otros materiales de construcción fotocatalíticos para su aplicación en fachadas, calles, aceras, cubiertas, etc., existiendo múltiples ejemplos de su aplicación en Europa y Japón (Proyecto Picada; Italcementi; Cristal Global; AIF) (Chen et al., 2009)

Pese a los múltiples estudios realizados intentando aumentar la eficiencia de los catalizadores bajo la radiación visible, hasta ahora la mayoría de estos esfuerzos no han dado lugar a materiales que mejoren los resultados de los catalizadores basados en dióxido de titanio.

El rendimiento de la fotocatálisis en aplicaciones urbanas puede verse afectado por factores medioambientales como la intensidad de la radiación incidente, humedad relativa, temperatura y viento, pero también depende de otros factores intrínsecos del fotocatalizador cuando está asociado a un soporte a base de cemento, como porosidad, tipo y tamaño de los agregados, método de aplicación, cantidad aplicada y envejecimiento (Shen et al., 2012). Asimismo, la adsorción de contaminantes sobre los centros activos de los composites TiO2-cemento se ha identificado como el factor determinante de la eficiencia fotocatalítica (Chen et al., 2011).

Las excepcionales propiedades químicas, ópticas, dieléctricas y semiconductoras del TiO2, ya mencionadas, han extendido sus aplicaciones a muy diversos campos científicos y tecnológicos (Schneider y Baiker, 1997; Grätzel, 2000; Devi et al., 2002; Jacoby, 2003).

E N S A Y O S D E C O N T R O L D E L A E F I C I E N C I A F O T O C A T A L Í T I C A Para poder estimar la acción descontaminante de los materiales fotocatalíticos y cuantificar su efecto es necesario realizar análisis de la reacción. Es preciso establecer métodos estandarizados que permitan comparar la eficacia de estos materiales y la estabilidad de

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de la actividad fotocatalítica de materiales.Durante seis días, las 24 horas de cada día, se introducen en la cámara monitorizadaEUPHORE piezas de muestras con características fotocatalíticas, donde se introduce la misma composición química y cantidad de aire ambiental que existe en una zona representativa, tomada en la ciudad de Valencia.De ese modo se mide la reducción de concentraciones de NOx por efecto de la aplicación de estos productos.

Cámara monitorizada EUPHORE, CEAM, en

Valencia

los mismos a lo largo del tiempo (Maury et al., 2010).

Ensayos de Laboratorio.En la actualidad, en Europa existen tres Normas de ensayos de laboratorio para el análisis de la capacidad fotocatalítica de los materiales:Norma Francesa: Photocatalyse – Méthode d’essai pour l’évaluation des matériaux photocatalytiques vis-à-vis de la dégradation des NOx –Méthode à un seul passage en mode tangentiel.Norma Italiana: Determinazione dell’indice di abbattimento fotocatalitico degli ossidi di azoto in aria da parte di materiali inorganici: metodo diprova in flusso continuo.Norma Internacional: ISO 22197-1/2007: Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics). Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials. Part 1: Removal of nitric oxide.

En España no existe una normativa oficial de ensayo en la actualidad, y por esta razón se está trabajando tanto con la normativa internacional, como con la normativa italiana a la hora de analizar la eficiencia en la reducción de concentraciones de óxidos de nitrógeno.

Se han realizado varios estudios comparativos para ver la sensibilidad de los resultados en función de la normativa utilizada, a través de los cuales, se ha observado que los resultados de eficiencia fotocatalítica, es decir, las capacidades de reducción de concentraciones de NOx, pueden llegar a ser muy distintas, dependiendo de la adaptación de la Norma de ensayo empleada. Por esta razón, en la actualidad, existen varios grupos de trabajo a nivel nacional e internacional (AENOR, CEN, European Federation of Photocatalysis) que están trabajando en este sentido, con objeto de unificar y normalizar este tipo de pruebas.

Ensayos in situ.Con objetivo de determinar el efecto descontaminante de los productos fotocatalíticos aplicados sobre infraestructuras urbanas, más allá de los ensayos de laboratorio, se han desarrollado varias modalidades de ensayos de medidas “in situ”, que aunque no poseen ningún tipo de certificación, ni se encuentran amparados por ningún marco legal. Sí permiten conocer de una manera más ajustada a la realidad, el funcionamiento de estos productos, así como su eficacia a lo largo del tiempo.

Ensayo a escala real 1:1 – Cámara Euphore – CEAM, Valencia (España)Se ha realizado un novedoso ensayo, pionero en el sector, a escala 1:1, para la evaluación

Ensayo in situ diseñado por el Centro de Investigación de EUROVIA, FranciaEl ensayo, que tiene como base las normas de laboratorio actualmente en vigor, consiste en colocar una cámara hermética sobre la superficie de ensayo, a través de la cual se introduce aire artificialmente contaminado, hasta llegar a una concentración constante tipo, medida en ug/m3, que simula la concentración de gases NOx típica de una calle urbana.Una vez que el aire artificialmente contaminado pasa por la cámara, se mide la concentración de NO2 a la salida de la misma. El tipo de intensidades y radiaciones lumínicas durante el ensayo están controladas y se hacen variar, con objeto de simular días de luminosidad variable a escala real.

Ensayo in situ desarrollado a partir del Proyecto PICADA (Photo-catalytic Innovative Coverings Applications for Depollution Assessment)Este proyecto estaría considerado como un paso intermedio entre los estudios realizados en laboratorio y las mediciones in situ en condiciones reales.El proyecto consistió básicamente en comparar

Muestras tras aplicar azul de metileno

M u e s t r a s tras 209 h de irradiación UV

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las mediciones de contaminantes de NOx en una calle, donde no se incorporaron materiales fotocatalíticos, con otra de similares características físicas y ambientales, donde sí se colocaron productos fotocatalíticos a modo de morteros sobre los paramentos verticales que confinaban las calles.Los resultados obtenidos del estudio concluían que se habían obtenido altas reducciones de concentraciones de NOx, por comparación con las calles donde no se habían empleado estos productos.

Ensayo in situ . Ejemplos.Borough of Camden, Londres, Reino Unido.En 2006, se llevó a cabo un ensayo de descontaminación ambiental usando adoquines en Southampton Row, Bloomsbury. Se incorporó a las baldosas un dióxido de titanio especialmente diseñado, cubriendo aproximadamente 1.200m2. Se monitorizó la concentración de NOx mediante quimioluminiscencia, concluyendo que la contaminación se vio reducida en más del 20%.

Paris, FranciaDurante 2007, se llevó a cabo otro ensayo en el interior de un aparcamiento en París.Debido al bajo nivel de luz en el área se usaron dos tipos de pinturas incorporando un fotocatalizador en su matriz. El ensayo se prolongó durante 12 meses y la acumulación de nitratos fue el indicador de la eficiencia del recubrimiento para la eliminación de NOx. Mensualmente se tomaron muestras y se cuantificó la formación de nitrato frente a una referencia de la misma área. El análisis demostró que los niveles de NOx se redujeron entre 53-99% dependiendo del tipo de pintura y el nivel de luz recibido.

Central St. Martins College of Art & Design, Londres, Reino UnidoOtro ensayo conducido por el Ayuntamiento de Camden y el King College se realizó sobre un muro. Durante un año, previamente a la aplicación del recubrimiento fotocatalítico, se monitorizaron los contaminantes para tener datos de referencia.Posteriormente se aplicó el recubrimiento transparente sobre la superficie de la pared y se colocaron dos detectores de quimioluminiscencia para monitorizar NO y NO2, a diferentes distancias del muro, para detectar cambios en los niveles de contaminación.Paralelamente se monitorizaron los mismos contaminantes en un área cercana para efectos comparativos. Los datos meteorológicos fueros recogidos cada 15 minutos durante dos años tras la aplicación del recubrimiento catalítico y los resultados mostraron una reducción de NOx del 35-65% dependiendo de la estación y condiciones

meteorológicas, equivalente a una capacidad para reducir NOx de 200g/m2/año (Cristal Global, 2012).

