Landbouwafval omzetten in een materiaal dat de lucht reinigt

De Universiteit van Cordoba heeft een biologisch afbreekbaar materiaal ontwikkeld, gemaakt met nanocellulose en fotokatalytische deeltjes, voor een efficiënte zuivering van stadslucht.

Luchtverontreiniging en de hoge concentratie ervan in steden is een van de problemen waarmee de samenleving tegenwoordig wordt geconfronteerd, vanwege de schadelijke effecten op het milieu, maar ook op de menselijke gezondheid. Een van de oorzaken van deze vervuiling is de toename van de uitstoot van stikstofoxide, voornamelijk door het gebruik van fossiele brandstoffen.

Terwijl de uitstoot van deze gassen wordt verminderd, blijkt fotokatalyse een hulpmiddel te zijn om de lucht in steden te zuiveren: er worden materialen gemaakt die halfgeleiders worden genoemd en die, wanneer ze in contact komen met de verontreinigende stof, onder invloed van ultraviolet licht, ervoor zorgen dat deze afbreekt, waardoor de concentratie in de lucht afneemt.

Twee onderzoeksgroepen van de Universiteit van Cordoba, behorend tot het Chemisch Instituut voor Energie en Milieu (IQUEMA), en de afdeling Anorganische Chemie en Chemische Technologie, hebben gewerkt aan de productie van deze materialen. Het team, gevormd door de BioPrEn- en Anorganische Chemie-groepen, heeft biologisch afbreekbare materialen verkregen om nanodeeltjes met fotokatalytische activiteit (in dit geval titaandioxide) te fixeren, waardoor de kracht en dus het ontsmettingseffect wordt vergroot.

De vooruitgang die door dit werk is geboekt, bestaat uit “ten eerste de creatie van een biologisch afbreekbaar medium op basis van nanocellulose, verkregen uit landbouwafval; en ten tweede de ontwikkeling van een oppervlaktemodificatieproces van deze nanodeeltjes, wat resulteert in hun grotere verspreiding en immobilisatie, en daardoor verbeterde fotokatalytische activiteit”, legt een van de auteurs van het artikel, onderzoeker Eduardo Espinosa, uit.

De vooruitgang is tweeledig: het is mogelijk om een ​​duurzaam materiaal te creëren door een vorm van landbouwafval terug te winnen (en zo bij te dragen aan de circulaire economie) en het proces van het bevestigen van fotokatalytische nanodeeltjes aan dit biologisch afbreekbare medium wordt vereenvoudigd. Het voordeel is in feite exponentieel, aangezien het resultaat een grotere luchtzuivering is vanwege de porositeit en de driedimensionale aard van het materiaal, wat betekent dat meer fotokatalytische deeltjes worden blootgesteld aan ultraviolet licht in vergelijking met een ondoorzichtig materiaal of een materiaal waarin slechts één oppervlak wordt blootgesteld aan licht.

Hoe is het? Waar wordt het gebruikt?

Degenen die dit materiaal zien, zullen een licht, stevig schuim herkennen, maar met een zeer lage dichtheid, vergelijkbaar met isolatiebekledingen die in de bouw worden gebruikt, of de populaire “puffs” van maïs. Om ontsmetting te bewerkstelligen “kan het worden gebruikt als een poreus filter waar de gasstroom doorheen gaat, altijd blootgesteld aan ultraviolet licht, en het gas ontsmet naar buiten komt”, zegt Espinosa. Zo zouden gassen die bijvoorbeeld door de industrie vrijkomen, bijna vrij van stikstofoxiden eruit komen.

Een volgende stap in dit onderzoek zou zijn om het fotokatalytische deeltje zo aan te passen dat het gevoeliger wordt voor licht uit het zichtbare spectrum, zonder dat daar ultraviolette bronnen voor nodig zijn. Op deze manier zou de fotokatalytische kracht alleen door zonlicht worden geactiveerd, en dit soort technologie zou kunnen worden toegepast op textiel en andere soorten materialen, waardoor de concentratie van gassen alleen door blootstelling aan de zon wordt verminderd.

De studie is gepubliceerd in het tijdschrift ACS Duurzame Chemie & Engineering.