Area tecnica / La fotocatalisi dei prodotti Ecotop
La luce del sole e una particolare tecnologia di produzione dei manufatti in cemento possono contribuire a rendere più pulito l’ambiente in cui viviamo e a migliorare la qualità della vita.

Dopo 10 anni di ricerche e sperimentazioni, dal 2006 è disponibile il cemento fotocatalitico TX Active® di Italcementi che risponde in modo molto positivo ai problemi di inquinamento atmosferico delle nostre città.

I risultati delle prove eseguite nei laboratori e sul campo permettono di affermare che i materiali cementizi fotocatalitici, illuminati dal sole (o da una luce ricca di UV), consentono di abbattere molte sostanze nocive presenti nell’aria (come gli ossidi di azoto NOx e di zolfo SOx), responsabili dell’inquinamento atmosferico.

Inoltre questi manufatti hanno anche il grande pregio di rimanere puliti e quindi di conservare inalterato nel tempo il loro aspetto estetico.

La salute e l'inquinamento atmosferico
La salute e il benessere sono requisiti fondamentali per la vita dell’uomo, ma nell’atmosfera sono presenti sostanze che hanno un effetto nocivo sugli esseri umani, sugli animali, sulla vegetazione e sui materiali.
Numerose ricerche consentono di affermare che l’esposizione a livelli elevati di inquinamento atmosferico è associata a malattie cardiovascolari e respiratorie.
Le sostanze inquinanti presenti nell’atmosfera vengono generate:
  • soprattutto dalle attività dell’uomo (il traffico, gli impianti di riscaldamento, le industrie, le raffinerie);
  • in parte da fenomeni naturali (come le bufere di sabbia e le eruzioni vulcaniche).

Si tratta principalmente di: biossido di zolfo (SO2), ossidi di azoto (NOx), monossido di carbonio (CO), ozono, benzene, e il notissimo PM10 (le particelle di varia natura più piccole di 10 millesimi di millimetro).
Una volta immesse nell’atmosfera le sostanze inquinanti vengono trasportate dai venti e quindi il loro effetto nocivo non si limita alle città e alle aree industriali, ma “migra” ovunque, secondo i venti.
Le particelle più grandi e pesanti cadono rapidamente al suolo per gravità (fallout), mentre quelle più fini rimangono in sospensione finché non vengono rimosse e portate a terra dalla pioggia (wash-out).

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Il Particolato (o “polveri sottili”: PM10 e PM2,5)
Gli inquinanti presenti nell’aria vengono distinti in:
  • Primari, se emessi direttamente dalle loro sorgenti. I principali sono il monossido di carbonio e i monossidi di azoto (rilasciati dai processi di combustione come le automobili e gli impianti di riscaldamento). Sono circa il 10 % del totale.
  • Secondari, se derivano dalla trasformazione dei primari in centinaia di altre specie, talvolta più nocive dei primari, a causa di reazioni chimico-fisiche che avvengono in modo naturale nell’aria. Rappresentano circa il 90 % del totale (dati Inemar 2003, Lombardia).

Tanto gli inquinanti primari che i secondari sono in buona parte costituiti da PARTICOLATO (o “polveri sottili”, i fatidici PM10, “Particulate Matter”, particelle inferiori ai 10 millesimi di millimetri, composte da sostanze di varia natura: sabbia, ceneri, polveri, fuliggine, sostanze silicee e vegetali, composti metallici, fibre tessili naturali e artificiali, sali, carbonio, piombo, ecc).
La concentrazione di Particolato nell’aria è particolarmente alta nelle zone urbanizzate.
Gli studi hanno accertato un collegamento tra un’alta concentrazione di PM10 e un aumento dei casi di malattie respiratorie, di intossicazioni e tumori.
Poiché gli inquinanti vengono trasportati e diffusi dai venti, e rimossi principalmente dalla pioggia, il loro “effetto” sulla vita dell’uomo dipende molto dal tipo di inquinanti presenti, dalla quantità con cui vengono emessi e dalla meteorologia locale (direzione e intensità dei venti).
Una forte concentrazione, e stagnazione, di inquinanti di grosse dimensioni è resa evidente dalla riduzione di visibilità, ed è ciò che comunemente viene definito “SMOG”.