O T R A S A P L I C A C I O N E S D E L O S M A T E R I A L E S F O T O C A T A L Í T I C O S E NI N F R A E S T R U C T U R A S U R B A N A S :

En los últimos años, el empleo de TiO2 en materiales de construcción ha surgido como una prometedora aplicación para el desarrollo de infraestructuras y edificios más sostenibles. Fundamentalmente, las ventajas de estos materiales son el aumento de la calidad del aire en el entorno y la mejora del aspecto visual de las infraestructuras disminuyendo, de este modo, la necesidad de mantenimiento de los materiales (Pichat et al., 2012).Con el fin de ilustrar el proceso “auto-limpiable” y la capacidad de eliminación de contaminantes, se presenta un ensayo de eliminación de azul de metileno (colorante modelo) en un material fotocatalítico. Se pueden observar uno de ellos tratado con un producto fotocatalítico, sobre los que se aplicó el azul de metileno y otros materiales tras 209 h de irradiación UV. Cabe destacar que, inicialmente el azul de metileno se dispersa en mayor medida en el producto fotocatalítico debido, probablemente, a un mayor carácter hidrófilo del material. La exposición a la luz UV da lugar a la degradación del azul de metileno en el material fotocatalítico produciendo una disminución muy notable de la coloración inicial en el material recuperando en gran medida su aspecto original.

Self-Cleaning materials: Materiales con capacidad auto-limpiable, bactericidas y fungicidas. El empleo de TiO2 en materiales de construcción permite, entre otras cualidades, mantener limpias las infraestructuras (Othani, 2011). Estas aplicaciones

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requieren una activación del TiO2 por efecto de la luz UV del sol que, con ayuda de la lluvia y la humedad del ambiente, permite oxidar los compuestos orgánicos, eliminando en parte depósitos que son visualmente indeseables. Además, la presencia de especies inorgánicas totalmente oxidadas -Nitratos, sulfatos, carbonatos- en los materiales puede disminuir gracias a la eliminación de la materia orgánica dado que ésta puede actuar como un “adherente” para estas especies inorgánicas. Por otro lado, el TiO2 permite un aumento del carácter hidrófilo del material (Sakai et al., 2003), de modo que las gotas de agua se extienden en la superficie del material en forma de película, evitando la deposición de partículas o sustancias en la superficie, y facilitando el lavado (Pichat, 2012).El aumento del carácter hidrofílico del material en presencia de TiO2, se puede comprobar midiendo el ángulo de contacto de las gotas de agua sobre una superficie fotocatalítica, el ángulo de contacto pasa de 54º a 0º al exponer el material a la luz UV. De manera que durante la irradiación se producen cambios superficiales en el TiO2, donde las moléculas de agua tienden a formar enlaces de hidrógeno con los grupos ·OH (Sun et al., 2001), lo que explica que las gotas de agua aisladas formen una película favoreciendo el lavado del material. Además, gracias a esta propiedad el TiO2 es comúnmente aplicado en desinfección degradando bacterias, endosporas, hongos (Chen et al., 2009; Howard et al., 2011).

I M P L I C A C I O N E S A M B I E N T A L E S Y D E S A L U D M O T I V A D A S P O R E L E M P L E O D EP R O D U C T O S F O T O C A T A L Í T I C O S E N I N F R A E S T R U C T U R A S U R B A N A S

La producción global de TiO2 para todos los usos es del orden de millones de toneladas por año. Cerca del 70% de todo el TiO2 producido se usa como pigmento de pinturas, también se usa en vidrios, esmaltes, plásticos, papel, fibras, alimentos, medicamentos, cosmética y pasta de dientes. Otros usos de TiO2 incluyen aplicaciones antimicrobianas, catalizadores para purificación del aire y agua, aplicaciones médicas y almacenamiento de energía (Weir y col. 2012).

A pesar de que los productos fotocatalíticos a partir de dióxido de titanio se llevan empleando desde hace muchos años en numerosos aspectos de nuestra vida cotidiana, también desde hace unos años se ha abierto un debate acerca de las implicaciones que este tipo de productos pudieran tener sobre el medio ambiente o sobre la salud humana, tanto en fase de fabricación (en plantas de producción), como en fase de explotación, es decir, una vez aplicado el

producto sobre el activo de la infraestructura urbana.Dado que el principio activo para la fabricación del fotocatalizador puede estar constituido por distintas composiciones granulométricas de partículas, se están realizando estudios e investigaciones toxicológicos para conocer la influencia de las partículas más finas del dióxido de titanio sobre el medioambiente y sobre la salud humana en las fases anteriormente mencionadas.

No tendría ningún sentido poner en funcionamiento una serie de productos que permiten reducir la contaminación de las ciudades, si como contrapartida tuvieran efectos perjudiciales sobre la salud.

Las nanopartículas tienen tres vías de acceso a las personas: inhalación, dérmica e ingestión (Hoerr et al., 2009), de todas ellas la inhalación es la más común en trabajadores relacionados con la fabricación y aplicación de nanopartículas. El uso de óxido de titanio nanoparticulado ha experimentado un enorme aumento en los últimos años, con aplicaciones en alimentación, cosmética, tejidos y materiales de construcción, lo que podría favorecer que las cantidades liberadas al medio ambiente puedan adquirir dimensiones de riesgo potencial para la salud (Wiesner et al., 2009).

Los riesgos de las nanopartículas de óxido de titanio son prácticamente desconocidos(Tsuji et al., 2006), y, aunque determinados estudios realizados inducen a pensar que el óxido de titanio es potencialmente tóxico, hay muy poca información disponible sobre las dosis y características de la exposición a estos materiales (Farre et al., 2011, EASHW, 2012). Algunos estudios realizados hasta el momento concluyen que la exposición durante la fabricación de pavimentos fotocatalíticos no excede la concentración máxima permitida (Broekhuizen et al., 2011) aunque los niveles de nanopartículas detectados en condiciones reales durante la aplicación de un recubrimiento fotocatalítico mediante spray fueron superiores.Sin embargo, los pavimentos ya recubiertos no produjeron un incremento en el nivel de nanopartículas atmosférico (Dylla et al., 2012).

Es imprescindible diseñar protocolos estandarizados para analizar con mayor precisión la toxicidad de estos nanomateriales en humanos (Olabarrieta et al., 2012), pues actualmente no hay ningún estudio, regulación ni norma al respecto.Además, la gran cantidad de parámetros influyentes en estos estudios, resulta realmente complicado establecer un dictamen lo suficientemente contundente.

La aplicación de dióxido de titanio sobre los materiales de construcción se inicia a comienzos de los años 90. La versatilidad del titanio en cuanto a su actividad fotocatalítica combinada con su posible aplicación como material estructural en los edificios ha generado su rápida aplicación sobre sustratos de diversa naturaleza, incluyendo vidrios, morteros de cemento, azulejos y materiales de 15 PVC. (Chen y Poon, CS Build. & Environ. 44, 1899, 2009).

El primer ejemplo en utilizar cementos fotocatalíticos fue la Iglesia DIVES IN MISERICORDIA de Richar Meier & Partners en Roma (1996-2003), en cuya construcción participó la empresa Italcementi como colaborador técnico.

19DIVES IN MISERICORDIA

El proyecto se caracteriza por las tres grandes estructuras realizadas com elementos de hormigón prefabricado que simulan tres grandes velas blancas de 26 metros de altura. Para su construcción se intentó evitar el uso de estructuras de acero, por lo que se utilizaron paneles prefabricados de hormigón fotocatalítico blanco autoportantes que se dividieron, a su vez, en 346 grandes bloques prefabricados de doble curvatura con un peso de 12 toneladas cada uno.

