Recubrimientos activos para mejorar la calidad del aire

La contaminación atmosférica es uno de los principales problemas del sigo XXI, tanto por el daño medioambiental que conlleva como el daño para las personas. La contaminación atmosférica se define como la presencia de compuestos en el aire que implican una molestia grave, riesgo o daño para la seguridad o la salud de las personas y el medio ambiente.

Los recubrimientos activos pueden contribuir de manera significativa a mejorar la calidad del aire al reducir la presencia de los contaminantes atmosféricos. La reducción de dichos contaminantes es clave para proteger la salud pública de la sociedad y la salud medioambiental.

Contaminantes del aire

El principal impacto de los contaminantes en las personas se da en problemas respiratorios y pulmonares. La Agencia Internacional de Investigación del Cáncer (International Agency for Research on Cáncer, IARC) ha clasificado los contaminantes atmosféricos dentro del Grupo 1 de causantes de cáncer de pulmón en seres humanos. Además, estos contaminantes favorecen la formación de esmog y ozono, principales causantes del efecto invernadero y del desgate de la capa de ozono.

Fuentes de emisión de contaminantes

Cuando pensamos en fuentes de emisión de contaminantes pensamos en el transporte o la industria, pero también existen otras fuentes de emisión como productos de limpieza, pinturas u otros productos que contienen compuestos químicos. Las concentraciones elevadas de estos contaminantes pueden persistir en el aire mucho después de que se complete la actividad a partir de la cual se ha producido la emisión.

Por tanto, la contaminación atmosférica se da tanto en ambientes de exterior como en ambientes de interior. Estudios de la US EPA (United States Environmental Protection Agency) revelaron que los niveles de algunos contaminantes orgánicos comunes eran de 2 a 5 veces más altos dentro de los hogares que en el exterior, independientemente de si los hogares estaban ubicados en áreas rurales o altamente industriales. Además, estos contaminantes se mueven junto con el aire y, por tanto, los contaminantes presentes en exterior entran en el interior de hogares y viceversa.

Principales contaminantes del aire

Los principales contaminantes del aire son:

• Óxidos de nitrógeno (NO_x): La exposición a NO_x puede irritar las vías respiratorias y agravar las enfermedades respiratorias.
• Material particulado en suspensión (PM): Son micropartículas compuestas de sulfato, nitratos, amoníaco, cloruro de sodio y partículas carbonosas como el carbón negro, polvo mineral o hollín. Son causantes de impactos cardiovasculares, cerebrovasculares y respiratorios.
• Compuestos orgánicos volátiles (COVs): Entre los COVs más comunes se encuentran benceno, tolueno y xileno en ambientes de exterior y formaldehido especialmente en interiores. Pueden llevar a graves problemas de salud a corto y largo plazo.
• Monóxido de carbono (CO): La exposición al CO puede causar dificultades para respirar, agotamiento, mareos y otros síntomas similares a los de la gripe. La exposición a altos niveles de CO puede ser mortal.
• Dióxido de azufre (SO₂): La exposición a SO₂ se asocia con asma.
• Ozono (O₃): Es un componente importante del esmog. Se forma a partir de COVs, CO y NO_x. La exposición excesiva al ozono puede causar enfermedades pulmonares.

Los datos muestran que casi toda la población mundial respira aire que supera los límites de contaminantes establecidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS). Si se sigue por el mismo camino se espera que estos efectos sean aún más críticos en el futuro debido al continuo crecimiento de la población.

Mejora de la calidad del aire con recubrimientos activos

Incorporación de aditivos fotocatalíticos en recubrimientos

Hay materiales sólidos, conocidos como fotocatalizadores, que permiten reducir de manera considerable la presencia de contaminantes en el aire mediante su adsorción y transformación a compuestos de baja toxicidad. Lo único que se requiere es una fuente de luz que los active, siendo una de las opciones de mayor ventaja el empleo de la luz solar. Este tipo de materiales son capaces de reducir una gran variedad de contaminantes por igual. Además, estos materiales no se consumen al actuar sobre los contaminantes atmosféricos, por lo que pueden actuar durante largos periodos de tiempo.

Los fotocatalizadores actúan sobre compuestos orgánicos, por lo que a su vez también permiten eliminar compuestos químicos causante de olores, pueden actuar como biocidas reduciendo la presencia de moho y bacterias e incluso pueden actuar como materiales autolimpiables al eliminar compuestos orgánicos que causan una coloración sobre una superficie. Cabe resaltar que su coste no es elevado y que no son dañinos ni para el ser humano ni para el medioambiente.

