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DEGRADAZIONE DEGLI INQUINANTI SU ECORIVESTIMENTO


Gli effetti dell'ecorivestimento sulle molecole di inquinanti atmosferici che vengono a contato con la superficie fotocatalitica possono essere considerati relativi a processi di ossidazione. Sebbene la chimica delle superfici possa anche prevedere altri tipi di reazione, quelle di ossidazione sono senz'altro le più significative e possono quindi essere considerate come punto di partenza per illustrare l'evoluzione delle diverse molecole inquinanti.
Inoltre, deve essere messo in evidenza che la tossicità di una specie chimica di interesse ambientale è appunto legata alla sua natura chimica. Ora, poiché un ossidazione modifica piuttosto profondamente le caratteristiche chimiche delle molecole, ne deriva che le molecole ossidate mostrano comportamenti tossicologici molto diversi da quelle di partenza. In generale, una molecola ossidata mostra caratteristiche tossicologiche trascurabili rispetto alla specie di partenza.
In linea generale, tutti gli inquinanti emessi nell'atmosfera, siano essi conseguenti ad emissioni naturali (ad esempio le emissioni della vegetazione, quelle derivanti dalla biodegradazione etc.) che conseguenti ad emissioni antropiche, nel giro di qualche decina di mesi sono degradati a composti metabolizzabili dall'ambiente e quindi rimossi dall'ambiente stesso. Il processo fondamentale consiste nella reazione delle molecole di inquinanti con i radicali Ossidrile (OH) i quali vengono generati in atmosfera dalla fotolisi dell'Ozono da parte delle radiazioni ultraviolette secondo il seguente schema di reazione:

O3 + h (UV) ==> O (1D) + O2
O (1D)+ H2O ==> 2 OH

La reazione principale di inertizzazione degli inquinanti consiste nella reazione dei radicali ossidrile con la molecole di inquinante (Schematizzata come R-H). La reazione ha come primo step la rimozione di un atmo di idrogeno con formazione di un frammento molecolare R:

R-H + OH ==> R + H2O

Successivamente alla rimozione dell'atomo di idrogeno, il frammento molecolare R reagisce con i normali costituenti dell'atmosfera (Ossigeno ed acqua) formando composti ossigenati quali aldeidi, chetoni, acidi, etc. solubili in acqua e quindi dilavati dalle piogge.
R+ (O2, H2O, etc.) ==> R-O, R-O2, R-OOH, R-HO, etc.

Nella forma solubile, queste sostanze sono facilmente metabolizzate dall'ambiente senza ulteriori rischi.
Il meccanismo di degradazione degli inquinanti da parte dell'ecorivestimento è, per certi aspetti, assimilabile a quello descritto. Infatti, le reazioni superficiali coinvolgono i radicali ossidrile ed altre particelle reattive che hanno come conseguenza la formazione di frammenti molecolari (Tipo R) a loro volta trasformati in prodotti solubili in acqua e quindi facilmente trasformati o trasformabili in composti inerti. Di conseguenza, il problema dei prodotti di formazione si semplifica in quello più semplice di analizzare l'eventuale tossicità dei prodotti formati tenendo presente che tali prodotti vengono dilavati dall'acqua, se esposti alle precipitazioni atmosferiche, oppure rimangono sulla superficie dell'ecorivestimento nel caso di manufatti riparati o gli interni degli edifici.
Questa analisi viene schematizzata nei paragrafi seguenti suddivisi in funzione della natura dell'inquinante primario.

Biossido di azoto
La degradazione del biossido di azoto forma essenzialmente nitrati solubili in acqua e, eventualmente nitriti. La quantità formata di queste specie è molto contenuta per cui esse non costituiscono problema per le acque dilavate. Nel caso di manufatti non esposti, le molecole di nitrato di calcio, risultanti dalla reazione di fotoossidazione, rimangono nell'ecorivestimento come sostanze inerti.

Formaldeide
La formaldeide viene degrada a monossido di carbonio oppure a biossido di carbonio. Causa la concentrazione relativamente bassa di formaldeide, anche le concentrazioni dei prodotti formati saranno molto basse ed inferiori di circa 100 volte a quelle normalmente presenti nell'ambente. L'eventuale ossidazione di formaldeide porterebbe alla formazione di biossido di carbonio ed a tracce di acido formico che sarebbero comunque assorbite dal substrato alcalino dell'ecorivestimento.

Biossido di Zolfo
Il biossido di zolfo viene ossidato ad acido solforico, a sua volta immediatamente adsorbito dal substrato alcalino dell'ecorivestimento. Il risultato è la formazione di solfato di calcio, debolmente solubile in acqua. Il solfato di calcio, comunemente conosciuto come gesso, non costituisce problema per l'ambiente.

Monossido di carbonio
L'ossidazione del monossido di carbonio porta alla formazione di biossido di carbonio, sostanza praticamente inerte. Il monossido di carbonio potrebbe anche essere ossidato dai radicali OH portando ala formazione di radicali idrogeno (H). Tali radicali reagiscono velocemente con l'Ossigeno dell'aria formando radicali idroperossido:

H + O2 ==> HO2

Quest'ultimo radicale possiede proprietà ossidanti molto più spiccate del radicale OH, per cui il monossido di carbonio potrebbe amplificare le proprietà ossidanti dell'ecorivestimento con evidente aumento della sua capacità depurativa.

Ozono
Per quanto riguarda l'Ozono, l'ecorivestimento potrebbe influire sulla sua formazione oppure sulla sua distruzione. Per quanto riguarda la sua formazione, la possibilità che si formi Ozono a causa dalle componenti dell'ecorivestimento appare essere molto remota. Infatti il processo fondamentale di formazione dlel'Ozono è costituito dalla fotolisi di biossido di azoto. Le molecole di biossido di azoto reagiscono molto velocemente con i radicali OH disponibili sulla superficie dell'ecorivestimento per cui in prossimità della superficie, la velocità d formazione dell'ozono è inferiore od al massimo uguale a quella che si determina in atmosfera libera.
Molto più probabile appare invece essere la possibilità che l'ecorivestimento contribuisca a distruggere l'ozono sulla sua superficie. Infatti, la disponibilità di cariche elettriche e di radicali liberi provoca reazioni che portano alla degradazione dell'ozono con probabile formazione di ossigeno. La degradazione dlel'ozono sulle superfici è comunque un fatto ampiamente consolidato indipendentemente dalla presenza di materiale fotocatalitico.

Benzene
La degradazione di benzene su superfici fotocalitiche procede ave3locità molto basse stante la scarsa reattività del benzene verso il radicale OH. Le molecole ossidate possono comunque trasformarsi in composti più semplici quali aldeidi od acidi bivalenti che non portano a nessun effetto ambientale. In alternativa, si può ipotizzare che il Benzene possa addizionare radicali OH e trasformarsi quindi in fenolo, sostanza questa solubile in acqua e comunque di scarso interesse ambientale a causa delle basse concentrazioni risultanti.

Particolato
L'evoluzione del articolato sull'ecorivestimento è ancora oggetto di speculazione scientifica. Con ogni probabilità le particelle che costituiscono il articolato atmosferico vengono attratte sulla superficie a causa della presenza di cariche libere. Una volta sulla superficie, le particelle potrebbero reagire con i radicali liberi o con molecole di acqua e di ossigeno, degradandosi a sostanze organiche ossigenate solubili in acqua. La parte inorganica, costituita da composti già ampiamente ossidati, non dovrebbe invece alterarsi.


Area Ricerca di Roma
Il Direttore
(Dott. Ivo ALLEGRINI)

 

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