Una de las particularidades de utilizar hormigón fotocatalítico con base en catalizador de dióxido de titanio es que el color de este hormigón resulta blanco y permanece inaterable a lo largo de los años gracias a su acción autolimpiante. La composiciónde la mezcla del hormigón de la Iglesia fue la siguiente (Cassar et al., 2003):

Con base en diferentes ensayos mecánicos desarrollados en esta mezcla especial de hormigón, no se detectó efecto colateral alguno en la resistencia a la compresión, tensión indirecta y flexión.

Las resistencias obtenidas fueron de 86,2MPa, 7,0MPa y 10,4MPa a compresión, tensión indirecta y flexión respectivamente después de los 28 días.Sin embargo, habría sido aconsejable una comparación de los anteriores resultados con otros de los mismos ensayos usando muestras de referencia sin contenido de TiO2. En relación a la durabilidad, debido a la presencia de partículas de TiO2 fue reportado un incremento en la resistencia al congelamiento por el Swedish Cement and Concrete Research Institute en el estudio denominado: the use of titanium dioxide on concrete elements: concrete properties and self-cleaning effect.Adicionalmente, existen estudios que plantean posibles interferencias con los aditivos orgánicos en las mezclas de hormigón (Cassar et al., 2007).

Durante el programa de monitorización continuo del color en la iglesia romana, las mediciones fueron hechas utilizando un Miniscan XE colorimeter (Hunter lab). El programa está basado en mediciones ejecutadas sobre las superficies de las tres naves, tanto en las superficies

internas como en las externas. Fueron elegidos treinta bloques de las tres velas del edificio, correspondientes al 9% del total de la superficie, y estudiados 5 puntos en cada panel, realizándose 6 mediciones en cada punto. Todas las mediciones del color estuvieron basadas en el sistema del color CIE L*a*b*. Por otro lado, basados en una simulación de ordenador que estima la percepción humana de los cambios de color, después de la rehabilitación estética de las estructuras de hormigón, los cambios de color producidos en los edificios que contienen TiO2 pueden ser evaluados Los resultados de las mediciones colorimétricas de la iglesia Dives in Misericordia reflejan que las tres naves, tanto las superficies externas como las internas, se comportaron de la misma manera durante el periodo de construcción correspondientes a los tres primeros años. Al finalizar la construcción, sobre las tres naves se presentaron cambios sutiles de color. Sin embargo, quizás, por un lado, debido a la blancura de los paneles pre-fabricados y, por otro, debido a la polución del aire generada durante el proceso constructivo, estos sutiles cambios de color eran esperados. Dos años después del periodo de construcción, al quinto año, la situación no fue la misma, se observaron cambios de color mayores en las superficies externas que en las internas. Durante el último año de los datos constatados, sexto año, no se detectó recuperación alguna del color. Sin embargo, se evidenció que existía una tendencia a la estabilización del color (Guerrini et al., 2007).

Si bien no existen comparaciones entre los cambios de color producidos en las superficies de los edificios y algunos paneles de referencia, las conclusiones de los resultados denotaron una clara tendencia a mantener el color original del edificio. Sin embargo, para un mejor entendimiento de la acción fotocatalítica del TiO2 en estas aplicaciones, se deberían desarrollar correlaciones entre los cambios de color producidos en las superficies, las condiciones ambientales y los planos arquitectónicos.

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Cemento blanco con TiO2 (5%) 380 kg/m3

Metacaolín blanco (con agente compatibilizante)

38,7 kg/m3

Agregados: mármol triturado dmáx= 20 mm 1850 kg/m3

Superplastificante acrílico (solución 30% extracto seco

0.5 kg/m3

Agua 160 l/m3

217

6

5

4

3

2

1

1 2 3 4 5 6 7 Tiempo (años)

Cam

bio

de c

olor

MUY EVIDENTE

EVIDENTE

SUTIL

MUY SUTIL

NO OBSERVABLE

NAVE 1 EXTERNA

NAVE 2 EXTERNANAVE 3 EXTERNA

NAVE 2 INTERNANAVE 3 INTERNANAVE 1 INTERNA

NAVE 1 EXTERNA NAVE 2 EXTERNA NAVE 3 EXTERNA

NAVE 1 INTERNA NAVE 2 INTERNA NAVE 3 INTERNA

2 0 0 3

Sección_ Iglesia Dives in Misericordia en Roma de Richard Meier & Partners

2 0 0 7

Situación de los bloques analizados

en las 3 naves de la Iglesia Dives in

Misericordia

2 0 0 7

Percepción humana de los cambios de

color en las 3 naves de la Iglesia Dives in

Misericordia

F O T O C A T A L Í T I C O S

ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS

PAVIMENTOS BITUMINOSOS DRENANTES PERCOL ADOS CON LECHADA FOTOCATALÍTICA. Es la técnica más habitual empleada y más conocida, que consiste en la percolación de una lechada descontaminante especial sobre una mezcla bituminosa abierta. Esta tipología de pavimentos se lleva a cabo en dos fases. En una primera fase, se coloca una mezcla bituminosa drenante convencional, de unos cuatro centímetros de espesor, con un volumen de huecos comprendido entre el 20 y el 25%.Posteriormente, y en una segunda fase, se percola sobre ella una lechada especial, a partir de dióxido de titanio, cemento, agua, carga mineral y fibras, con objeto de rellenar los huecos de la mezcla bituminosa.

La utilización de este sistema también contribuye en el aumento de la durabilidad de la capa de rodadura, pues desarrolla una alta capacidad mecánica y una buena resistencia al ataque de productos químicos (lubricantes, carburantes, etc.) y al envejecimiento del ligante. Además, dado que la superficie resultantees de color gris claro, este tipo de tratamientos permite reducir los efectos de los rayos solares con respecto a una capa de aglomerado convencional, ya que reflejaría en mayor medida estos rayos en vez de absorberlos. Esto hace que el empleo de estas tecnologías en pavimentación sea muy ventajoso tanto en términos de reducción decontaminantes en la atmósfera, como para la reducción de los fenómenos de sobrecalentamiento de los núcleos urbanos.

En los últimos años han aparecido en el mercado elementos de pavimentación y de revestimiento de superficies que incorporan en su composición, de una u otra manera, elementos con propiedades para la descontaminación del aire ambiental en base de dióxido de titanio. Algunas de las ventajas que supone la utilización de estos productos son: ·La reducción de las concentraciones de NOx y COVs (Compuestos orgánicos volátiles que emite el trafico rodado. ·La reducción del efecto albedo(*), especialmente en el caso de pavimentos bituminosos. ·La reducción de la capacidad de adherencia de partículas extrañas, polvo o impurezas sobre las superficies fotocatalíticas, manteniendo así su limpieza y sus condiciones estéticas. ·La reducción de olores debido a la resistencia a la adherencia de partículas o sustancias orgánicas.

( * ) E F E C T O A L B E D O El albedo es una relación entre la cantidad de luz o radiación que ref leja una super f icie en comparación con la cantidad de luz o radiación que le llega a la misma super f icie.El efecto albedo se puede medir en porcentajes, siendo mayor cuanto más clara y reflectante es la superficie.La Tierra refleja parte de la radiación que recibe del Sol a través de tres factores principales: la atmósfera, las nubes y la superficie terrestre. Cuanto más clara sea la superficie más luz se reflejara y de igual forma mientras más oscura sea la superficie menos luz se reflejara. Dicha variación da lugar a dos efectos principales: el refrigerante o de enfriamiento (cuando la luz es reflejada) y el de calentamiento (cuando la luz es absorbida).

