Libro blanco de la fotocatálisis

David Almazán, et al. | SEPTIEMBRE 2020
Documentos Arquitectura Materiales y Revestimientos Materiales innovadores Libro blanco de la fotocatálisis

Prologo

Durante las últimas tres décadas, se han dedicado grandes esfuerzos a la investigación de dos campos estrechamente relacionados, la fotoelectroquímica de semiconductores y la fotocatálisis, con el objetivo de profundizar en sus conceptos fundamentales y sus aplicaciones prácticas. Los principios investigados, desarrollados y los resultados obtenidos mediante los estudios fotoelectroquímicos en el dióxido de titanio, han conducido al campo de la investigación de la fotocatálisis heterogénea, donde su gran capacidad fotooxidativa se ha aplicado a la mejora de la calidad del aire ambiental y a la depuración del agua. Además, descubrimos la capacidad superhidrofílica fotoinducida y propusimos el concepto de autolimpieza.

Hoy en día, muchos científicos y expertos están trabajando arduamente para estudiar los múltiples usos de los fotocatalizadores y sus aplicaciones, con el objetivo de hacer que nuestras vidas sean más saludables.

 

Introducción

La idea originaria de redactar El Libro Blanco de la Fotocatálisis, surge como respuesta a las demandas del mercado para actualizar y dar continuidad a la Guía Práctica de la Fotocatálisis Aplicada a Infraestructuras Urbanas que la Asociación Ibérica de Fotocatálisis publicó en el Congreso Nacional de Medioambiente en el año 2012.

Pero el último impulso para comenzar definitivamente la redacción de este documento nos lo dio el antiguo Ministerio de Fomento (actual Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana), a través de su Dirección General de Carreteras. Mediante la Iniciativa E4L2_5, dentro del Plan de Innovación para el Transporte y las Infraestructuras 2017-2020 -que por determinados motivos no llegó a completarse- creó un Grupo de Trabajo que aunó expertos en la materia y responsables de infraestructuras muy diversas, cuyo objetivo era muy similar a esta publicación: elaborar un documento que sirviera de referencia a la hora de prescribir o contratar un material fotocatalítico. Pues bien, una buena parte de ese Grupo de Trabajo, liderado por la Asociación Ibérica de Fotocatálisis, de alguna manera, continuó con carácter altruista esta iniciativa hasta convertirse en el presente documento.

Como bien señala el Profesor Fujishima en el prólogo -vaya por delante nuestro agradecimiento por sus palabras e ilustración-, la fotocatálisis está presente ya en muchos de los elementos urbanos que componen nuestra cotidianeidad, tanto en espacios exteriores como interiores. Y desde ellos ejerce sus funciones benéficas de mejora de la calidad del aire y autolimpieza de edificios. Contribuye a la higiene y la salud colectiva, en tiempos que -como estamos viendo- van a darles cada vez más valor.

Su funcionamiento básico -a efectos divulgativos- puede explicarse con sencillez: las superficies tratadas con agentes fotocatalíticos, gracias a la luz (solar o artificial) descomponen y mineralizan numerosos compuestos contaminantes presentes en el aire. La reacción química que se produce cuando se dan cita los tres elementos básicos -luz, oxígeno y fotocatalizador- contribuirá a eliminar del aire sustancias nocivas para el ser humano, tales como los óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre o compuestos orgánicos volátiles.

Por sus virtudes, a la fotocatálisis se la ha comparado -con humildad, pero con acierto- con la fotosíntesis, ese fabuloso mecanismo natural resultado de la alianza entre el sol y el manto vegetal, gracias al cual se genera vida. En las páginas de este Libro Blanco de la Fotocatálisis encontrará el lector muchos más detalles sobre el funcionamiento, aplicaciones, sistemas de medición e investigaciones en el área fotocatalítica. Ya que su objetivo principal es poner a disposición de Administraciones Públicas Empresas privadas y ciudadanos en general, las bondades -y también las limitaciones- del empleo de estos nuevos materiales como herramienta de mejora de la calidad de vida en nuestra sociedad, aplicándose en diversos sectores, como el Urbanismo, la Edificación, la Obra Civil, el Transporte, la Industria, la Sanidad o el propio Hogar, y siempre buscando la mejora de la calidad del aire, pero con la posibilidad de formularlos de manera que tengan otros efectos beneficiosos, tales como los bactericidas, virucidas, autolimpiantes o desodorizantes.

