Sistemas pasivos de tratamiento del aire interior con propiedades descontaminantes y autolimpiantes

En el contexto de la economía circular y la sostenibilidad, es clave desarrollar tecnologías que no solo minimicen la contaminación, sino que aprovechen de manera eficiente recursos energéticos renovables como la luz solar. La fotocatálisis heterogénea es una tecnología prometedora que permite el tratamiento de contaminantes en el aire mediante la activación de materiales con luz UV y/o Visible.
Una opción destacada en este campo es el uso de dióxido de titanio (TiO2), un semiconductor ampliamente estudiado por su capacidad fotocatalítica. Para mejorar su eficiencia bajo luz visible, se ha explorado la incorporación de nanopartículas metálicas, como la plata (Ag), al TiO2. Esta modificación desplaza el espectro de absorción del material hacia la luz visible, lo que aumenta su rendimiento en ambientes con radiación solar. En particular, los recubrimientos de TiO2 dopados con nanopartículas de plata (TiO2/Ag) ofrecen propiedades adicionales, como autolimpieza y actividad antimicrobiana, que pueden ser de gran valor en la economía circular al reducir la necesidad de mantenimiento y productos químicos adicionales.
En este trabajo, se han sintetizado fotocatalizadores de TiO2/Ag mediante el método de fotodeposición, variando el contenido de plata entre 0,25% y 1,50%. Estos catalizadores se evaluaron en la degradación de compuestos orgánicos volátiles (COV), como el tricloroetileno (C2HCl3), bajo diferentes condiciones de flujo y radiación. Las muestras más eficientes lograron una conversión del 90% con luz UV-A y del 85% con luz visible, lo que indica un notable desempeño fotocatalítico.
Además de su capacidad para degradar COV, los recubrimientos desarrollados mostraron excelentes propiedades autolimpiantes y antimicrobianas. Bajo irradiación con luz visible, lograron la degradación de ácidos grasos y colorantes orgánicos, mientras que, bajo luz UV-A, fueron capaces de eliminar el virus Vaccinia, un modelo ampliamente usado para estudiar actividad antiviral.
En resumen, los recubrimientos basados en TiO2/Ag no solo promueven la descontaminación del aire en ambientes interiores y exteriores, sino que también aportan a la sostenibilidad al ofrecer soluciones duraderas, eficientes y sostenibles, aprovechando la energía solar para mantener sus propiedades autolimpiantes y antimicrobianas sin la necesidad de consumibles adicionales.

-Desarrollar tecnologías de fotocatálisis: Explorar y promover el uso de fotocatalizadores avanzados, especialmente dióxido de titanio (TiO2) y nitruro de carbono grafítico (g-CN), para la degradación de compuestos orgánicos volátiles (COV) y otros contaminantes en el aire.
-Mejorar la calidad del aire: Implementar recubrimientos fotocatalíticos en ambientes interiores y exteriores, como hospitales y espacios urbanos, para reducir la contaminación atmosférica y promover un aire más seguro y saludable.
-Desarrollar soluciones sostenibles: Fomentar prácticas ambientales sostenibles mediante la creación de superficies autolimpiantes y de bajo mantenimiento, alineadas con principios de economía circular.
-Evaluar y optimizar sistemas fotocatalíticos: Investigar la eficacia y durabilidad de los fotocatalizadores en condiciones reales, contribuyendo al desarrollo de tecnologías de descontaminación eficaces y de bajo consumo energético

La metodología del proyecto K-HEALTHinAIR se basa en un enfoque interdisciplinario que integra investigación experimental y análisis de datos. Se llevaron a cabo estudios en entornos urbanos y hospitalarios para evaluar la calidad del aire y la presencia de contaminantes, mediante la recolección mensual de muestras de bioaerosoles y compuestos orgánicos volátiles (COV). Las muestras fueron analizadas utilizando técnicas avanzadas de caracterización química.
Los recubrimientos fotocatalíticos de TiO2 y g-CN fueron sintetizados mediante métodos como sol-gel y fotodeposición, y se doparon con metales para optimizar su actividad bajo luz UV-A y visible. Se realizaron pruebas de degradación de COV en fase gaseosa para evaluar la eficacia de los materiales, midiendo las conversiones de contaminantes en diferentes condiciones de irradiación.

Los resultados obtenidos del proyecto K-HEALTHinAIR evidencian la alta eficacia de los recubrimientos fotocatalíticos desarrollados. En las pruebas de degradación de compuestos orgánicos volátiles (COV), los recubrimientos de TiO2 dopados con plata mostraron conversiones superiores al 90% bajo irradiación UV-A y del 85% bajo luz visible. Esto resalta su capacidad para purificar el aire en ambientes interiores y exteriores de manera efectiva.
Además, los recubrimientos demostraron propiedades autolimpiantes, evaluadas según la norma ISO 27488:2009, lo que indica que mantienen su rendimiento y apariencia a lo largo del tiempo con bajo mantenimiento. El uso de g-CN también mostró resultados prometedores, especialmente en la degradación de contaminantes como el tolueno, con una notable eficiencia bajo luz solar.