El clima de la Tierra depende de la cantidad de radiación solar que es reflejada y la cantidad que se absorbe, por lo que este parámetro influye en su regulación y, por ello también, en el cambio climático. Esto es así debido a que la temperatura de la Tierra está ascendiendo como consecuencia de la mayor cantidad de gases de invernadero que se liberan hacia la atmósfera. La nieve que cubre el hielo se derrite en la primavera, y no es hasta el otoño cuando las temperaturas descienden hasta niveles en los que el hielo marino se puede formar nuevamente. Por lo tanto el ciclo de calentamiento, es decir de reducción del albedo dura más que el ciclo de enfriamiento y por lo tanto hay menos tiempo para que el hielo se vuelva a formar.

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S P R A Y S F O T O C A T A L Í T I C O S P A R A P A V I M E N T A C I Ó N D E C A L L E S Y A C E R A SLos sprays fotocatalíticos son tratamientos superficiales fotocatalíticos anticontaminación basados en las propiedades del dióxido de titanio. Su aplicación mediante pulverización, sobre los pavimentos de calles, aceras y carreteras; permite reducir la contaminación atmosférica. Los pavimentos existentes una vez pulverizados con spray, a partir de compuestos fotocatalíticos, no requieren ninguna modificación en la estructura del firme, con la consiguiente reducción de costes.Esta tecnología es muy versátil ya que permite la aplicación del producto fotocatalítico directamente en el pavimento existente y/o sobre cualquier otra superficie, al margen de la tipología de la capa de rodadura.

Este tipo de sprays con propiedades fotocatalíticas presentan propiedades de adhesividad con el soporte y de durabilidad para soportar el desgaste debido a las cargas de tráfico y a los fenómenos meteorológicos. Si bien, la durabilidad de estos productos, aunque no es nada despreciable, en

Por otra parte, es posible que mediante el empleo de esta tecnología se pierda cierto grado de textura superficial en el pavimento por efecto de la percolación de la lechada especial. Esta situación deberá ser verificada, mediante la realización de ensayos in situ en fase de construcción, una vez terminado el producto y previamente a su puesta en servicio. Caso de que se verificase una considerable reducción de este parámetro, es recomendable llevar a cabo un granallado sobre la superficie de rodadura final, para mejorar la adherencia neumático-pavimento.

ningún caso es comparable a la obtenida mediantela técnica de percolación que presenta una durabilidad superior, tanto en términos de eficiencia fotocatalítica debido al desgaste del producto por el paso de las cargas de tráfico, y no a la propia eficiencia fotocatalítica durante su periodo de servicio, como en capacidad mecánica.Algunas aplicaciones recientes en áreas con alta intensidad de tráfico en Europa han demostrado que estos productos pueden ser utilizados con éxito en las áreas urbanas (Almazán, 2012). El spray penetra en la mezcla bituminosa, permitiendo conservar prácticamente inalteradas las características superficiales de la capa de rodadura, como la adherencia neumático-pavimento, el color y eventuales características específicas, como la capacidad drenante o fonoreductora. Se trata de un producto premezclado y listo para su aplicación que se lleva a cabo mediante una maquinaria específica, dotada de un sistema automático de pulverización, cuyo caudal varía en función de la velocidad del camión. La aplicación sobre la rodadura se puede ejecutar mediante dos técnicas:1. En caliente, sobre rodaduras de nueva ejecución, tras su compactación y previamente a la apertura al tráfico. Se aplica durante la fase de extendido de la mezcla bituminosa, justo después del extendido y primera compactación de la misma.2. En frío, sobre pavimentos existentes, respetando los tiempos de secado del producto antes de la nueva puesta en servicio. Es aconsejable realizar la aplicación por la noche, con objeto de evitar afecciones al tráfico y a los usuarios.Antes de la aplicación del producto, es necesario limpiar la superficie de la rodadura o acera existente con algún sistema de limpieza como agua a presión, aire comprimido, barrido, etc. (Rovito y Almazán, 2012)

Proceso de extendido y percolación de lechada fotocatalítica sobre un pavimento drenante

Proceso de pulverización de spray fotocatalítico sobre pavimento existente

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L O S A S F O T O C A T A L Í T I C A S P A R A P A V I M E N T A C I Ó N D E A C E R A SSe trata de un pavimento, normalmente de aceras peatonales, a partir de losas de hormigón descontaminante, que dota a la superficie exterior de un área ecoeficiente. Estas losas fotocatalíticas se tratan de elementos prefabricados a los que se añade el catalizador dióxido de titanio como aditivo. Esto no produce ningún efecto con respecto al comportamiento de dichos elementos sin aditivos de dióxido de titanio. Algunas de las ventajas de la utilización de esta aplicación frente a otras aplicaciones de recubrimientos fotocatalíticos superficiales son: ·Elevada durabilidad de la actividad fotocatalítica, independientemente deldesgaste de los materiales.·Elevada superficie específica en comparación a otras soluciones, debido a la mayor porosidad de los pavimentos de hormigón.

RE VES TIMIENTO DE FACHADA S CON MATERIALES CER ÁMICOS FOTOC ATALÍT ICOSEl revestimiento consiste en un material cerámico porcelánico descontaminante, en forma de placas, dotando al edificio de una envolvente ecoeficiente capaz de reducir los gases NOx y disminuir el HNO3, causantes de lluvia ácida presentes en el aire. Se trata de un revestimiento con capacidad fotocatalítica permanente , generalmente de placas prefabricadas. La empresa española Ceracasa ha creado el producto Bionictile, el cual ha recibido varios premios nacionales. Cuyos resultados a los estudios realizados determinan que una superficie de 1m2 de este material elimina 270,91 microgramos de NOx cada hora.

Acabado final de losas fotocatalíticas de hormigón prefabricadas

R E V E S T I M I E N T O D E F A C H A D A S C O N M O R T E R O F O T O C A T A L Í T I C OSe trata de un mortero tradicional que incorpora un fotocatalizador, dióxido de titanio, y que se encuentra dentro de la división de los morteros tradicionales. Este recubrimiento fotocatalítico se trata de un revestimiento superficial de pocos centímetros de espesor. Este hecho no repercute en el efecto fotocatalítico al ser utilizado en fachadas debido a que no sufre desgaste superficial continua como pasa en el caso de los pavimentos. Además, al utilizar sólo el espesor necesario para que la reacción sea efectiva supone una reducción en el coste del material ya que el soporte principal puede ser de un material convencional al que se le aplica este tipo de revoco.

Ejemplo de superficie revestida con materiales cerámicos fotocatalíticos

Ejemplo de superficie revestida con mortero fotocatalítico

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I M P E R M E A B I L I Z A C I Ó N D E C U B I E R T A S C O N P R O D U C T O S F O T O C A T A L Í T I C O SImpermeabilización de cubiertas mediante lámi-nas asfálticas autoprotegidas con un gránulo for-mulado con dióxido de titanio en forma de anatasa.

AZULEJOS, BALDOSAS Y VIDRIOS FOTOCATALÍTICOSEl vidrio se recubre con dióxido de titanio, que sometido a la luz ultravioleta ayuda en la oxidación y descomposición de sustancias orgánicas. El dióxido de titanio es normalmente de color blanco por lo que cabe esperar que su uso como recubrimiento de vidrios no fuese el adecuado. Para solucionar este inconveniente se le da al recubrimiento un espesor de aproximadamente 15 nm, obteniendo así la transparencia necesaria para ser utilizado en vidrios.

Cuando estos vidrios están sometidos a la acción del agua, ya sea por la lluvia o por el lavado intencionado, se crea una lámina de agua delgada y plana en su superficie gracias a la acción hidrofílica del recubrimiento. Esta lámina es homogénea y no presenta gotas debido a que las gotas que golpean el vidrio se atraen entre sí, formando de esta manera una capa delgada de agua. Esta capa ayuda a la limpieza del vidrio ya que mejora su escorrentía y posterior secado, llevándose las partículas de suciedad que pudiera encontrar. En la actualidad la tecnología fotocatalítica aplicada a vidrios se está utilizando para mejorar la eficiencia de los cristales de los paneles fotovoltaicos reduciendo su mantenimiento.

