Nowo opracowany beton może pomóc w oczyszczaniu powietrza

Zapewne wszyscy życzylibyśmy sobie, aby powietrze dookoła nas było jak najczystsze. Lecz jak to osiągnąć? Dzięki pracy koreańskich inżynierów możliwe stanie się wykorzystanie do tego... betonu. Opracowany przez nich nowy rodzaj aktywowanego światłem betonu może pochłaniać zanieczyszczenia z powietrza i przekształcać je w nieszkodliwe produkty.

Jakość powietrza w miastach jest kształtowana przede wszystkim przez transport drogowy. Z rur wydechowych samochodów do atmosfery dostają się niebezpieczne dla zdrowia tlenki azotu oraz pył zawieszone. Ale koreańscy naukowcy znaleźli rozwiązanie, które może pomóc w oczyszczaniu powietrza w miastach. To, o dziwo, beton, a właściwie pewien jego rodzaj.

Beton mający zdolność do oczyszczania powietrza nie jest nowym wynalazkiem. Zaprezentowano go już ładnych kilka lat temu. Jednak to, co zaproponowali naukowcy z Korei Południowej, to specjalna powłoka z dwutlenku tytanu, która jest w stanie w znacznym stopniu poprawić jakość powietrza.

Opis i rezultaty badań ukazały się na łamach pisma "KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research" (DOI: 10.12652/Ksce.2022.42.2.0163).

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Zespół inżynierów z Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) postawił sobie za cel stworzenie fotokatalitycznego betonu, którego zdolność do oczyszczania powietrza z zanieczyszczeń opierałaby się na jego zewnętrznej powłoce. Z kolei warstwa ta została wykonana z dwutlenku tytanu. Jak dotąd wypróbowano już różne metody jego aplikacji.

W pierwszym podejściu spróbowano dodać zawierający dwutlenek tytanu roztwór do rozrobionego już cementu. Efekt końcowy nie był jednak zadowalający, ponieważ miało to negatywny wpływ na spoistość tego ostatniego. Przy kolejnej próbie wykorzystano wstępnie obrobiony pył z dodatkiem dwutlenku tytanu, który następnie został dodany do cementu, wraz z którym dopiero został on rozrobiony. Tym razem uzyskano materiał o nieco niższej porowatości, niż przy poprzedniej próbie, jednakże w dalszym ciągu osłabiało to tę mieszaninę.

Za trzecim razem inżynierowie zdecydowali się na nałożenie warstwy dwutlenku tytanu bezpośrednio na beton przy pomocy sprayu. To rozwiązanie nie tylko nie wpłynęło negatywnie na porowatość betonu, ale wręcz go wzmocniło. A dodatkowo umożliwiało naniesionemu dwutlenkowi tytanu na bezpośrednie oddziaływanie na znajdujące się w powietrzu zanieczyszczenia.

Wspomniana powyżej warstwa dwutlenku tytanu jest "aktywowana" przez promienie słoneczne. W tym momencie zaczyna ona wytwarzać reaktywne formy tlenu (RFT lub w wersji anglojęzycznej: reactive oxygen species – ROS). I to właśnie one wchodzą następnie w reakcję z obecnymi w powietrzu zanieczyszczeniami. Dotyczy to np. amoniaku czy tlenków azotu, które są emitowane przez samochody. Związki te są rozbijane na związki chemiczne, które nie są już dla nas szkodliwe.

Koreańscy inżynierowie przetestowali swój ulepszony beton w praktyce. Umieścili go w tunelu drogowym, w którym w celu aktywowania wierzchniej warstwy włączone zostało sztuczne światło. Następnie ulepszony beton pozostawiono w tunelu na 24 godziny. Po upływie tego czasu zbadano poziom zanieczyszczeń w powietrzu i okazało się, że znajdowało się w nim aż o 18 proc. mniej tlenków azotu, niż przed przeprowadzeniem testu. A pamiętajmy, że przykładowo w tunelach, którymi przejeżdżają samochody, powietrze z powodu obecności spalin jest nawet tysiąckrotnie bardziej zanieczyszczone, niż powietrze na zewnątrz tunelu.

Nowy rodzaj betonu zamienił tlenki azotu w formę soli, która w naturalnych warunkach mogłaby po prostu zostać zmyta przez deszcz. Oczywiście w samym tunelu konieczne było usunięcie jej ręcznie.

Kolejnym krokiem Koreańczyków będzie podjęcie próby zwiększenia efektywności opracowanej przez siebie warstwy. Mają bowiem nadzieję, że uda się ją wprowadzić na rynek. Gdyby taki wynalazek stał się powszechnie dostępny, mogłoby to znacząco wpłynąć na jakość powietrza w wielu miastach, które aktualnie borykają się z tym problemem.

Źródło: IFLScience, fot. CC0/ PublicDomainPictures