La Asociación Ibérica de la Fotocatálisis -cuya actividad es objeto de mayor detalle en el primer capítulo- lleva ya una década organizando encuentros en España y Portugal generadores de conocimiento sobre el tema que nos ocupa. El Libro Blanco, que ha supuesto un gran esfuerzo de la comunidad profesional en torno a AIF, es la mejor manera de celebrar dicha década y prepararnos para la próxima, que será sin duda decisiva por los retos del cambio climático y las nuevas pandemias.

El libro comienza presentando una panorámica de la contaminación en España, tanto en el exterior como en interiores, así como su legislación asociada. A continuación se repasa el estado del arte de la tecnología fotocatalítica heterogénea en fase gas y sus aplicaciones (en este volumen no se aborda la fotocatálisis en agua), destacando los grandes avances llevados a cabo en los últimos años.

En este sentido, merecen especial mención las numerosas y recientes iniciativas encaminadas a la reducción de la probabilidad de contraer enfermedades infecciosas -como respuesta a la pandemia originada por la COVID-19- mediante el uso de materiales fotocatalíticos. Tal es el caso del Proyecto Internacional, SIN-CoV-2: "Destrucción fotoactiva de SARS-CoV-2 del aire interior y superficies". El apéndice del Libro Blanco está dedicado precisamente a poner de manifiesto los avances de la comunidad científica en este área.

También se repasan los distintos métodos de evaluación de la actividad fotocatalítica de diferentes materiales, dependiendo de su uso y -lo que es más importante- se establecen recomendaciones generales de criterios de diseño y aplicación. Obviamente, éstos habrán de adaptarse al contexto particular de cada proyecto, para lo cual puede requerirse asesoramiento experto; pero en todo caso estas páginas constituirán un adecuado punto de partida.

Por último, se ha incluido una síntesis de los trabajos de investigación, desarrollo e innovación llevados a cabo en la última década, dentro del capítulo “Casos de Estudio”, así como una recopilación de las preguntas y respuestas (FAQ) que con mayor frecuencia nos hemos encontrado de manera recurrente durante el pasado lustro.

Es importante concienciar a todos aquellos gestores y prescriptores que estén en posición de contratar el diseño o aplicación de materiales fotocatalíticos de que con este tipo de materiales de última generación no basta con pedir un presupuesto a una determinada empresa e incluirlo en un proyecto o en una obra. Antes es necesario solicitar documentación actualizada que acredite, mediante ensayos normalizados y homologables, la actividad fotocatalítica del producto comercializado, y para el uso que se le vaya a dar. Después habrá que definir un protocolo de caracterización del material acorde al uso y prestaciones finales. Obviamente estas acciones tendrán que estar amparadas por una partida económica que, en definitiva, no deja de ser un sistema de control para garantizar la inversión prevista, pues de lo contrario podría ocurrir que las prestaciones finales no respondieran a las expectativas. La Asociación Ibérica de Fotocatálisis, organización sin ánimo de lucro, presta servicios de asesoramiento en este sentido y lucha contra el fraude que, como en todas las actividades industriales y económicas, puede registrarse en el campo fotocatalítico.

 

Índice

  • Autores
  • Socios de aif
  • Socios industriales
  • Socios ingenierías
  • Socios centros tecnológicos
  • Socios universidades
  • Socios individuales
  • Prologo
  • Introducción
  1. La asociación ibérica de la fotocatálisis: misión y objetivos
  2. Panorama de la contaminación
  3. La fotocatálisis y sus aplicaciones
  4. Legislación sobre la calidad del aire
  5. Métodos de evaluación de actividad fotocatalítica
  6. Casos de estudio
  7. Criterios de diseño y aplicación de materiales fotocatalíticos
  8. Avances en fotocatálisis en España durante el siglo XXI
  9. Preguntas frecuentes
  10. Seguridad y salud
  11. Conclusiones y retos
  12. Referencias bibliográficas
  • Apéndice

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