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Pavimentos fotocatalíticos e a purificação do ar nas grandes metrópoles

A poluição atmosférica urbana é considerada um dos problemas ambientais mais significativos do século XXI. A queima de combustíveis fósseis pelos veículos é identificada como uma das principais fontes de poluição do ar, nas zonas urbanas e a mitigação deste problema tem recebido crescente preocupação  mundial, uma vez que o aumento da concentração de poluentes atmosféricos do grupo dos óxidos de nitrogênio (NOx) pode causar riscos à saúde da população. Além disso, o aumento da emissão de gases do efeito estufa, como os óxidos de nitrogênio (NOx), pode causar chuva ácida, ozônio ao nível do solo (troposférico) além de contribuir com o aquecimento global.


O monitoramento da qualidade do ar na grande São Paulo mostra que o ozônio é o poluente que mais ultrapassa os padrões de qualidade do ar (em média, mais  de 60 dias por ano). Por outro lado, o padrão de qualidade do ar com relação ao ozônio não pode ser alcançado sem uma significativa redução das emissões de óxidos de nitrogênio (NOx) e de compostos orgânicos voláteis (COVs).
Devido ao grande crescimento da frota de veículos nas cidades, as medidas atuais tomadas para combater a poluição do ar (motores mais eficientes, combustíveis verdes, etc), não são suficientes para o cumprimento dos padrões de qualidade do ar estabelecidos pela Organização Mundial de Saúde (OMS). O enfrentamento desse problema tem estimulado a busca de novas tecnologias para reduzir os níveis de poluição urbana com o objetivo de tornar as cidades mais habitáveis.


Atualmente, um dos métodos mais estudados para o combate da poluição atmosférica do radical NOx é a oxidação fotocatalítica avançada, que utiliza semicondutores, como por exemplo o dióxido de titânio (TiO2). O princípio de funcionamento do processo de fotodegradação desses poluentes atmosféricos é baseado nas propriedades do semicondutor TiO2. A partir da incidência da radiação solar UV-A, em uma superfície impregnada com TiO2,  radicais hidroxila são gerados e esses são capazes de degradar os óxidos de nitrogênio (NOx) contidos na atmosfera, através de reações químicas de oxi-redução. O produto dessas reações são íons de nitrato (NO3-) que se depositam na superfície e, posteriormente, são removidos (solubilizados) pela ação da água de chuva (promovendo  a autolimpeza da superfície). Os íons de nitrato (NO3-), carregados pela água de chuva, podem ser absorvidos pelas plantas como nutrientes do crescimento. A figura 1 ilustra este processo da fotodegradação dos poluentes do radical NOx..


A partir do princípio de funcionamento da fotodegradação, a nanomodificação de superfícies construídas das cidades com a incorporação de TiO2 passa a ser uma tecnologia de grande potencial para a fotodegradação dos óxidos de nitrogênio (NOx) e para redução dos níveis de ozônio troposférico (O3). Nesta perspectiva, a pavimentação fotocatalítica de vias urbanas, pátios, estacionamentos e calçadas é considerada uma inovação promissora para o combate a poluição e a purificação do ar nas grandes cidades, melhorando a qualidade de vida de seus habitantes.
A incorporação de dióxido de titânio (TiO2) em combinação com o cimento Portland, gera materiais com propriedades fotocatalíticas, ou seja, uma matriz de cimento capaz de capturar e degradar poluentes atmosféricos como os óxidos de nitrogênio (NOx).


Em pesquisa pioneira no Brasil, desenvolvida na Universidade Federal de Santa Catarina, foram confeccionadas peças pré-moldadas para pavimentação (bloquetes) com superfície nanomodificada pela incorporação de dióxido de titânio (TiO2) para a purificação do ar em meio urbano. A incorporação de dióxido de titânio (TiO2) em combinação com o cimento Portland, gera superfície com propriedades fotocatalíticas, ou seja, uma matriz de cimento capaz de capturar e degradar poluentes atmosféricos como os óxidos de nitrogênio (NOx).
Para avaliar a eficiência fotocalítica das peças produzidas, foi projetado e construído um fotoreator em que se pode simular diferentes condições de radiação solar, poluição atmosférica, umidade relativa do ar e velocidade do vento.  Os resultados obtidos mostraram que é possível se obter uma eficiência de até 95% na degradação do poluente atmosférico NOx. Em termos práticos, isto significa que uma via de 100 metros de extensão, com 10 metros de largura, o revestimento fotocatalítico poderia degradar 100% da poluição de NOx gerada pela passagem de 1.000 automóveis.


Logicamente que a incorporação de TiO2 aos bloquetes apresenta um acréscimo de custo na sua fabricação e, por conseguinte, na pavimentação com revestimento fotocatalítico. Entretanto, considerando-se que o TiO2 é adicionado em baixas porcentagens em relação consumo de cimento (cerca de 3 a 6% em peso) e que basta que uma pequena parte da espessura total do bloquete (entre 3 a 6mm) seja em concreto ou argamassa fotocatalítica (além desta espessura não há ativação da fotocatálise), o aumento da qualidade de vida da população frente à redução na formação do ozônio troposférico ao nível do solo, o acréscimo no custo da pavimentação passa a ser plenamente justificado.


Do ponto de vista teórico, a fotocatálise não teria um fim, uma vez que não há consumo do TiO2 no processo de fotodegradação. Entretanto, o desgaste da superfície pela ação do tráfego, a sua impermeabilização por óleos, a impregnação por goma de mascar (no caso de calçadas), ou autolimpeza pouco eficiente pela ação da água de chuva, podem levar a uma redução da eficiência fotocatalítica com o tempo, necessitando-se que, periodicamente, seja feita uma lavação da superfície, ou mesmo a aplicação de tinta fotocalítica, para a recuperação da eficiência.


Assim, as peças pré-moldadas de concreto com sua grande diversidade de formatos, cores e modos de aplicação, apresentam grande atrativo para pavimentação fotocatalitica de calçadas, estacionamentos, praças, áreas de lazer e ruas de baixo e médio volume de tráfego. De mesma forma, esta tecnologia pode ser aplicada na pavimentação em concreto cimento Portland (pavimento rígido).







Este artigo foi produzido com base em pesquisa realizada nos principais canais de informação do mercado de transporte. As afirmações contidas aqui não representam o posicionamento da Volvo.

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