22/01/2014 - Proyecto INNOFOTO para la eliminación de contaminantes en el aire

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El Grupo de Tratamiento Fotocatalítico de Contaminantes en aire, FOTOAIR, perteneciente a la División de Energías Renovables del CIEMAT, lidera el proyecto INNOFOTO, Fotocatalizadores inmovilizados alternativos para el tratamiento de aire contaminado.

El objetivo de este proyecto es el desarrollo de materiales inmovilizados altamente eficientes en la eliminación de contaminantes en aire.  Se trata de un proyecto multidisciplinar, financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad para jóvenes investigadores, en el que participan el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP-CSIC), la Universidad Politécnica de Madrid (ETSI-Montes, EUITI) y  el Centro Tecnológico LEITAT.

Calidad del aire. Proyecto Innofoto

La calidad del aire que respiramos es tan importante como el agua que consumimos diariamente. Considerando que una persona media inhala unos 500 mL en cada respiración y que se realizan alrededor de doce respiraciones en este tiempo, la cantidad de aire que respiramos alcanza la cifra de 21.000 L al día.

La calidad de aire se ve disminuida por la presencia de sustancias nocivas (compuestos orgánicos volátiles, óxidos de nitrógeno, partículas en suspensión, entre otras) fruto de la actividad antropogénica. Por tanto surge la necesidad de proponer tecnologías eficientes y económicamente viables para recuperar la calidad del aire.

En el proyecto INNOFOTO se recurre a un proceso avanzado de oxidación (AOP, Advanced Oxidation Processes) como es la fotocatálisis para la eliminación de compuestos nocivos para la salud y el medio ambiente. Esta tecnología se basa en la utilización de materiales fotoactivos, capaces de promover la formación del par electrón-hueco, cuando son excitados con radiación UV-vis de longitud de onda adecuada. Estos pares electrón-hueco dan lugar a la generación de especies altamente oxidantes, capaces de mineralizar los contaminantes a sustancias inocuas. El óxido de titanio es considerado el material fotocatalítico por excelencia y es el que se ha seleccionado para el desarrollo de este proyecto.

Convencionalmente, los reactores utilizados se basan en sistemas de lecho fluidizado, donde las partículas de fotocatalizador se encuentran suspendidas en el fluido a tratar. Este tipo de configuraciones requieren la instalación de sistemas de filtración costosos para recuperar el catalizador del fluido y evitar la presencia de partículas en el aire, encareciendo enormemente el proceso global. Por tanto, uno de los retos más importantes que nos encontramos para implantar esta tecnología a escala industrial, es el desarrollo de sistemas inmovilizados en estructuras fácilmente manipulables tipo panel, cilindros o monolito.

Este ambicioso proyecto aborda el estudio de diferentes sustratos, desde materiales poliméricos transparentes a la radiación UV (ultravioleta), hasta sistemas híbridos bi-funcionales basados en adsorbentes de diferente naturaleza y un fotocatalizador. El uso de materiales poliméricos transparentes a la radiación, como sustitutos del vidrio, es una tarea que lleva abordando el grupo FOTOAIR durante varios años. Su ligereza, fácil manipulación y bajo costo, son otras   propiedades que les hacen muy atractivos para su utilización como soportes; sin embargo lograr una buena adherencia de la película fotoactiva sobre un sustrato de naturaleza hidrófoba, es uno de los retos planteados en el proyecto.

El tratamiento de las superficies por tecnología de plasma, en colaboración con la Universidad Politécnica de Madrid y el Centro Tecnológico Leitat, pretende promover la adherencia del recubrimiento. Por otro lado, la  combinación de materiales fotoactivos con materiales con elevada capacidad de adsorción (materiales micro, meso y macro-porosos), dan lugar a materiales con mejores propiedades en cuanto eficiencia fotocatalítica y selectividad a compuestos inocuos. Estos sistemas permiten tratar mayor volumen de gas a concentración variable de contaminante o mezcla compleja de los mismos abriendo el abanico de posibilidades al tratamiento del aire interior.

La incorporación del óxido de titanio al sustrato de forma que tenga una buena interacción con él, sin perder sus propiedades fotocatalíticas es uno de puntos clave del proyecto. Adicionalmente, se pretende establecer un efecto sinérgico entre adsorbente y fotocatalizador. Para esta tarea el CIEMAT cuenta con la colaboración del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC). La utilización de  radiación solar que permitirá utilizar una fuente de energía renovable como fuente de excitación es otro de los aspectos fundamentales del proyecto. Los resultados obtenidos hasta el momento son muy prometedores, lo que está permitiendo diseñar materiales atendiendo a las características de los contaminantes a tratar.

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CIEMAT

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