RECURBAN


El proyecto ha tenido como objetivo la optimización, obtención y aplicación de recubrimientos transparentes (films) de nanopartículas fotocatalíticamente activas en el visible capaces de proteger los materiales constructivos del entorno urbano, eliminando, por destrucción oxidativa mediada por la luz, contaminantes atmosféricos; y repeliendo cualquier tipo de condensación, generando protección frente al agua y frente a la acumulación de depósitos de suciedad. Se trata de desarrollar dispersiones que pueden aplicarse como recubrimientos transparentes en todo tipo de materiales de construcción: piedras, losetas, ladrillos, hormigón visto, mortero monocapa, adoquines, etc. Estas dispersiones contienen dos tipos de materiales activos sinérgicos: por un lado, componentes superhidrofóbicos, que reducen enormemente el acceso de agua al interior de estos materiales minimizando las alteraciones debidas al agua y el deterioro de estos materiales. ver más

Por otro lado, nanopartículas de fotocatalizadores, compuestos que mediante la luz son capaces de degradar contaminantes atmosféricos y restos de suciedad. Se consigue así que el medioambiente de las ciudades sea más saludable, con atmósfera libre de contaminantes, y se preservan las características de los materiales de construcción, evitando la acumulación de suciedad con el paso del tiempo y reduciendo los gastos de mantenimiento.

Dos ideas novedosas han dinamizado la actividad investigadora: por un lado, desarrollar nanopartículas basadas en heteroestructuras de TiO2 y ZnO, que abaratan el coste respecto al uso de TiO2 como fotocatalizador y que permiten ampliar el espectro de acción del fotocatalizador usando no sólo la luz ultravioleta sino también la luz visible (que supone más del 60% de la luz solar).

La otra idea parte del efecto potenciador, sinérgico, que presentan estas nanopartículas junto a sistemas superhidrofóbicos, que es el carácter autolimpiable de las superficies donde se aplican: el fotocatalizador degrada la suciedad y el agua de lluvia arrastra los productos de degradación por superficie gracias a los agentes superhidrofóbicos que evitan la deposición de los mismos.

En concreto, se han ajustado los parámetros de producción de FSP de forma que se obtengan lotes aptos de los nano-ingredientes activos de interés en el proyecto y se han caracterizado y validado los nanomateriales obtenidos mediante diferentes técnicas, tanto en polvo como en dispersión y respecto a diversas propiedades tanto fisico-químicas como de efecto (actividad fotocatalítica), mostrando una superior actividad de las nanopartículas en degradación de óxidos de nitrógeno.

Después se han dispersado adecuadamente las nanopartículas de fotocatalizadores en polvo tanto en medio alcohólico como acuoso, en varias concentraciones, 1, 3 y 5% y se han optimizado dispersiones con proporciones adecuadas de nano-óxidos mixtos activos que combinen características superhidrofóbicas. Se han determinado dispersantes compatibles que mejoren el rendimiento fotocatalítico respetando la superhidrofobicidad: un éter de policarboxilato, un condensado de sulfonato de naftaleno, un sulfonato de melamina y ácido poliacrílico. Se han aplicado adecuadamente los recubrimientos en materiales de construcción diversos, probando tanto su compatibilidad, la facilidad de su aplicación, su eficacia sinérgica fotocatalítica y SPHFB. En concreto, se han aplicado en sustratos areniscos, calizos, graníticos, morteros de cal y pavimento con base de cemento. Se han evaluado los cambios de color y textura así como otras propiedades de interés.

Se ha comprobado la eficacia fotocatalítica de los materiales constructivos tratados con los recubrimientos con heteroestructuras, consiguiéndose claras ventajas frente a fotocatalizadores más clásicos como el TiO2. Se ha comprobado la eficacia protectora de los recubrimientos en los materiales de construcción tratados, reduciéndose las tasas de absorción de agua y generando superficies superhidrofóbicas, autolimpiables y fuertemente repelentes de la humedad.

Se ha comprobado la durabilidad de los recubrimientos en ensayos a largo plazo de eficacia fotocatalítica, de ciclabilidad y de durabilidad frente a degradación ambiental, tras someter los especímenes tratados a cámara de envejecimiento climático. Se ha realizado un escalado en la producción de estos recubrimientos hasta conseguir volúmenes de 20 L de muestra preservando las características de las dispersiones. Se ha realizado un estudio preliminar de la viabilidad económica de la preparación a gran escala y se ha estimado un precio de venta de unos 15-20€/L para las formulaciones desarrolladas, adecuado a mercado dentro del sector de la construcción.

En definitiva, los recubrimientos diseñados cumplen las expectativas de ser fácilmente aplicables a materiales de construcción, duraderos, aportan características de autolimpieza y evitan el acceso de agua a los mismos. Además, contribuyen a la depuración de la atmósfera por degradación de contaminantes atmosféricos.

  • Año: 2018
  • Sector estratégico: #EnergíasRenovablesyRecursos
  • Líder del proyecto: Universidad de Navarra (Departamento de Química, Grupo Mimed)
  • Socios del proyecto: L’urederra, Fundación para el Desarrollo Tecnológico y Social