Najskuteczniejszym sposobem na poprawę jakości powietrza w infrastrukturze drogowej jest skuteczne usuwanie cząsteczek pyłu zawieszonego generowanych przez spaliny samochodowe. Ale jak to zrobić bez stawiania specjalnych urządzeń (dużych i kosztownych), zwłaszcza w przestrzeniach, w których cyrkulacja powietrza nie jest idealna, np. tunelach podziemnych? Można stosować przeróżne materiały budowlane, które wykazują właściwości oczyszczające. Uczeni z Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) opracowali specjalny beton fotokatalityczny, który skutecznie usuwa drobne cząstki stałe z dróg. Nie powinno to nikogo dziwić, gdyż beton jest najczęściej wykorzystywanym przez człowieka materiałem budowlanym.
Czystsze powietrze dzięki… betonowi
Mianem fotokatalizatora określamy materiał półprzewodnikowy, który może rozkładać zanieczyszczenia poprzez reakcję katalizy pod wpływem światła. Powstają tzw. reaktywne formy tlenu (RFT) o silnej mocy utleniającej, które przekształcają prekursory pyłu zawieszonego (głównie tlenek azotu i tlenek siarki) w nieszkodliwe substancje, co hamuje cały proces. Na rynku istnieją już farby fotokatalityczne, które dosłownie oczyszczają powietrze (w ograniczonym zakresie), a inżynierowie od dawna starają się pójść dalej.
Czytaj też: Brudny beton pójdzie do lamusa. Pojawiła się alternatywa, za którą podziękuje nam Matka Natura
Tak powstał beton fotokatalityczny, który może zmniejszać wytwarzanie pyłu zawieszonego. Gdyby taki materiał został użyty do budowy jezdni czy innych elementów infrastruktury drogowej, mógłby realnie wychwytywać zanieczyszczenia powietrza – zwłaszcza, gdy mówimy o strukturach zamkniętych, takich jak tunele. Największym problemem fotokatalizatorów jest fakt, że technologie te są wciąż drogie i trudne do skalowania. Naukowcy z KICT od 2008 r. pracują nad metodami opłacalnej masowej produkcji fotokatalizatorów z osadów ściekowych. Udało się opracować już podwaliny pod przyszłe technologie.
W maju 2023 r. zakończono testy betonu fotokatalitycznego na wewnętrznych ścianach podziemnego tunelu drogowego Banpo w Seulu. Wyniki potwierdziły skuteczność tej technologii i wykazały ok. 18-procentową redukcję stężenia tlenków azotu w ciągu 24 godzin. Wystarczyło zainstalować sztuczne źródło światła, które umożliwiło zajście reakcji fotokatalitycznej nawet pod ziemią, gdzie promienie słoneczne nie docierają.
Czytaj też: Beton z kosmosu. I to dosłownie. Zachwyca nie tylko składem, ale i właściwościami
Cały system jest sprawny i bezawaryjny – nie wymaga skomplikowanej konserwacji. Jego pomysłodawcy z KICT prowadzą szereg badań mających na celu certyfikację oceny wydajności fotokatalitycznej w celu ułatwienie komercjalizacji i dystrybucji tej technologii. Beton fotokatalityczny na pewno trafi do użytku, choć Koreańczycy nie operują jeszcze na żadnych datach.
Technologia budowlana wykorzystująca fotokatalizatory może mieć natychmiastowy wpływ na redukcję drobnych cząstek stałych w środowiskach miejskich. Planujemy zbudować system współpracy z samorządami lokalnymi i korporacjami publicznymi, aby rozszerzyć demonstracje próbne na inne lokalizacje w celu osiągnięcia komercjalizacji i dystrybucji z praktycznymi efektami. Dr Jung-Won Kwark z KICT