Impermeabilización en cubierta mediante productos fotocatalíticos

PINTURAS EN POLVO FOTOCATALÍTICAS PARA ENVOLVENTES METÁLICAS DE EDIFICACIÓN.En el caso de las pinturas la capa que se aplica es relativamente gruesa en comparación con la fina capa de recubrimiento de los vidrios y baldosas. Sus propiedades de autolimpieza se basan en los mismos principios técnicos que en el caso de los vidrios autolimpiables.

El dióxido de titanio se utiliza como pigmento en pinturas, y hasta ahora se utilizaba con partículas de tamaño normal pero se ha comprobado una mejora en las propiedades fotocatalíticas de la pintura, si este pigmento es añadido como partículas de tamaño nanométrico, debido al aumentando de la superficie relativa. En el caso de las pinturas, al igual que en los vidrios, se le añade un efecto hidrófilo para mejorar la eliminación de los depósitos de sedimentos en las superficies.Este tipo de pinturas se puede aplicar a muchos tipos de materiales base, incluyendo los metales. Su incorporación a la envolvente del edificio lo dota de una capacidad medioambiental activa.

Cuando los procesos de fabricación de estos materiales base se realicen en fábrica, es recomendable añadir en este punto los pigmentos de dióxido de titanio consiguiendo así la propiedad fotocatalítica desde la matriz y no como un simple recubrimiento de pintura. Realizando este proceso desde su creación, se podrían utilizar estos materiales, como por ejemplo paneles metálicos, tanto para acabados de fachada como para otro tipo de uso como para mobiliario.

Envolvente metálica revestida con pintura en polvo fotocatalítica

Vidrio con propiedades fotocatalíticas e hidrófilas

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ISLA FOTOCATALÍTICA

El concepto de Isla fotocatalítica, consiste en la aplicación de productos fotocatalíticos sobre una zona muy localizada, que puede ser una calle o un barrio, donde se den cita todas las aplicaciones anteriormente mencionadas, de tal forma que se cree una especie de eco-barrio o calle descontaminante, en el que tanto las envolventes de edificaciones como pavimentos rodados, pavimentos peatonales y mobiliario urbano estén realizados con materiales fotocatalíticos.

Este concepto se encuentra íntimamente relacionado con la idea de las smart cities que aunque van más allá de estas aplicaciones, parten de la base de crear espacios que mejoren la eficiencia energética en las ciudades.

Estos espacios dentro de las ciudades consiguen niveles muy bajos de contaminantes a través de una construcción sostenible mediante el uso de materiales fotocatalíticos para así reducir los niveles de contaminación urbana, llegando en ocasiones a reducciones del 50% (Faraldos et al., 2012). Este concepto se podría aplicar sobre calles o barrios ya existentes, a nivel de conservación y mantenimiento, o bien sobre nuevas urbanizaciones.

El planteamiento de utilizar materiales fotocatalíticos en todas las envolventes y paramentos de nuestros barrios y ciudades, aunque nuevo en España, ya se viene utilizando desde hace tiempo en otros países como Japón. Además, esta idea está estrechamente relacionada con la idea de autosuficiencia de la ciudad, la cual se basa en la utilización de los recursos de la manera más eficiente para brindar servicios.

En el caso de infraestructuras existentes, en el caso de los pavimentos, podrían aplicarse sprays sobre el firme o la acera existente, siempre y cuando se encuentren en buen estado y sin necesidad de colocar pavimentos nuevos. También utilizando pinturas fotocatalíticas y repintado sobre el mobiliario urbano (a nivel de conservación), rehabilitación de fachadas existentes con losas fotocatalíticas o impermeabilización de cubiertas existentes. De esta forma un barrio o calle actual podría ser convertido fácilmente en una isla fotocatalítica rehabilitando y reconvirtiendo elementos convencionales

en elementos fotocatalíticos mediante revestimientos o rehabilitaciones (Faraldos et al., 2012).

En el caso de nuevos planes urbanísticos o la creación de nuevas calles o urbanizaciones a menor escala, tendría más sentido incorporar directamente en los proyectos de construcción este tipo de materiales fotocatalíticos directamente, con el objetivo principal de respirar un aire más limpio dentro de una ciudad, zona o barrio con problemas de contaminación o para no llegar a tenerlos en ningún momento.

Si bien esta propuesta de núcleos limpios en nuestras ciudades supone un gran avance frente al problema de la contaminación hay que seguir teniendo en cuenta la mejor situación y solución del sistema a adoptar, dependiendo del estado de conservación, ubicación, orientación, etc. en el caso de barrios o zonas ya existentes, así como integrar las medidas fotocatalíticas a adoptar desde la primera idea de proyecto para asegurar la eficacia y el buen funcionamiento del proceso descontaminante. Actualmente muchas ciudades están tomando conciencia del problema que supone la contaminación para las personas en los núcleos urbanos, por lo que muchos Ayuntamientos ya están reforzando el uso de elementos fotocatalíticos como una de las tecnologías esenciales en el desarrollo urbanístico. En esta línea el Ayuntamiento de Barcelona ha adoptado los productos fotocatalíticos dentro de todos los pliegos de licitación de pavimentos en la ciudad. Además, muchas zonas de la ciudad ya cuentan con este tipo de pavimentos en sus calles.

En el caso de Madrid también se están adoptando medidas para la inclusión de los materiales fotocatalíticos en las nuevas construcciones, sobre todo a nivel de pavimento rodado, donde ya existen varios ejemplos. Actualmente como ejemplo de Isla fotocatalítica existe el denominado eco-barrio de la Rosilla ubicado en el Ensanche de Vallecas.

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E C O B A R R I O L A R O S I L L A

El Ecobarrio de La Rosilla, actualmente en ejecución, se enmarca en la iniciativa de la Empresa Municipal de Vivienda y Suelo del Ayuntamiento de Madrid (EMVS) en un programa piloto sobre barrios ecológicos y sostenibles, que junto a otros barrios de la ciudad, expresa la voluntad de aplicar criterios de sostenibilidad desde el primer momento de su diseño, ejecución, gestión y mantenimiento. Esta iniciativa marca un nuevo impulso innovador para Madrid en uno de los campos más sensibles para el futuro de la ciudad.

El objetivo de la operación es convertir una superficie de 98.000 m2 en 400 viviendas para más de 1300 personas que conformen una comunidad urbana sostenible, porque es en la escala urbanística, la escala del diseño del barrio, en la que se deciden los temas esenciales en relación con la sostenibilidad y eficiencia energética de los edificios: empezando por su adecuada orientación solar, la adopción de topologías edificatorias capaces de un mayor grado de autosuficiencia energética y disposición de volúmenes y espacios públicos capaz de constituir algo más que meros conjuntos habitacionales, verdaderas comunidades, robustas y socialmente cohesionadas. Actualmente, se han instalado losetas fotocatalíticas para pavimento peatonal, adoquines fotocatalíticos para zonas de aparcamiento, y pavimento con spray fotocatalítico para el tráfico rodado. Está previsto que la segunda fase, que se llevará a cabo proximamente, esté dedicada a la edificación aplicándose los materiales fotocatalíticos a fachadas y cubiertas.

Este proyecto trata de experimentar un nuevo concepto de microciudad autónoma, energéticamente autosuficiente, que se sustente en una estrecha relación con el medio en que se sitúa, el empleo generalizado de tecnologías avanzadas y el establecimiento de un marco distinto de relaciones urbanas orientadas a favorecer su habitabilidad.

Ecobarrio La Rosilla, Madrid

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PROYECTO DE INNOVACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO EN MATERIA DE FOTOCATÁLISIS PARA LA DESCONTAMINACIÓN DEL AIRE AMBIENTE: APLICACIÓN DE PAVIMENTOS Y REVESTIMIENTOS SOSTENIBLES PARA LA DESCONTAMINACIÓN DEL AIRE MEDIANTE LA ELIMINACIÓN DE ÓXIDOS DE NITRÓGENO EN EL DISTRITO DE VILLAVERDE.

