In genere, la bella pittura murale bianca non rimane bella e bianca per sempre. Spesso sulla sua superficie si accumulano sostanze presenti nell'aria. Questo può essere un effetto desiderato perché rende l'aria più pulita per un po', ma col tempo il colore cambia e deve essere rinnovato.
Un gruppo di ricerca della TU Vienna e dell’Università Politecnica delle Marche (Italia) è ora riuscito a sviluppare speciali nanoparticelle di ossido di titanio che possono essere aggiunte alle comuni pitture murali disponibili in commercio per stabilire un potere autopulente:le nanoparticelle sono fotocataliticamente attive, possono utilizzano la luce solare non solo per legare le sostanze presenti nell'aria, ma anche per decomporle successivamente.
Il muro rende l’aria più pulita e allo stesso tempo si pulisce. Come materia prima per la nuova pittura murale sono stati utilizzati i rifiuti:rottami metallici, che altrimenti dovrebbero essere scartati, e foglie secche cadute. Lo studio è pubblicato su ACS Catalysis .
Nell’aria interna è presente un’ampia varietà di sostanze inquinanti:dai residui di detergenti e prodotti per l’igiene alle molecole prodotte durante la cottura o emesse da materiali come la pelle. In alcuni casi ciò può portare a problemi di salute, che vengono definiti "sindrome dell'edificio malato".
"Da anni si cerca di pulire l'aria con pitture murali personalizzate", afferma il prof. Günther Rupprechter dell'Istituto di chimica dei materiali della TU Vienna. "Le nanoparticelle di ossido di titanio sono particolarmente interessanti in questo contesto. Possono legare e scomporre un'ampia gamma di sostanze inquinanti."
Tuttavia, la semplice aggiunta di ordinarie nanoparticelle di ossido di titanio alla vernice influirà sulla durabilità della vernice:proprio come gli inquinanti vengono degradati dalle nanoparticelle, possono anche rendere instabile la vernice stessa e creare crepe. Nel peggiore dei casi possono addirittura liberarsi composti organici volatili, che a loro volta possono essere dannosi per la salute. Dopo un certo tempo, lo strato di vernice diventa grigio e colorato, infine deve essere rinnovato.
Tuttavia, le nanoparticelle possono pulirsi se vengono irradiate con luce UV. L'ossido di titanio è un cosiddetto fotocatalizzatore, un materiale che consente reazioni chimiche se esposto a una luce adeguata. La radiazione UV crea portatori di carica liberi nelle particelle, che inducono la decomposizione delle sostanze nocive intrappolate nell'aria in piccole parti e il loro rilascio. In questo modo gli agenti inquinanti vengono resi innocui, ma non rimangono permanentemente attaccati alla pittura murale. Il colore della parete rimane stabile a lungo termine.
In pratica, tuttavia, questo è di scarsa utilità:sarebbe noioso irradiare ripetutamente la parete con un'intensa luce UV per avviare il processo di autopulizia. "Il nostro obiettivo era quindi modificare queste particelle in modo tale che l'effetto fotocatalitico possa essere indotto anche dalla normale luce solare", spiega Rupprechter.
Ciò si ottiene aggiungendo alcuni atomi aggiuntivi alle nanoparticelle di ossido di titanio, come fosforo, azoto e carbonio. Di conseguenza, le frequenze della luce che possono essere raccolte dalle particelle cambiano e, invece della sola luce UV, la fotocatalisi viene avviata anche dalla normale luce visibile.
Rimozione degli inquinanti del 96%
"Abbiamo studiato questo fenomeno in modo molto dettagliato utilizzando una varietà di diversi metodi di analisi delle superfici e delle nanoparticelle", afferma Qaisar Maqbool, il primo autore dello studio. "In questo modo, siamo stati in grado di mostrare esattamente come si comportano queste particelle, prima e dopo essere state aggiunte alla pittura murale."
Il gruppo di ricerca ha mescolato le nanoparticelle di ossido di titanio modificato con la normale vernice murale disponibile in commercio e ha risciacquato una superficie verniciata con una soluzione contenente sostanze inquinanti. Successivamente, il 96% degli inquinanti potrebbe essere degradato dalla luce solare naturale. Il colore in sé non cambia, perché gli inquinanti non solo vengono legati, ma anche decomposti con l'aiuto della luce solare.
Per il successo commerciale di tali vernici è anche importante evitare materie prime costose. "Nella catalisi, ad esempio, vengono utilizzati metalli preziosi come il platino o l'oro. Nel nostro caso, però, sono sufficienti elementi facilmente reperibili ovunque:per ottenere fosforo, azoto e carbonio abbiamo utilizzato foglie secche cadute dagli ulivi , e il titanio per le nanoparticelle di ossido di titanio è stato ottenuto da rifiuti metallici, che normalmente vengono semplicemente gettati via," spiega Rupprechter.
Questo nuovo tipo di pittura murale unisce diversi vantaggi allo stesso tempo:rimuove le sostanze nocive dall'aria, dura più a lungo di altre vernici e consente un risparmio di risorse ancora maggiore nella produzione poiché può essere ottenuto da materiali riciclati. Sono in corso ulteriori esperimenti e si prevede la commercializzazione della pittura murale.
Ulteriori informazioni: Qaisar Maqbool et al, vernici autopulenti altamente stabili basate su TiO2 drogato con PNC valorizzato dai rifiuti Nanoparticelle, catalisi ACS (2024). DOI:10.1021/acscatal.3c06203
Informazioni sul giornale: Catalisi ACS
Fornito dall'Università della Tecnologia di Vienna
