 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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