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ECOTOP by SENINI E LA FOTOCATALISI
Il principio attivo TX Active®, contenuto nei prodotti ECOTOP by SENINI, innesca, in presenza di luce naturale (o di una luce ricca di UV), il processo di “fotocatalisi” che trasforma rapidamente molte sostanza nocive che vengono a contatto con la superficie del prodotto in composti non-nocivi né per l’uomo né per l’ambiente. L’ossidazione delle sostanze nocive in non-nocive avviene anche in natura, ma la fotocatalisi innescata da ECOTOP® by SENINI accelera enormemente il processo di decomposizione degli inquinanti, evitando il loro accumulo.
ECOTOP® by SENINI non si consuma durante la reazione, per cui i suoi effetti rimangono illimitati nel tempo.

In sintesi gli effetti della fotocatalisi indotta da ECOTOP® by SENINI sono:

  • Riduzione inquinanti e cattivi odori: con la decomposizione degli inquinanti a base di zolfo e azoto previene la formazione di muffe e cattivi odori;
  • Antibatterico: riduce i batteri e i funghi che attaccano le superfici in calcestruzzo;
  • Autopulente: i sali e i nitrati che provengono dalla decomposizione degli inquinanti atmosferici vengono facilmente allontanati dalla pioggia e dal vento.
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Il Vantaggio di abbattere gli inquinanti
Le proprietà disinquinanti dei prodotti realizzati con ECOTOP® by SENINI risultano particolarmente indicate per zone come:
  • Strade e percorsi con traffico elevato;
  • Aree di parcheggio, incroci e piazze.

La massima efficacia si ottiene in queste condizioni:

  • Luce solare o, in ambienti interni (come ad esempio gallerie e parcheggi multipiano), un discreto quantitativo di luce UV;
  • Pulizia periodica con acqua (o dilavamento tramite pioggia) per allontanare i nitrati non-nocivi che precipitano al suolo.

L’efficacia può essere misurata sul campo o in laboratorio, ma le prove di laboratorio hanno il pregio di essere unificate a livello internazionale con apposite norme UNI e ISO.

Abbattimento degli NOx: in laboratorio l’abbattimento degli NOx viene misurato in una camera di volume prestabilito contenente aria con una certa concentrazione di inquinante.
Le prove di laboratorio hanno mostrato che in soli 3 minuti gli inquinanti presenti nel campione di aria a contatto col prodotto additivato con TX Active® si riducono fino al 75%!

Abbattimento del PM10: Il Tx Active® diminuisce anche la tossicità dei PM10 di natura organica, riducendoli. Il prof. Luigi Campanella (Università “La Sapienza” di Roma, Dipartimento di Chimica) ha effettuato prove su campioni di particolato PM10 prelevato in varie zone di Roma. Le prove hanno mostrato un abbattimento della tossicità superiore al 30 % dopo 48 ore di trattamento con UV e prodotti cementizi contenenti TX Active®.

Sostanze che possono essere abbattute tramite fotocatalisi:

  • Composti inorganici: NOx; SOx; CO; NH3; CH3S; H2S
  • Composti organici clorurati: CH2Cl2; CHCl3; CCl4; C2H4Cl2; C2H4Cl2; C2H3Cl3; C2H3Cl3; C2H2Cl4; C2H2Cl4; C2H2Cl2; C2HCl3; C2Cl4; diossine; clorobenzene; clorofenolo.
  • Composti organici: CH3OH; C2H5OH; CH3COOH; CH4; C2H6,C3H8; C2H4; C3H6; C6H6; fenolo; toluene; etilbenzene; o-xilene; m-xilene; fenantrochinone.
  • Pesticidi: Tradimefon; Pirimicarb; Asulam; Diazinon; MPMC; Atrazina.
  • Altri composti: batteri; virus; cellule cancerogene; PM.
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Il Vantaggio di mantenere pulite le superfici
Le proprietà “autopulenti” dei prodotti realizzati con ECOTOP by SENINI risultano particolarmente evidenti negli ambienti urbani e industriali caratterizzati dalla presenza di inquinanti organici nell’atmosfera e di PM10.
La massima efficacia si ottiene in queste condizioni:
  • Luce solare;
  • Ambiente pulito, asciutto e umidità standard;
  • Superfici lisce (o poco ruvide) e poco porose.