Este proyecto plantea la puesta en marcha de estrategias innovadoras de regeneración urbana y reducción de desequilibrios territoriales, mediante un conjunto de actuaciones que están financiadas por Fondo Europeo de Desarrollo Regional, FEDER, de la Unión Europea a través de la Iniciativa URBANA, con una duración de 20 meses.

La Iniciativa URBANA Villaverde constituye un proyecto multidisciplinar que, bajo un enfoque integrado, desarrolla acciones en los ámbitos medioambiental, económico, social, infraestructuras, etc., para favorecer un desarrollo sostenible y equilibrado.

Su objetivo principal es la de implantar pavimentos descontaminantes y evaluar su actividad fotocatalítica. Las superficies de aplicación son: ·20.000m2 en aceras y calzadas mediante emulsión fotocatalítica. ·2.000m2 de baldosas y adoquines. ·3.000m2 de pintura de túnel. Tras su aplicación se tomarán ensayos y se elaborar un procedimiento para determinar la eficacia fotocatalítica de estos elementos.

Las aspiraciones de este plan son investigar en el desarrollo de nuevos materiales destinados a renovar los distintos pavimentos de la ciudad (calles, aceras, etc.), Los cuales mediante procesos de fotocatálisis contribuyen a la reducción de la contaminación ambiental.Así como, ensayar con diferentes pavimentos en tramos de características distintas ligados a un estudio detallado durante un tiempo determinado para conocer la efectividad, usos, reacciones y efectos secundarios de forma que se disponga de la información necesaria para decidir sobre la aplicación de estos productos a mayor escala en otras zonas de la ciudad. Los 25.000m2 de pavimentos que el proyecto pretende instalar sirven como muestra para la caracterización de estos fines.

Además de estas medidas este proyecto engloba varias medidas para la revitalización del barrio diferenciadas en distintas líneas de actuación.

P R O Y E C T O L I F E - P H O T O S C A L I N G Este proyecto se aprobó para cofinanciación por parte de la Comisión Europea en el año 2014. Está coordinado por el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETcc-CSIC) con el Ayuntamiento de Madrid y la Universidad Politécnica de Madrid como los otros participantes del proyecto, con una duración de 5 años. La base para la aplicación de este proyecto está en que los costes y los problemas de salud debidos a la contaminación son uno de los principales problemas con los que se encuentran las administraciones públicas. Los costes de contaminación suponen más de 100 billones de euros a nivel europeo (EEA, 201). Además, este problema puede llegar a reducir en 8,6 meses la esperanza de vida de las personas (World Health Organization, 2012).

Sus objetivos son: demostrar la validez de la tecnología fotocatalítica en pavimentos estableciendo los parámetros e instrumentos necesarios para trasladar estos materiales desde el laboratorio a la aplicación real. Se realiza mediante el desarrollo de una herramienta de soporte a la toma de decisiones que permite la evaluación de las distintas soluciones en los distintos ambientes en relación con la eficiencia fotocatalítica, durabilidad intrínseca del material y posibles efectos perjudiciales. Así, se facilitará y fomentará la implementación de esta tecnología como medio de mejorar la calidad del aire en nuestras ciudades.Estos resultados se conseguirán a través de dos plataformas de pruebas a escala de planta piloto que debido a su diferencia de ubicación permitirá el control del modelo. Enmarcado en este proyecto el Ayuntamiento de Madrid lanzará una convocatoria pública ofreciendo a los productores europeos de pavimentos fotocatalíticos, la posibilidad de suministrar sus productos para las plataformas de demostración. Además se llevarán a cabo varias acciones de implementación entre las que se encuentran la selección de componente para las plataformas de demostración, la construcción de las mismas y el desarrollo de sus prototipos. Además su evaluación basada en indicadores y las acciones de monitorización, comunicación, diseminación y gestión necesarias.Los resultados que se esperan de este proyecto es una progresiva implementación de la tecnología con un impacto de reducción de los óxidos de nitrógeno contaminantes de entre un 5 y un 15% tras 5 y 10 años tras la finalización del proyecto.

Este proyecto recoge muchas de las incógnitas que la materia plantea hoy en día y más en concreto enfocado a la aplicación de pavimentos fotocatalíticos.

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FACTORES A CONSIDERAR

EN LA APLICACIÓN DE ELEMENTOS FOTOCATALÍTICOS

FACTORES INFLUYENTES EN LA DURABILIDAD EN LOS MATERIALES FOTOCATALÍTICOS

P R I N C I P I O A C T I V O O C A T A L I Z A D O R

Dentro de la elección y utilización de los catalizadores disponibles en el mercado, encontramos distintas calidades en el producto. La calidad del catalizador elegido está estrechamente relacionado con la efectividad de la reacción y con la durabilidad de la misma. De tal manera que existen productos con una mala calidad en el catalizador que no se llega a producir la reacción fotocatalítica o se produce obteniendo unos resultados casi imperceptibles y, por lo tanto, no pueden ser considerados materiales fotocatalíticos.

P R O C E S O D E F A B R I C A C I Ó N El proceso industrial mediante el cual se fabrican los elementos fotocatalíticos debe de tener unas buenas garantías y una calidad óptima para que la reacción no se vea afectada y tenga una buena efectividad, dando lugar a materiales fiables y de la calidad necesaria para llevar a cabo su cometido.

P U E S T A E N O B R A

Los procesos de puesta en obra deber ser procesos controlados y realizados por mano de obra cualificada que consiga la adherencia adecuada al soporte ya que una mala puesta en obra puede conseguir reducir el efecto fotocatalítico de un producto testado y con buenos resultados en fábrica pero con un resultado pésimo una vez aplicado.

C A L I D A D D E L O S M A T E R I A L E S A U X I L I A R E S

Hay que estudiar el soporte sobre el que se aplica el efecto fotocatalítico debido a que el principio fotocatalítico tiene varias formulaciones en función de la aplicación y del soporte sobre el que se aplica.

F O R M A C I Ó N D E N I T R I T O S Y N I T R A T O S La formación de nitratos y nitritos originados en la reducción de la contaminación de óxidos de nitrógeno en aire, tanto en materiales con recubrimientos

superficiales fotocatalíticos como en cementos para infraestructuras urbanas, da lugar a concentraciones muy poco significativas de estos compuestos. Estos valores representan concentraciones de nitratos en aguas prácticamente despreciables o apenas cuantificables a la hora de tratar los residuos acuosos de zonas urbanas en estaciones depuradoras de aguas residuales, como ya habíamos adelantado.

A modo de ejemplo, si tenemos en cuenta la ciudad de Madrid España, con una población de 3.265.038, con un consumo de agua diario de 979.511,4 m3/día, y considerando una superficie fotocatalítica de 1.000.000 m2, donde se aplicaría el efecto fotocatalítico estudiado, se podrían llegar a formar en torno a 0,06g/m2 de nitratos en función del material fotocatalítico utilizado (CARTIF, 2014). Este dato sobre los nitritos y nitratos superficiales generados podría dar lugar a una concentración en agua de 1,47 mg/L.

El resultado se puede considerar despreciable si tenemos en cuenta que el límite para consumo humano de nitratos es de 50 mg/L (RD 140/2003).

Si no se siguen los protocolos de conservación y mantenimiento mediante lavados periódicos y controlados, puede producirse una saturación de la superficie por exceso de nitratos y nitritos. En el caso de exposiciones muy prolongadas, puede aparecer un cierto grado de nitrificación en su superficie, bloqueando así el efecto de la luz sobre el catalizador. Esto conllevaría la consiguiente perdida parcial o total de su actividad fotocatalítica a lo largo del tiempo, denominada comúnmente como desactivación del catalizador (Shen et al., 2012).