Entre las diferentes aplicaciones de estos materiales destaca su incorporación como aditivos en la formulación de recubrimientos con capacidad de reducir los contaminantes del aire.

¿Cómo funcionan los recubrimientos activos?

Los recubrimientos activos pueden incorporarse en una gran variedad de materiales, como pavimentos, pinturas, fachadas, cubiertas, telas, madera, superficies poliméricas o vidrios. Por tanto, los recubrimientos activos pueden colocarse tanto en productos de interior como de exterior, permitiendo mejorar la calidad del aire en contacto con el mismo.

En función de la aplicación final y del material sobre el que se va a incorporar el recubrimiento, la formulación del recubrimiento variará, conteniendo en todos los casos los aditivos fotocatalíticos. Durante del desarrollo de estos recubrimientos activos se busca no alterar las propiedades finales del producto de interés, ni siquiera la apariencia física para mantener su diseño. Otro aspecto importante es la adherencia del recubrimiento activo a la superficie sobre la que se aplica, buscando que mantenga su actividad y adherencia el mayor tiempo posible.

El mecanismo de actuación de dichos recubrimientos es el siguiente:

1. El contaminante atmosférico entra en contacto con la superficie, en la cual los fotocatalizadores se encuentran activos debido a la presencia de luz solar o una fuente de luz UVA.
2. Estos fotocatalizadores transformar los contaminantes a compuestos de baja toxicidad.
3. Los compuestos de baja toxicidad se eliminan de la superficie donde se han transformado por arrastre, debido al viento, aguas pluviales o cualquier otro fenómeno que cause el mismo efecto.

Estos recubrimientos actúan oxidando todos los compuestos orgánicos con los que entra en contacto, siendo igual de selectivo con todos ellos. Esto es una gran ventaja, ya que permite mejorar la calidad del aire por igual de diferentes ambientes. Además, por la misma razón, tienen ventajas complementarias al mantener la superficie sobre la que se ha coloca libre de moho, bacterias, suciedad procedente de materia orgánica y reducir los olores del aire.

Entre sus beneficios destaca:

• Alta eficiencia de eliminación de contaminantes: Se ha demostrado que los recubrimientos fotocatalíticos son capaces de reducir de manera notable la concentración de COVs y NOx, mejorando la calidad del aire.
• Versatilidad de aplicaciones: Dado que los aditivos fotocatalíticos pueden incorporarse a recubrimientos con diferentes formulaciones, es posible aplicarlos en una gran variedad de superficies. La capacidad de actuar de manera indiferente sobre los compuestos orgánicos también los hace válidos para la purificación de diferentes atmósferas.

Áreas de aplicación de recubrimientos activos

Actualmente, los sectores donde se ha observado un mayor porcentaje de aplicación de recubrimientos activos son en transporte y en edificación. Aunque también tienen un gran interés y es posible aplicarlo en otros muchos sectores como sanidad, alimentación, textil o placas fotovoltaicas.

Transporte

Estos recubrimientos activos se pueden aplicar sobre pavimentos, dando lugar a una mejora considerable de la calidad del aire. Cuando se habla de pavimentos, se hace referencia tanto a los peatonales como a los destinados al tráfico rodado, aplicándose en materiales como cementos, pinturas, piezas de hormigón o cerámica (baldosas o adoquines entre otros). Esta aplicación cada vez tiene un mayor interés, un número considerable de Administraciones públicas cuentan con pavimentos descontaminantes y cada vez más empresas privadas, como centros médicos, estudios de arquitectura o centros escolares, las están demandando.

Edificación

En edificación se utiliza especialmente en revestimientos de fachadas, debido a la gran superficie de exposición a la luz solar. Se puede aplicar empleando revestimientos cerámicos, paneles de cemento, en la parte superior de edificios en la cubierta impermeable o empleando pinturas que actúan como recubrimientos activos. Su aplicación en revestimiento de acero vitrificado tiene una amplia variedad de uso tanto en aplicaciones de interior como exterior.

Espacios interiores

En espacios interiores tienen un gran interés en espacios como hoteles, tiendas, centros de educación o centros médicos. La forma más sencilla de aplicarla en interiores es a través de pinturas o baldosas, pero también puede colocarse en vidrios o textiles de cortinas, por ejemplo. En estos casos su aplicación adicional de reducción de olores como los procedentes del tabaco, cocinas o basura cobra un interés adicional. Para aplicaciones en colegios y centros médicos también coge importancia la capacidad de reducción de hongos, bacterias y virus. Es importante asegurar que entra suficiente luz solar y/o incorporar lámparas de luz UVA para poder activar el recubrimiento.