La contaminación del aire produce siete millones de muertes prematuras anuales en todo el planeta, según las cifras de la Organización Mundial de la Salud (OMS).
En Europa, serían unas 400.000. Los gases tóxicos proceden del uso de combustibles fósiles. En algunas zonas, las industrias pueden tener un papel más o menos destacado, pero la principal fuente de estas emisiones es el tráfico rodado. Mientras esperamos a que cambie el modelo de transporte por medio de la electrificación, ¿qué se puede hacer?
El problema es demasiado grave como para no tratar de atajarlo por cualquier medio. Al menos eso piensan algunos científicos que en los últimos años han apostado por aprovechar los materiales de construcción para que sean los edificios, de forma pasiva, los que ayuden a resolver el problema.
La idea es que ciertos compuestos químicos que se pueden incluir en las fachadas se comportarían como fotocatalizadores; es decir, que, gracias a la luz solar, podrían reaccionar con el aire y descontaminarlo. No es ciencia ficción: existe y funciona desde hace tiempo, pero el coste económico y escasa la efectividad han lastrado la implantación de este modelo. Al menos hasta ahora, porque unos investigadores españoles han irrumpido con una nueva propuesta.
Un grupo de investigación de la Universidad de Córdoba que está adscrito al Instituto Universitario de Química para la Energía y Medioambiente (IQUEMA) ha patentado un nuevo compuesto químico y acaba de publicar su trabajo en la revista científica Applied Catalysis B: Environmental.
En apariencia, su idea es similar, porque quieren descontaminar el aire gracias a las fachadas, pero su innovación lo haría de forma más barata y eficaz, fundamentalmente, porque incorpora una novedad casi increíble: la fotocatálisis se lograría incluso por la noche. Hasta ahora, la apuesta se centraba en el dióxido de titanio, que mezclado con el resto del mortero (cemento, arena, agua y otros elementos) tenía el efecto fotocatalizador y permitía eliminar los óxidos de nitrógeno (NOx) procedentes del tráfico.
Esa tecnología ya tiene una década, pero en un principio se utilizó para la limpieza de las fachadas. “Con la misma reacción química que estamos usando para descontaminar gases, en su origen descomponía moléculas que ensuciaban los edificios, de manera que se mantuvieran limpios, especialmente, los de color blanco”, explica a Teknautas Luis Sánchez, investigador responsable de este trabajo.
Fue a partir de entonces cuando este grupo de la Universidad de Córdoba y otros investigadores se dan cuenta de que el sistema se puede utilizar mejorar la calidad del aire. “En la comunidad científica comenzó a incrementarse el interés, especialmente con respecto a los NOx, y empezaron a surgir productos cerámicos, pinturas y hormigones que incorporaban esta novedad”, señala.
Sin embargo, esta opción no está triunfando en el mercado. Entre otras cosas, porque el dióxido de titanio es muy caro en comparación con el resto del mortero. Los cálculos indican que incrementa los costes tres o cuatro veces. Por eso, a la hora de la verdad solo se utiliza de manera esporádica y simbólica en algunos edificios.
Así que muchos especialistas internacionales en este campo no dejan de buscar alternativas. “Lo primero es que sean materiales más económicos, pero también que sean más efectivos”, comenta el investigador.
En ese sentido, el principal problema del dióxido de titanio es que solo funciona con la luz ultravioleta, una pequeña parte de la radiación solar que recibimos. “La idea era obtener compuestos que trabajen tanto con ultravioleta como con luz visible”, afirma. Para conseguirlo, la Universidad de Córdoba apostó por los hidróxidos dobles laminares (HDL), que resuelven bien todos los desafíos, como ya han demostrado en proyectos anteriores.
Sin embargo, ahora se añade una importante novedad: han descubierto que modificando estos compuestos por medio de nanopartículas de grafeno se produce una reacción química que prolonga el efecto gracias a los electrones. En la práctica, esto significa que “cuando dejan de estar iluminados siguen trabajando el proceso catalítico hasta dos horas”.
La mejora es muy significativa con respecto a lo que hay en la actualidad, sobre todo porque la curva de contaminación en una ciudad suele estar asociada al tráfico rodado y los picos se producen en ausencia de la luz solar, sobre todo en horario de invierno.
Por la mañana, tendría menos incidencia, ya que, aunque comiencen a emitirse los NOx muy pronto, los niveles altos de contaminación se prolongan varias horas; cinco o seis horas. Sin embargo, el segundo gran pico de tráfico se produce cuando se vuelve a casa entre la tarde y la noche, haciendo inútiles los sistemas fotocatalíticos, salvo que se imponga la propuesta de estos investigadores y los materiales sigan descontaminando sin luz solar directa.
Además, hay que tener en cuenta que “estos productos no están funcionando bien en el norte de Europa porque la incidencia de la luz solar es baja y reciben poca radiación ultravioleta”. El hecho de que el sistema pueda funcionar con la luz visible sería determinante en esos casos, sobre todo porque los investigadores han calculado que el efecto se consigue incluso si los materiales se exponen a solo cinco minutos de luz. “Una vez que lo iluminas, el material acumula electrones y no es necesario que mucho tiempo”, asegura Sánchez.
¿Cómo funciona exactamente? Cuando la luz irradia el material, genera una serie de cargas que reaccionan con las moléculas de la superficie. Los gases se expanden al máximo y, al tocar con las fachadas, se produce una primera fijación sobre la pared. El contacto provoca una oxidación que cambia los gases. “Es un proceso en el que las moléculas son absorbidas, reaccionan químicamente y se transforman en partículas sólidas que quedan allí atrapadas”, explica. Si todos los edificios de una calle incorporasen este sistema, las pruebas indican que tendría un gran efecto.
El futuro y la diversidad de aplicaciones
En cualquier caso, este grupo de investigación ya está preparando un nuevo experimento para medir los efectos de su innovación por medio de un “demostrador” en las calles de Córdoba. La idea es que el nuevo compuesto podría ir mezclado con mortero, como pintura superficial o a través de otras soluciones para “buscar las condiciones idóneas de aplicación de estos materiales”. Si todo va bien, en un futuro el nuevo compuesto podría interesar a las empresas. Los expertos también creen que, si se logran buenos resultados y el producto no encarece mucho los costes, las normativas podrían empezar a incluir la obligación de incorporar este tipo de materiales descontaminantes en el sector de la construcción, al igual que en los últimos años se han incluido otras especificaciones medioambientales. En realidad, lo más efectivo sería abandonar los motores de combustión, pero siendo realistas es probable que aún se mantengan durante décadas.
No obstante, los científicos también imaginan otras aplicaciones, porque la fotocatálisis, a día de hoy, ya es un proceso muy extendido, sobre todo en interiores. Por ejemplo, ya son comunes los hospitales con recubrimientos fotocatalíticos en los quirófanos, de manera que cuando acaba una operación, se desinfectan las paredes con luces ultravioletas. “En algunos países, como Japón, incluso se está aplicando ya en baños para eliminar malos olores. En este último caso, cuando una persona sale del lavabo se apaga la luz, pero con nuestros materiales seguiría descontaminando”, comenta el experto de la Universidad de Córdoba.
Otra posible línea de trabajo es la descontaminación de aguas, un ámbito en el que la fotocatálisis también se está usado a pesar de que presenta obstáculos muy parecidos a los del sector de la construcción. “El problema es que requiere mucho gasto de energía, ya que funciona por medio de lámparas ultravioleta de un alto consumo”, señala el investigador. En teoría, el nuevo compuesto podría ayudar a reducirlo, precisamente, porque en contacto con el agua podría seguir descontaminando sin luz directa.