Su posible regeneración para recuperar de nuevo sus propiedades fotocatalíticas depende, en gran medida, del tipo de mecanismo que originó esta pérdida de actividad.

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En primer lugar, si la desactivación del catalizador ha tenido lugar por ensuciamiento de la superficie del fotocatalizador, éste podría ser regenerado “in situ” mediante lavados periódicos con agua, recuperando de nuevo sus propiedades fotocatalíticas.

Sin embargo, cuando el material fotocatalítico es sometido a altas concentraciones de óxidos de nitrógeno durante periodos muy prolongados de tiempo en ausencia de lluvias, podría llegar a tener lugar un fenómeno químico que diese lugar a una pérdida permanente de sus propiedades fotocatalíticas (Richarson, 1989), denominado desactivación química permanente del material fotocatalítico, que difícilmente podría ser regenerado para recuperar de nuevo sus propiedades fotocatalíticas

Para evitar este fenómeno de desactivación química permanente, sería necesario establecer un protocolo de lavados periódicos y controlados, que evitasen la adsorción prolongada de elevadas concentraciones de nitratos, eliminado de este modo parte o todos los nitratos adsorbidos en su superficie con las aguas de lavado.

No obstante, se obtienen diferencias significativas en el rendimiento fotocatalítico de eliminación de NOx según se trate un recubrimiento fotocatalítico o de un cemento fotocatalítico para infraestructuras urbanas (Dylla et al., 2010 A B R A S I Ó N S U P E R F I C I A L

Los pavimentos fotocatalíticos tienen la ventaja de mitigar las emisiones procedentes del tráfico debido a su proximidad a elevadas concentraciones de contaminantes y su gran superficie de contacto. Sin embargo, las nanopartículas que contienen pueden ser liberadas al ambiente por abrasión debida al tránsito o por erosión climatológica y se pueden propagar en forma de aerosol o suspendidas y arrastradas por el agua, por tanto su estudio debería incluir todo el ciclo de vida (Dylla et al., 2012).

La presencia de dióxido de titanio en las aplicaciones sobre pavimentos percolados, además de reducir los niveles de contaminantes en el aire urbano, también contribuye al aumento de la durabilidad de la capa de rodadura, pues desarrolla una alta capacidad mecánica y una buena resistencia al ataque de productos químicos y al envejecimiento del ligante, además reduce los fenómenos de sobrecalentamiento de los núcleos urbanos (Almazán et al., 2012). Aunque el uso de nanopartículas en la producción de materiales con propiedades fotocatalíticas puede provocar una pequeña liberación de las mismas al medio ambiente. Es durante la fabricación de nanopartículas y su aplicación

mediante mezclado en seco, spray, etc cuando se produce el máximo riesgo para la salud humana.

Se han realizado ensayos de laboratorio comparando actividades similares con y sin el empleo de nanopartículas de óxido de titanio, analizándose el tamaño de las partículas generadas y liberadas al entorno sin que se haya relacionado su utilización con un detrimento en la salud de los trabajadores. Considerando que un proceso libera nanopartículas, sí se identifica un incremento de la concentración de las mismas comparado con el mismo proceso llevado a cabo sin nanopartículas (Brouwer et al., 2009). Se pueden utilizar agentes mitigantes durante el proceso, por ejemplo, el empleo de agua durante la manipulación de nanopartículas reduce la exposición a las mismas (Dylla y col. 2012), esto es debido a un incremento del tamaño medio de partícula.

Los recubrimientos fotocatalíticos tienen la ventaja de inmovilizar las nanopartículas en un soporte y por tanto, limitar su liberación al medio ambiente. La adhesión del recubrimiento al soporte proporciona una evaluación de las nanopartículas liberadas (Chen et al., 2011).

Los tests de envejecimiento en laboratorio demuestran un mayor deterioro para los recubrimientos de mayor espesor, con pérdidas de la adhesión ligado a una disminución de actividad fotocatalítica. Esta liberación de partículas del recubrimiento podría decrecer y estabilizarse después de las primeras semanas de uso como se ha observado previamente en pinturas (Olabarrieta et al., 2012).

Hasta ahora, la aplicación del fotocatalizador mediante spray presenta eficiencia en cuanto a costes y propiedades de adhesividad con el soporte y durabilidad frente a cargas de tráfico y fenómenos meteorológicos. La pérdida de actividad fotocatalítica en estos materiales está íntimamente ligada a la curva de desgaste de los áridos gruesos, o lo que es lo mismo, a la resistencia de los mismos al pulimento acelerado motivado por el paso del tráfico (Almazán et al., 2012). Por lo que deben desarrollarse aplicaciones sencillas de mantenimiento y restauración con el fin de garantizar la durabilidad de la actividad fotocatalítica.

A D I C I Ó N D E C O L O R

Los materiales de construcción con propiedades fotocatalíticas mantienen su actividad cuando el soporte es coloreado. Los colorantes empleados en la formulación deben de ser pigmentos inorgánicos para evitar la degradación de la propia molécula orgánica y, por tanto, la pérdida de su capacidad colorante debido a la actividad fotocatalítica (Italcementi, 2012).

Los pigmentos a base de óxidos de hierro se han aplicado recientemente a fotocatalizadores muy

C A S O S P R Á C T I C O S

MÉTODOLOGÍA

La metodología utilizada para la realización y desarrollo de este trabajo se basa en: En primer lugar, efectuar un estudio bibliográfico previo en el que se tratan las cuestiones relacionadas con los temas conceptuales del trabajo desde la explicación de la reacción base del principio fotocatalítico hasta la clasificación, aplicación y factores determinantes de los elementos arquitectónicos fotocatalíticos y, en concreto, de las envolventes fotocatalíticas.

En segundo lugar, realizar un estudio de dos casos prácticos, los cuales se encuentran en distintas fases: El primero el proyecto Arturo Soria Urban Resort, ganador del concurso para el Hotel Arturo Soria Suites en Madrid, de Julia Ayuso y Antonio Martínez, el cual, actualmente, se encuentra en la fase de proyecto. Del cual se analizará en concreto, lo relativo a la motivación del uso de mortero fotocatalítico en una de las fachadas del proyecto, su representación y discurso a nivel de planos o paneles presentados al concurso y las consideraciones tomadas para su posterior ejecución.El segundo, se trata de un proyecto ya construido, la Parroquia Iesu de Rafael Moneo en San Sebastián del que se analizará el sistema de ejecución de los materiales fotocatalíticos en el proyecto y el posible estudio de la efectividad del efecto fotocatalítico tras el paso de los años desde su construcción.

“(...) ante eso tenemos dos maneras de actuar. Bien aceptar que el tiempo actúa sobre las cosas , como decía Goya: el tiempo también pinta, o sino buscar algún

tipo de mejora constructiva, que evacuase el agua sin dar lugar a que el polvo barra y deje la huella marcada del agua”.

Rafael Moneo, sobre el acabado inalterable de la fachada

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El concurso se planteó con el fin de encontrar la mejor propuesta para la rehabilitación energética, funcional y estética del hotel Arturo Soria Suites.La propuesta ganadora del concurso Arturo Soria Urban Redort de los arquitectos Julia Ayuso y Antonio Martínezconsigue dotar al establecimiento de una imagen contemporánea con un eficaz tratamiento energético de fachada ventilada, que incorpora un muro cortina de vidrio, cámara de aire activa y protecciones solares.

En la medianera suroeste de 545 m² de superficie expuesta al sol, los arquitectos proponen ejecutarla con SATE con acabado en cemento fotocatalítico. La decisión de plantear este sistema responde, principalmente, a tres objetivos:

-Reducir el gasto de mantenimiento del edificio, ya que la superficie fotocatalítica es autolimpiable.-Crear valor añadido al edificio.-Dar respuesta al reclamo por parte de la propiedad de plantear un jardín vertical en esa medianera, lo cual resulta inviable. Por lo que la medianera con recubrimiento fotocatalítico se concibe como un jardín vertical. El objetivo de la iniciativa ha sido generar una reflexión sobre la eficiencia energética desde la arquitectura en este tipo de establecimientos, abrir el debate y compartir las mejores experiencias que podrían ser trasladables a otras instalaciones hoteleras.

