Chiesa delle Vele, Tor Tre Teste, Roma

I materiali autopulenti derivano la loro proprietà dal comportamento fotocatalitico che ne caratterizza la superficie. La capacità di aggredire gli inquinanti atmosferici, descritta nel post I trattamenti autopulenti: materiali fotocatalitici e “effetto loto”, 10 Gennaio 2011 è una innovazione che investe sia nuovi materiali che materiali ormai tradizionalmente impiegati in Architettura.

Il processo della fotocatalisi, lo ricordiamo, è basato sull’uso di catalizzatori (semiconduttori solidi) in grado di ossidare sostanze nocive e inquinanti fino alla loro completa mineralizzazione; applicato ai materiali di Architettura conferisce diverse proprietà interessanti ai fini di varie modalità di impiego:

-  La purificazione dell’aria

si ottiene infatti una concreta riduzione delle sostanze organiche e inorganiche causa dell’inquinamento atmosferico, soprattutto biossido di azoto, le polveri sottili (particelle PM10) e i composti organici volatili (VOC).

-  Un’azione deodorante

si decompongono gas tossici organici che sono fonte di malesseri domestici (tioli/mercaptani, aldeide formica e odori da crescite fungine);

-  Un’azione antimicrobica

i batteri e i funghi che attaccano le superfici sono eliminati grazie al forte potere ossidante del fotocatalizzatore (Escherichia coli, Staphylococcus, ecc.). La fotocatalisi in realtà non uccide le cellule dei batteri, ma le decompone. Si è scoperto che l’effetto antibatterico della titania risulta essere più efficace di qualsiasi altro agente antimicrobico, perché la reazione fotocatalitica lavora anche quando ci sono cellule che coprono la superficie e quando i batteri si stanno attivamente propagando;

-  Un’azione anti-nebbia, di auto pulizia dei materiali

una superficie rivestita con titania mostra una totale mancanza di repellenza all’acqua. Con questa proprietà, ad esempio, uno specchio in un bagno non si annebbierà con il vapore dell’acqua, per la super-idrofilicità del TiO2. L’acqua prende la forma di uno strato sottile altamente uniforme, che impedisce l’annebbiamento.La maggior parte delle mura esterne dei palazzi viene sporcata dai gas di scarico dei veicoli e da microrganismi, la cui crescita è favorita dall’accumuli di grassi e polveri. Se queste superfici sono rivestite di materiale fotocatalitico, lo sporco sarà lavato via con la pioggia e saranno, così, preservate le caratteristiche estetiche dei manufatti.

In ambito edilizio uno dei primi materiali su cui si è sperimentato con successo il processo fotocatalitico è il cemento, che rappresenta un supporto ideale per la sua diffusione.

Combinando il biossido di titanio con il cemento è stato possibile ottenere un legante che, oltre alle caratteristiche tradizionali di resistenza meccanica e durabilità associa proprietà fotocatalitiche, che lo rendono in grado di ossidare gli inquinanti organici e inorganici che si depositano sulla sua superficie.

Le molecole del biossido di titanio, infatti, aderiscono alla superficie delle particelle a grana grossa del cemento e si insediano nelle intercapedini più basse del substrato.   

Uno dei primi utilizzi del cemento fotocatalitico è stato nella chiesa romana Dives Misericordia, progettata da Richard Meier per il giubileo del 2000. La struttura, composta da tre vele bianche, enfatizza la capacità del legante cementizio foto catalitico di mantenersi pulita, e di decomporre lo sporco organico e gli inquinanti: la superficie di cemento sotto l'effetto della luce del sole si autopulisce. Questa proprietà favorisce il mantenimento dell’aspetto estetico originario e aumenta la durata del manufatto.

E’ stato sviluppato dalla Italcementi un cemento bianco fotocatalitico, il Millennium TX, ad elevata brillanza specificatamente formulato per la realizzazione dei conci della chiesa “Dives in Misericordia” progettata dall’architetto americano Richard Meier a Roma. L’Italcementi in qualità di sponsor tecnico per la progettazione strutturale e la fornitura dei materiali a base cemento avviò presso i laboratori CTG la ricerca di un cemento che sapesse coniugare la purezza e la brillanza di un bianco quasi totale – 98% del bianco assoluto- e la capacità di mantenere inalterato questo bianco. Le prove sperimentali hanno dimostrato che, dopo circa 60 ore di esposizione a lampada riproducente lo spettro della luce solare, campioni di Millennium TX, sporcati con composti aromatici policondensati da estratto di cenere di tabacco di sigaretta, hanno

riacquistato il grado di bianco iniziale del campione di riferimento.

Chiesa delle Vele, Tor Tre Teste, Roma

Una tipica applicazione di materiali fotocatalitici è quella per purificare l’aria usando lampade UV.

Sono stati concepiti depuratori d’aria di diverse dimensioni da quelli per uso domestico(100 m3/h) a sistemi di ventilazione per trafori (1 500 000 m3/h). Molti di questi sistemi sono combinati con filtri o precipitatori elettrostatici che rimuovono parte dei gas pericolosi e delle particelle trasportate nell’aria.

Un’altra applicazione è quella di rivestire i materiali da costruzione con fotocatalizzatori per rimuovere gli inquinanti intorno alle costruzioni e alle strutture. Questo metodo che può essere chiamato “passive air purification”, può pulire l’aria dell’ambiente sotto la luce solare, con energia minima e, quindi, con un risparmio di lavoro.

Le prime applicazioni in questo senso sono state fatte nel settembre del 2002 a Milano, dove 7000 metri quadrati di superficie stradale sono stati coperti con un materiale fotocatalitico simile al cemento e si è registrata una riduzione fino al 60% nella concentrazione di ossidi di azoto al livello della strada.

Stessi risultati sono stati raggiunti in Giappone.

Il cemento fotocatalitico è stato utilizzato per diversi prodotti: pavimentazioni autobloccanti, pensiline, rivestimenti a base cementizia, calcestruzzo, e in questi ultimi anni la sua diffusione è stata rapida ed estesa: la metamorfosi del cemento verso un comportamento attivo e sostenibile sta concretamente portando un contributo al conseguimento dell’obbiettivo dell’UE di ridurre i livelli di NOx in ambiente urbano.

Valeria Zacchei