Proceso de purificación de aire interior por fotocatálisis, nuevos datos

La fotocatálisis es uno de los cuatro procesos conocidos para eliminar la contaminación química en espacios confinados (revisa el artículo Dispositivos de purificación de aire interior, ¿nos toman por palomas?).

Principio de la fotocatálisis

Los contaminantes adsorbidos reaccionan, bajo la influencia de la radiación lumínica, con el catalizador, dando lugar a una transformación de los contaminantes. El catalizador más utilizado, por ser el más asequible y el más fácil de utilizar, es el dióxido de titanio (TiO2).₂). Sin embargo, podrían utilizarse otros catalizadores como el óxido de zinc (ZnO), el óxido de tungsteno (WO).₃)…

En teoría, el contaminante adsorbido sólo debería descomponerse en dióxido de carbono (CO₂) y agua (H₂O). En realidad, existen pocos datos sobre el comportamiento real de los contaminantes. Hasta ahora, los dispositivos que funcionan por fotocatálisis nunca se han recomendado, ya que el contaminante inicial puede descomponerse en compuestos secundarios (o subproductos) más nocivos, como el formaldehído. Es por ejemplo el caso del limoneno, presente en muchos productos de limpieza y aceites esenciales, que se descompone, bajo la acción del ozono, en formaldehído. Además, la falta de información sobre el mantenimiento del aparato y su envejecimiento no permite saber si, en caso de deterioro, el propio dispositivo puede convertirse en una fuente de contaminación.

Nuevos datos

Los dos estudios que se presentan a continuación han demostrado una eficacia limitada de estos dispositivos, tanto en condiciones de prueba (en el laboratorio) como en condiciones reales de uso. Por lo que respecta a las emisiones de subproductos peligrosos y/o partículas finas, sólo se detectaron durante la fase de experimentación de laboratorio. Los autores explican que esto se debe a las pruebas más exigentes (abrasión más fuerte y envejecimiento acelerado).

De esta última información, se desprende que:

► los materiales fotocatalíticos son poco eficientes,

► nuevos, parecen bastante inofensivos

► con el tiempo y el desgaste, pueden presentar un riesgo para la salud

La primera cuestión es, pues, definir un período de uso, que garantice la seguridad del consumidor.

Estudio SafePHOTOCAT

En 2015 se realizó el estudio SafePHOTOCAT en el marco del programa de investigación CORTEA: «Conocimiento, reducción en origen y tratamiento de las emisiones contaminantes al aire», del IPREM, una unidad de investigación conjunta (CNRS y Universidad de Paz) y con el apoyo de ADEME.

Este estudio se centró en evaluar el rendimiento y la seguridad de 8 purificadores de aire domésticos, en condiciones de funcionamiento representativas de ambientes interiores. Actualmente hay 7 en el mercado. Se trata de 4 dispositivos autónomos, 2 pinturas, 1 alicatado y el 8º es un material innovador (desarrollado por ARMINES). Aunque los resultados son los primeros en condiciones reales, sigue siendo difícil de extrapolarlos a todos los dispositivos y materiales existentes en el mercado, tantos y distintos son.

En ese estudio se hablaron de dos fases. El primero, en el laboratorio, permitió probar cada dispositivo, según dos estándares Afnor: XP-B44-013 y XP-B44-200. Después de esta primera fase, se evaluaron en condiciones reales los dos dispositivos que mostraron los mejores resultados en la cámara de ensayo, para conocer su rendimiento (reducción de COV – compuestos orgánicos volátiles) y su seguridad ( posibles subproductos de degradación de emisiones y/o nano/micropartículas).

Qué recordar del estudio SafePHOTOCAT

► De los 8 dispositivos probados, sólo 2 son realmente efectivos en condiciones reales. Permiten una reducción importante de los COV.

► Ambos en cuestión, son una pintura innovadora y un material en desarrollo.

► Los 4 dispositivos autónomos (dispositivos de pie, extracción de aire) sólo demuestran eficiencia en la cámara de prueba, donde el caudal de aire tratado es menor (volumen de 1,2 m).³), permite obtener resultados significativos. En condiciones reales, el volumen de aire demasiado grande no les permite notar la diferencia.

► El envejecimiento de los materiales desempeña un papel clave en su rendimiento.

► No se demostró ninguna emisión de micro o nanopartículas en este estudio, incluso después de un envejecimiento acelerado. Este resultado es alentador, porque el catalizador utilizado generalmente está en forma de nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2).₂), que están clasificados 2A por IARC (probable carcinógeno, por inhalación).

► Finalmente, los autores del estudio concluyen que cualquier dispositivo que se quiera vender en el espacio europeo debería ir primero al laboratorio, para ser probado según los dos estándares Afnor, para identificar sistemas y materiales no fotocatalíticos compatibles .

Estudio IMP-AIR

Más recientemente, a finales de 2016, los resultados del segundo proyecto llamado IMP-AIR, financiado como parte del programa de investigación interinstitucional para una mejor calidad del aire (PRIMEQUAL), permitieron refinar los datos. De hecho, el Centro Científico y Técnico de la Edificación (CSTB), mediante un censo de nanomateriales que alegan una acción descontaminante, ha identificado 12 categorías de materiales fotocatalíticos, con dióxido de titanio (TiO2).₂): cemento, revestimientos, yeso, hormigón, vidrio, baldosas de techo, membranas impermeabilizantes, pinturas, baldosas, cerámicas y un spray de recubrimiento. Se analizaron cuatro: una pintura, un recubrimiento, una mancha y una cerámica.

El proyecto IMP-AIR tenía como objetivo evaluar sus impactos en la calidad del aire interior. A diferencia del primer estudio, todos los parámetros (insolación, envejecimiento, etc.) se simularon en el laboratorio. No se realizó ninguna fase en condiciones reales de uso.

Qué recordar del estudio IMP-AIR

► El efecto fotocatalítico es relativamente débil cuando la iluminación es realista de los entornos interiores.

► Los COV se adsorben más al soporte (fijado al material) que degradados. Para los 4 materiales, se observó una capacidad de adsorción de entre el 10 y el 20% para el limoneno y el tolueno. Para el formaldehído está entre el 10 y el 80%.

► Una adsorción no constituye un atrapamiento definitivo de contaminantes químicos. Tarde o temprano, serán remitidos al aire (fenómeno de desorción).

► Se ha observado la formación de compuestos más nocivos (por ejemplo: formaldehído) para diversos materiales. Este fenómeno está relacionado con una reacción química incompleta.

► Una emisión de nanopartículas de dióxido de titanio (TiO₂) se ha observado. Depende de la naturaleza del material y del nivel de abrasión probado en el laboratorio.

Bibliografía

Tratamiento de aire interior por fotocatálisis, Rendimiento y seguridad de los sistemas y materiales fotocatalíticos comerciales, agosto de 2015, Universidad de Paz y países del Adur, Armines

Impacto de los productos de construcción fotocatalíticos en la calidad del aire interior en condiciones de luz visible, Bartholomei V et al.