La fachada suroeste recibe más radiación que el resto en las tardes de los meses de verano. Por lo que el acabado blanco del cemento fotocatalítico favorece la reflexión de la luz.

En las imágenes y diagramas presentadas para el concurso se explica de manera sencilla, directa y visual las bases del funcionamiento del efecto fotocatalítico utilizado en el recubrimiento de la medianera suroeste, describiendo así un proceso complejo en gráficos sencillos de entender. Además, se comprueba a través de un modelo, la cantidad de radiación recibida por la superficie fotocatalítica para asegurar su buen funcionamiento.

F A C H A D A S U R O E S T E : M E D I A N E R A D E S C O N T A M I N A N T ELa medianera suroeste se recubre con un sistema SATE de Saint Gobain con acabado de cemento fotocatalítico, que es autolimpiante y por lo tanto no necesita mantenimiento y que posee propiedades descontaminantes.

Diagrama sobre la radiación recibida por la superficie en verano.

Fotomontaje presentado sobre el aspecto exterior del hotel tras la intervención

Diagrama explicativo del efecto fotocatalítico sobre la medianera

33ARTURO SORIA URBAN RESORT

PARROQUIA IESU

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Rafael Moneo realiza esta parroquia del barrio de Riberas de Loyola en San Sebastián recurriendo a la planta de cruz griega. Un proyecto en el que se homenajea a Chillida y Oteiza y que parte de una construcción modesta a base de bloques de hormigón, con un mortero proyectado y rematado con un mortero capa fina TX-Active de la empresa Italcementi. En el interior, el crucero se descuelga de manera irregular dejando paso a la luz cenital y generando cierta sensación de ingravidez.

Para este proyecto se utilizaron 10.500m2 de mortero fotocatalítico de revestimiento. Su construcción se realiza mediante un sistema de doble pared de bloques de hormigón, tanto para los paramentos interiores como para los exteriores. Se sitúa una cámara de aire entre los dos bloques de hormigón que conforman las paredes del edificio que proporciona el aislamiento térmico y acústico necesario, llegando a adoptar anchuras superiores a 1 metro. El mortero de revestimiento fotocatalítico TX-Aria de sólo 5mm de espesor se sitúa sobre un mortero de proyección de unos 15mm Un recubrimiento tan fino es suficiente para que se produzca la fotocatálisis de manera eficiente. Además, este sistema una disminución de costes, como ya se ha comentado anteriormente, con respecto a la utilización de bloques prefabricados macizos fotocatalíticos.

El revestimiento fotocatalítico se ha utilizado tanto en las envolventes interiores como en las exteriores, dando un a imagen homogénea del conjunto del edificio. El interior de la iglesia está pensado como un espacio hecho por la luz, como metáfora de la trascendencia. Esta luz se derrama desde lo alto por las superficies blancas de las paredes, a través de las fisuras que dibujan la cruz quebrada. En cuanto a la efectividad de la reacción fotocatalítica, no se han realizado estudios sobre su estabilidad del color como en la iglesia Dives in Misericordia, pero realizando un análisis comparativo de fotografías tras la finalización de la obra y el estado actual del edificio se puede determinar que a simple vista no se han producido demasiados cambios significativos en el color de las superficies blancas.

Como se puede apreciar en las fotografías, prácticamente la superficie se ha mantenido inalterable en el paso del tiempo desde su construcción. Presenta algunas zonas con manchas, probablemente debidas a depósitos superficiales de materia orgánica, que como en el caso de la Iglesia Dives in Misericordia, se solucionarían con un protocolo de mantenimiento y conservación con lavados periódicos si no hay suficiente frecuencia de lluvias.

Comparación de fotografías del estado de las superficies. Años 2011 y 2015

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CONCLUSIONESTras las investigación realizada no cabe duda de que el campo de los nanomateriales aplicados a la Arquitectura presenta un amplio abanico de nuevas posibilidades para combatir el problema de la contaminación. Pese a ser una realidad descubierta hace varias décadas no es hasta los últimos años cuando en nuestro país está se comienza a tomar peso y se empieza a ser consciente del grave problema que supone para la salud los niveles de contaminación que presentan nuestras ciudades. No hay que perder de vista que esta solución, que se puede adoptar de manera fácil tanto en nuestras construcciones existentes como en obras de nueva planta, se trata de una solución parche del problema de la contaminación ya que el uso de estos materiales no soluciona, reduce ni elimina los compuestos contaminantes que emitimos a la atmósfera. Aunque no nos encontramos ante la solución definitiva, sí que se puede decir que, por lo menos es una buena medida para hacer frente a la situación actual en la que nos encontramos. Otras propiedades que se atribuyen a estos materiales son sus cualidades bactericidas, fungicidas y autolimpiantes. Estas características parecen ser idóneas para su uso en lugares que necesitan condiciones especiales de higiene como pueden ser los hospitales, las guarderías, etc. favoreciendo unas condiciones óptimas para estos espacios y reduciendo la necesidad de mantenimiento, que con el uso de materiales convencionales sería muy alta.

Son muchas las incógnitas que aún plantea este tema. Una de las más importantes es la posible toxicidad del dióxido de titanio y su consiguiente peligro para la salud de las personas. La mayor carencia en este asunto es la inexistencia de una normativa específica sobre el tema, en la que se determinen los protocolos de seguridad a seguir en la manipulación del producto.También, en cuanto al dióxido de titanio, se debería de poner más atención en cuanto al proceso de síntesis del compuesto para conseguir un sistema sostenible, no contaminante y lo más económico posible.

La falta de normativa en nuestro país también está suponiendo una complicación en el uso generalizado de estos materiales ya que se hace necesaria la creación de un sistema de acreditación para éstos, que

garantice unas cualidades y una garantías mínimas. En este punto está trabajando la Asociación Ibérica de la Fotocatálisis, la cual pretende implantar el uso de una sello fotocatalítico que garantice las propiedades del material. Como se describe en el trabajo los resultados descontaminantes de estos materiales son una realidad indiscutible, aunque posiblemente un punto pendiente sería la optimización del proceso fotocatalítico, consiguiendo mejores resultados en las situaciones menos idóneas.

Me parece un buen comienzo las medidas que, tanto el ayuntamiento de Madrid como el ayuntamiento de Barcelona, están adoptando en cuanto a la implementación de los materiales fotocatalíticos en la construcción, siendo una actitud que todas las ciudades de nuestro territorio deberían adoptar. Aunque, si bien es cierto, la mayoría de estas medidas están impulsadas por la necesidad de reducir las concentraciones contaminantes en nuestra atmósfera para adaptarse a la normativa europea. En mi opinión, a pesar de la falta de respuestas a algunas cuestiones que en estos momentos nos planteamos no deja de ser una tecnología prometedora que sin duda, se convertirá en una aplicación común entre nuestros edificios en los próximos años.

Para mi, el aspecto más interesante que este tema puede proporcionarnos, es la implantación de islas fotocatalíticas en los núcleos urbanos como puntos verdes descontaminantes en medio de las ciudades contaminadas. Debido a que en la actualidad no encontramos en nuestro país ejemplos ya construidos y asentados de estos focos descontaminantes, no existen unos datos concretos acerca de su eficacia y del porcentaje de disminución de contaminantes que supondría. Sin embargo, según los datos analizados en este trabajo sobre varios elementos constructivos fotocatalíticos, todo apunta a que los resultados pueden llegar a ser muy esperanzadores.Una línea muy interesante para una investigación futura, podría ser precisamente el análisis en profundidad de los efectos de las islas fotocatalíticas a nivel de ciudad.

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