Nieuwe materialen met fotokatalytische eigenschappen 2009/04.07

TC dakbedekkingenEen beetje naar het voorbeeld van de katalysatoren van onze wagens, die de warmte van de motorgassen benutten om de uitlaatstoffen te reinigen, maken fotokatalytische producten op basis van titaanoxide gebruik van ultravioletstraling (zonlicht) om polluenten en organische stoffen te oxideren en af te breken.

De fotokatalytische werking

De fotokatalytische werking van titaandioxide in aanwezigheid van NOx.
  1. Stikstofoxiden (NOx)
  2. Nitraten (NO3)
  3. Ultravioletstraling (zonlicht)
  4. Titaandioxide (TiO2)
  5. Actieve zuurstof
  6. Materiaal
De afbeelding hiernaast geeft een schematische voorstelling van het fotokatalytische zuiveringsprincipe in aanwezigheid van NOx. Deze stikstofverbindingen komen alsmaar vaker voor in onze stedelijke atmosfeer, als gevolg van de exponentiële ontwikkeling van het wegverkeer.

Deze fotokatalytische werking gaat niet alleen gepaard met een zuivering van de atmosfeer, maar brengt tevens een reinigend effect teweeg, dat voornamelijk te danken is aan de afbraak van de organische verbindingen en de wijziging van de oppervlaktespanning.

Met de opportuniteiten van deze nieuwe technologie in het achterhoofd, startte het WTCB hieromtrent in 2003 een reeks studies op die enerzijds als oogmerk hadden om een antwoord te bieden op de actuele milieubekommernissen en anderzijds om tegemoet te komen aan de doelstellingen inzake duurzame ontwikkeling die nagestreefd worden binnen de burgerlijke bouwkunde. Deze studies, gevoerd in samenwerking met het OCW en het CoRI, konden rekenen op de financiële steun van het IWT (Instituut voor de Aanmoediging van Innovatie door Wetenschap en Technologie in Vlaanderen) en waren er vooral op gericht om het nut van de toevoeging van fotokatalytische hulpstoffen in daken, (minerale of organische) afwerkingssystemen en betonnen straatstenen na te gaan.

Praktische lessen uit het onderzoek

Uit het onderzoek is gebleken dat de inwerking van anataas (d.i. een kristallijne vorm van titaanoxide) in bestaande materialen met een aantal moeilijkheden gepaard gaat. Dit kan toegeschreven worden aan de thermische en andere beperkingen, teweeggebracht tijdens de fabricageprocédés, aan de grote anataashoeveelheden die nodig zijn voor een dergelijke toevoeging in de massa, of nog, aan het feit dat bepaalde nabehandelingen de effecten van het titaandioxide tenietdoen.

We kwamen bijgevolg snel tot de vaststelling dat de rechtstreekse toevoeging van anataas in afwerkingen zoals verven en aanstrijkmiddelen heel wat gebruiksvriendelijker en ruimer inzetbaar is. Het is overigens ook voor deze laatste toepassingen dat de beste globale resultaten opgetekend werden, en dit zowel voor wat betreft hun zuiverende werking als hun vermogen om organische vervuiling af te breken.

Gebruiksmogelijkheden

Deze bemoedigende resultaten zouden moeten toelaten te beantwoorden aan de huidige drieledige vraag naar :
  • de ontwikkeling van materialen en behandelingen met een verbeterde vuilbestendigheid, of het nu zij in het kader van de bescherming van het uitzicht van ons patrimonium of ter vermindering van de onderhoudskosten voor gevels, daken, beglazingen, …
  • luchtzuivering :
    • in stedelijke milieus gaat het hier met name om de stijgende vervuiling door het door het wegverkeer gegenereerde NOx
    • binnenin onze gebouwen gaat het dan weer vooral om de vluchtige organische stoffen (VOS) die afgegeven worden door de meubels en de afwerkingsmaterialen
  • de sanitaire verbetering van steriele ruimten (ziekenhuizen, voedingsindustrie, …) met een technologie die minder schadelijk is voor de gebruikers en de omgeving.

Beperkingen

Hoewel uit het onderzoek gebleken is dat het gebruik van deze nieuwe technologie tal van opportuniteiten te bieden heeft, moeten we vaststellen dat het eveneens noodzakelijk is de intrinsieke producteigenschappen te verbeteren (grotere doeltreffendheid, activering door lichtbronnen binnenshuis, …), de gebruiksparameters beter te beheersen en vooral de proeven ter bepaling van de reële prestaties van de nieuwe gecommercialiseerde producten en behandelingen te normaliseren.

Het leidt immers geen twijfel dat de mogelijkheid om fotokatalytische eigenschappen te integreren in bouwonderdelen een belangrijke vooruitgang kan teweegbrengen in het domein van de bouwmaterialen en de bouwproducten. Bovendien gaat het hier om een reële opportuniteit voor de bedrijven uit de sector en hun toeleveringsbedrijven (fabrikanten, importeerders, verdelers, …).


Volledig artikel


A. Pien, ing., laboratoriumhoofd, laboratorium 'Renovatie', WTCB
T. Vangheel, ir., projectleider, laboratorium 'Ruwbouw- en afwerkingsmaterialen', WTCB