A parità di luce solare l’influenza dei suddetti parametri è riassunta nella seguente tabella:

I composti organici presenti nell’aria (come gas di scarico, fumi di attività industriali, muffe,ecc.) nel tempo si depositano
sulle superfici degli edifici e sui pavimenti, macchiandoli con accumuli di grasso e polvere. Il processo viene amplificato
dalla presenza di una forte umidità e dalle rugosità della superficie.
La fotocatalisi ha due grandi pregi:

  • Elimina le molecole organiche che si depositano sulle superfici;
  • Riduce la capacità di adesione delle normali polveri alle superfici (che utilizzano le molecole organiche e i grassi come “colla”). Per cui le pareti e i pavimenti rimangono più puliti e la rimozione dello sporco residuo è più semplice.
Sono state eseguite prove sul campo su mattonelle sporcate con inquinanti colorati (rodammina e bromocresolo). Dalle prime ore di esposizione alla luce l’azione “pulente” della fotocatalisi è apparsa evidente: dopo 25 ore di esposizione la superficie era praticamente uguale a quello del campione di riferimento, dopo 100 ore di esposizione tutte le macchie organiche erano state distrutte.
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Referenze ITALCEMENTI in altri ambiti

L’efficacia della fotocatalisi indotta dai prodotti cementizi contenente TX Active® è stata verificata anche in numerose applicazioni reali, dove la conformazione del suolo, la presenza del costruito e il variare delle condizioni meteo sono assolutamente diverse da quelle di laboratorio.
I risultati ottenuti sul campo hanno pienamente confermato quelli di laboratorio.
Citiamo a titolo di esempio le seguenti realizzazioni:

Chiesa “Dives in Misericordia” (Roma 1999-2002): è stato il primo edificio ad utilizzare il principio attivo TX Active®. Il progettista, l’architetto americano Richard Meier, richiedeva che le tre imponenti vele di calcestruzzo, che caratterizzano l’opera, rimanessero assolutamente bianche e brillanti nel tempo. Gli ultimi rilevamenti del 2009 col sistema colorimetrico CIELAB mostrano gli stessi valori di luminosità del 2002: il bianco si è mantenuto praticamente inalterato a ben 7 anni di distanza.

Strade urbane in masselli: dal 2003 al 2008 l’Italcementi ha monitorato l’efficacia di alcune pavimentazioni stradali realizzate in Italia con masselli fotocatalitici TX Active®, mettendo a confronto i dati con quelli dello stesso tratto stradale ricoperto di asfalto. I risultati (ottenuti con centraline di rilevazione a 30 cm e a 180 cm dal suolo) mostrano in modo non equivocabile una riduzione delle concentrazioni medie di NO e NOx tra il 20 e il 33%, con punte fino al 40%. In altre parole, lo smog prodotto da un’automobile su tre viene neutralizzato dall’azione disinquinante del TX Active®.

Inoltre le prestazioni si mantengono sostanzialmente nel tempo. Le prove di laboratorio, a 1-2 anni, su masselli prelevati da pavimentazioni stradali ed altri accantonati a magazzino mostrano una riduzione dell’abbattimento degli NOx di circa il 15% per i masselli tal quali (senza la rimozione dello “sporco” superficiale comunque accumulato), che si riduce all’1% dopo lavaggio e asciugatura. Il che dimostra che un buon programma di pulizia della strada è sufficiente per mantenere l’efficacia e l’efficienza della capacità disinquinante dei masselli con TX Active® (per maggiori dettagli su questi interventi consultare la specifica documentazione di Italcementi).

