Προβλήματα στα Χρώματα που καταπολεμούν την ατμοσφαιρική ρύπανση

Τα φωτοκαταλυτικά χρώματα χρησιμοποιούνται για τη μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης αλλά πιθανόν να κάνουν το αντίθετο

Τα φωτοκαταλυτικά χρώματα έχουν σχεδιαστεί για τη μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.  Μια μελέτη από επιστήμονες στη Γαλλία και την Κίνα έθεσε ερωτήματα σχετικά με την αποτελεσματικότητα των χρωμάτων αυτών. Μπορεί να προκαλέσουν τα δικά τους προβλήματα. Ενώ τα χρώματα αποσυνθέτουν ορισμένους ατμοσφαιρικούς ρύπους, η έρευνα αποκάλυψε ότι επίσης δημιουργούν και απελευθερώνουν άλλες τοξικές ενώσεις κατά τη διάρκεια της ζωής τους.

Η αστική ατμοσφαιρική ρύπανση αποτελεί κοινό πρόβλημα σε πολλές από τις πόλεις του κόσμου. τα οχήματα και οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής είναι οι κύριοι ένοχοι. Τα νανοσωματίδια διοξειδίου του τιτανίου, όταν εκτίθενται σε υπεριώδες φως, μπορούν να οξειδώσουν οργανικές ενώσεις στον αέρα. Όταν προστίθενται στη βαφή, παρουσιάζουν μια γρήγορη λύση για τη μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Ωστόσο, η συνολική βελτίωση της ποιότητας του αέρα είναι αμφίβολη.

α) Οι φωτοκαταλυτικές βαφές περιέχουν νανοσωματίδια διοξειδίου του τιτανίου. β) Η υπεριώδης ακτινοβολία ενεργοποιεί τα νανοσωματίδια διοξειδίου του τιτανίου, τα οποία αποικοδομούν τα πτητικά οργανικά συστατικά, καθώς και την οργανική μήτρα της βαφής, απελευθερώνοντας νέους πτητικούς οργανικούς ρύπους στον αέρα. γ) Καθώς το χρώμα απαλείφεται, απελευθερώνει επίσης και νανοσωματίδια διοξειδίου του τιτανίου.

Το φωτοκαταλυτικό TiO₂ φαίνεται να αποτελεί πολλά υποσχόμενο υλικό για την εξάλειψη πολλών ατμοσφαιρικών ρύπων, όπως οξείδια του αζώτου (NO_x ) και πτητικές οργανικές ενώσεις (VOC). Ωστόσο, ορισμένα ερωτήματα παραμένουν αναπάντητα πριν από την πλήρη βελτιστοποίησή της. Ορισμένα φωτοκαταλυτικά υλικά ήδη διατίθενται στο εμπόριο, αλλά τα φωτοκαταλυτικά τους αποτελέσματα είναι αμφισβητήσιμα. Στην παρούσα μελέτη, γίνεται ο χαρακτηρισμός των δύο χρωμάτων για εφαρμογές σε εσωτερικούς και εξωτερικούς χώρους, όπου το ένα περιέχει μικροσωματιδιακά σωματίδια διοξειδίου του τιτανίου (TiO₂ ) και το άλλο βασίζεται σε νανο-TiO₂. Έτσι θα γίνουν κατανοητές οι περιβαλλοντικές τους επιπτώσεις κατά τη διάρκεια της χρήσης. Η φωτοκαταλυτική απόδοση των χρωμάτων προσδιορίζεται πριν και μετά από την κλιματική γήρανση. Παράλληλα μελετάται η αποικοδόμηση των χρωμάτων που προκαλείται από τη γήρανσή τους.

Οι μετρήσεις δείχνουν ότι η αποικοδόμηση της οργανικής μήτρας οδηγεί στην απελευθέρωση οργανικών ενώσεων (φορμαλδεΰδη, μεθανόλη, ακεταλδεϋδη και μυρμηκικό οξύ) στον αέρα, γεγονός που υποδηλώνει ότι η παρακολούθηση μόνο της απομάκρυνσης των πτητικών οργανικών ενώσεων (όπως του ξυλόλιου) δεν αρκεί για να γίνει μια σωστή αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας των φωτοκαταλυτικών χρωμάτων προς την εξάλειψη των VOC (πτητικές οργανικές ενώσεις). Αυτοί οι VOC εξέρχονται αποκλειστικά από την αποικοδόμηση της οργανικής μήτρας, καθώς μετρήθηκαν πολύ χαμηλότερες εκπομπές VOC στην περίπτωση της παλαιάς βαφής που εμφανίζει μικρότερη ποσότητα οργανικών συστατικών στη μήτρα.

Όπως γράφει ο HARRIET FLETCHER στο ChemistryWorld της Royal Society of Chemistry (RSC): «Τα φωτοκαταλυτικά χρώματα είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα μιας τεχνολογίας για επεξεργασία που χρησιμοποιεί βιώσιμη ενέργεια καθώς απαιτούν μόνο το φως του ήλιου ή το φωτισμό περιβάλλοντος. Ωστόσο, τα ζητήματα που παρουσιάζονται εδώ αποτελούν πρόκληση στη χρησιμότητα των φωτοκαταλυτικών χρωμάτων με βάση το διοξείδιο του τιτανίου ως τεχνολογία αποκατάστασης για τη βελτίωση της ποιότητας του αστικού και του εσωτερικού αέρα. Απαιτούνται πολλές προσπάθειες για να καταστεί αυτή η τεχνολογία βιώσιμη για τη βελτίωση της ποιότητας του αέρα », σχολιάζει ο μέλος της ομάδας Delphine Truffier-Boutry από το Grenoble Alps University στη Γαλλία.

Πηγές:

Από το blog: Compound Interest υπό: Andy Brunning στις: 10 Σεπτεμβρίου 2017.

Από το Άρθρο στο περιοδικό: ChemistryWorld Royal Society of Chemistry (RSC) με τίτλο: Smog eating paint does more harm than good υπό: HARRIET FLETCHER στις: 04 Σεπτεμβρίου 2017.

Επιστημονικό Άρθρο στο περιοδικό: Environmental Science: Nano με τίτλο: Characterization of photocatalytic paints: a relationship between the photocatalytic properties – release of nanoparticles and volatile organic compounds υπό: D. Truffier-Boutry, B. Fiorentino, V. Bartolomei, R. Soulas, O. Sicardy, A. Benayad, J.-F. Damlencourt, B. Pépin-Donat, C. Lombard, A. Gandolfo, H. Wortham, G. Brochard, A. Audemard,f L. Porcar, G. Gebela and S. Gligorovski  στις: 02 Αυγούστου 2017.

Εικόνες: 
Χρώμα και πινέλο: Credit:  ChemistryWorld Royal Society of Chemistry (RSC)

Σχεδιάγραμμα κύκλου ζωής φωτοκαταλυτικών χρωμάτων: Πηγή: © Royal Society of Chemistry

Η σύγχρονη έρευνα στη ΧΗΜΕΊΑ