07/09/2020 - Estudian cómo eliminar contaminantes atmosféricos con pavimentos urbanos

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En el marco del proyecto europeo LIFE-PHOTOSCALING, un equipo de investigadores de la ETSI Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETcc-CSIC), en colaboración con el Ayuntamiento de Madrid, han monitorizado y evaluado durante casi dos años la capacidad de eliminación fotocatalítica de óxidos de nitrógeno (NOX) de diez pavimentos construidos con diferentes materiales comerciales expuestos al aire libre. Las pruebas ꟷrealizadas en dos plantas pilotoꟷ mostraron que las eficacias en la captura de NOx eran menores para niveles de concentración de contaminación más altos y dependían significativamente de variables meteorológicas tales como la irradiancia y la humedad. El análisis de los datos ha permitido a los investigadores desarrollar un modelo estadístico capaz de predecir la eficacia de un material dado bajo determinadas condiciones, lo que podrá ser de gran ayuda para las administraciones a la hora de implementar medidas de mejora de la calidad del aire.

La tecnología fotocatalítica aplicada a los materiales de construcción, y en concreto a los pavimentos, es una solución prometedora para contribuir a aliviar los problemas de calidad del aire que existen en las grandes ciudades, ya que ha demostrado ser capaz de capturar los contaminantes más dañinos presentes en la atmósfera. Tal es el caso de los NOx, cuya concentración en el aire está sometida a los límites impuestos por la Directiva Europea de Calidad del Aire y cuyo exceso está relacionado con numerosas enfermedades respiratorias. Sin embargo, a día de hoy, el estudio de la eficacia de estas soluciones bajo condiciones reales y con suficiente precisión plantea varios problemas. En este contexto, investigadores de la UPM, en colaboración con el CSIC y el Ayuntamiento de Madrid, dentro del proyecto europeo LIFE-PHOTOSCALING, han conseguido evaluar la eficacia de la eliminación fotocatalítica de NOx de diez materiales seleccionados expuestos al aire libre.

Para llevar a cabo el estudio, se construyeron dos plantas piloto, una en las instalaciones del IETcc-CSIC, en la ciudad de Madrid, y otra a 25 km del centro de Madrid para observar el funcionamiento de los materiales bajo dos niveles de contaminación distintos. Las plantas piloto constaban de superficies de cada material de 1x1 ó 2x2 m, además de los correspondientes materiales sin fotocatalizador usados como referencia. Debido a la heterogeneidad del mercado, algunos materiales fueron suministrados como placas de directa instalación, mientras que para otros fue necesario construir primero la base de asfalto o acera utilizando adoquines típicos de Madrid, y aplicar el material como pintura o spray de emulsión. Además, se instalaron estaciones meteorológicas en ambas localizaciones para medir la influencia de diversas variables atmosféricas.

Durante los dos años que duraron los ensayos, los investigadores midieron la concentración de NOX sobre los distintos materiales bajo la máxima diversidad de condiciones. La eficacia fotocatalítica se estimó en base a la diferencia de concentraciones obtenidas para cada material respecto a las plataformas de referencia, sin tratar. Los resultaron mostraron, por ejemplo, que la eficiencia de eliminación de NO2 presentó grandes variaciones a través de las estaciones, con máximas durante los meses más cálidos, mientras que las eficiencias para el NO fueron comparativamente más estables. También se observó una dependencia de la eficiencia con respecto a las concentraciones ambientales de NOX: menor eficiencia a mayor concentración y viceversa. Además, el análisis estadístico proporcionó pruebas de la dependencia significativa de las eficiencias respecto a diferentes variables meteorológicas, como irradiancia y humedad relativa. Se verificó que la eficiencia aumentaba con la irradiación solar mientras que la humedad relativa jugaba un papel más complejo, pues un exceso de ella provocaba una limitación a la fotocatálisis debido a la no linealidad de los procesos físico-químicos involucrados.

Gracias a todo el análisis realizado, el equipo investigador ha conseguido desarrollar modelos estadísticos para predecir la eficacia de un material dado bajo unas condiciones determinadas de concentración de contaminantes, temperatura, radiación, etc., lo cual, en opinión del investigador Rafael Borge: “esperamos que sea de utilidad para las administraciones públicas a la hora de tomar decisiones sobre las medidas de control de la calidad del aire en las ciudades”. Dentro de la web del proyecto se ha implementado la herramienta Decision Maker abierta a todo aquel interesado en conocerla o aplicarla.

Ref.

Cordero, J. M.; Hingorani, R.; Jimenez-Relinque, E.; Grande, M.; Borge, R.; Narros, A.; Castellote, M. NOx removal efficiency of urban photocatalytic pavements at pilot scale Science of the total environment 719, 137459,  JUN 1 2020

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Universidad Politécnica de Madrid

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