Galleria Umberto I (Roma): nel 2007 la volta di questa galleria di quasi 350m di lunghezza nel pieno centro di Roma (a due passi dal Quirinale) è stata completamente rifatta con una vernice fotocatalitica a base di TX Active®. Per attivare la fotocatalisi è stato installato un apposito impianto di illuminazione con lampade combinate (UV + luce visibile). I dati relativi all’inquinamento sono stati monitorati a lungo prima e dopo l’intervento e dimostrano che la riduzione dell’inquinamento al centro della galleria risulta essere maggiore del 50%. Un analogo risultato potrebbe essere ottenuto illuminando le corsie di movimentazione dei garage multipiano pavimentate con masselli in TX Active®.
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La Fotocatalisi in Breve:

1 – Che cos’è ECOTOP?
È la nuova gamma di pavimenti ecologici della SENINI, caratterizzata da elevati valori di resistenza e durata, colori esclusivi, potere di riduzione degli inquinanti atmosferici e capacità di rimanere puliti nel tempo.

2 - Che cos’è il cemento FOTOCATALITICO TX Active®?
È un cemento della Italcementi Group, coperto da numerosi brevetti internazionali, in grado di attivare processi fotocatalitici. È privo di effetti collaterali.

3 - Che cosa fa la FOTOCATALISI?
La fotocatalisi accelera i processi di decomposizione degli inquinanti presenti nell’aria (che avverrebbero comunque ma con tempi molto più lunghi). Li trasforma in sali non tossici per l’uomo e non nocivi per l’ambiente e quindi riduce la concentrazione degli inquinanti nell’atmosfera. Inoltre mantiene pulite le superfici (effetto “autopulente”), previene la formazione di muffe, riduce i batteri (azione “antibatterica”) e i funghi che si annidano sulla superficie del pavimento in calcestruzzo, decompone le sostanze a base di zolfo e azoto e quindi ha un effetto “deodorante”.

4 - Su quali inquinanti agisce la FOTOCATALISI?
Esperienze di vari laboratori e di applicazioni sul campo hanno dimostrato un’azione particolarmente efficace nei confronti del biossido e del monossido di azoto (NOx). È misurabile una riduzione della tossicità per le polveri sottili (PM10) e altri inquinanti.

5 - Dove finiscono i sottoprodotti della FOTOCATALISI?
I sali prodotti dalla fotocatalisi (nitrati, solfati, carbonati) sono comuni sali inorganici che vengono parzialmente dilavati dalla pioggia o allontanati dal vento.

6 - Quando funziona la FOTOCATALISI?
La pavimentazione deve essere illuminata (luce naturale, anche da cielo coperto, o artificiale tipica degli ambienti chiusi) ed esposta all’aria. Agisce in modo tanto più efficace quanto più il colore del pavimento è chiaro (va benissimo anche il grigio), la luce è intensa, l’aria è ventilata. La pioggia ne riduce temporaneamente l’efficacia, ma ha l’effetto positivo di dilavare i sottoprodotti del processo e di rigenerare le proprietà fotocatalitiche del pavimento.

7 - Quanto dura nel tempo l’azione fotocatalitica?
Il biossido di titanio non si consuma durante il processo di fotocatalisi. I dati sperimentali indicano che le prestazioni permangono praticamente costanti per anni e anni, a meno che non venga interamente asportata, o coperta (con terra, detriti, strisciate di pneumatici, sporcizia in genere), la parte superficiale del massello che contiene il cemento fotocatalitico. Il traffico veicolare non ne riduce in modo significativo l’efficacia.

8 - Quali sono le prestazioni dei pavimenti FOTOCATALITICI (resistenza meccanica, durata nel tempo)?
La durata e le prestazioni dei masselli fotocatalitici sono le stesse dei masselli prodotti con cementi normali.

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