NANOTECNOLOGÍA EN IMPERMEABILIZANTES: REDUCCIÓN DE LA POLUCIÓN DEL AIRE

Por: Marcela Correa

La contaminación del aire generada por las emanaciones de gases debido al marco de sus procesos productivos de la industria o por las actividades habituales del hombre, ha despertado una gran preocupación debido a que está alterando nuestros ecosistemas, afectando directamente al ser humano, ya que estos compuestos son tóxicos. Por tanto, se está buscando el aprovechamiento de algunos productos para hacerlos más funcionales, y con ello puedan contribuir a la reducción de la polución (VOC, NOx) del aire. En los últimos años, se ha invertido a la investigación de la nanotecnología aplicada a impermeabilizantes, ya que éstos se encuentran durante grandes periodos de tiempo expuestos al medio, nos protegen de la humedad, y si poseen la propiedad de ser térmicos, también pueden contribuir al ahorro de energía. Es por ello que se está haciendo uso del proceso de fotocatálisis heterogénea, la cual consiste en la degradación de los contaminantes a través de la utilización de catalizadores (óxidos semiconductores) y radiación ultravioleta, para poder generar radicales libres que realicen la oxidación de dichos contaminantes. Uno de los catalizadores con mayor utilización es el TiO2, el cual, debido a sus nano partículas cristalinas, presenta grandes áreas superficiales y actividad catalítica.

En la fotocatálisis heterogénea los fotones solares son absorbidos por el catalizador (TiO2), generando un par electrón-hueco que conlleva a nuevos procesos, principalmente de oxidación por la excitación de un semiconductor. En esta segunda etapa es donde se utilizan compuestos de baja energía y con alto poder oxidante, para obtener así una  descontaminación o desinfección. Este tipo de reacciones pueden ocupar un amplio rango del espectro solar tanto como sea posible. Además, se pueden realizar en distintos medios como en fase gaseosa, fases líquidas orgánicas o disoluciones acuosas.

El TiO2 posee dos fenómenos foto inducidos: la fotocatálisis y la hidrofobia. El fenómeno de fotocatálisis se debe a que TiO2 es un semiconductor que posee una banda de gap de 3.0 eV, gracias a la cual la luz ultravioleta realiza la fotocatálisis heterogénea. Los electrones generados por esto, reaccionan con el oxígeno molecular (O2) para producir aniones radicales de súper óxido (O2-) y los agujeros reaccionan con el agua para generar radicales hidroxilo (OH). Estos dos tipos de radicales trabajan en conjunto para la descomposición de compuestos orgánicos.

Debido a las propiedades obtenidas por el Dióxido de Titanio como catalizador, se están elaborando investigaciones para dar lugar a un material compuesto con base a resinas acrílicas reforzado con nano partículas de TiO2, siendo la finalidad de uso de este material una función impermeabilizante con acción fotocatalítica.

Nanopartículas y pinturas

La nanotecnología ha ido invadiendo benéficamente el planeta, desde ámbitos como la medicina hasta aplicaciones en construcción; el mundo de las pinturas y recubrimientos ha sido uno de los campos con más efectos positivos de estos desarrollos tecnológicos, lo cual representa actualmente un importante campo en la innovación y desarrollo para los productores y expertos en la rama.

Es sabido desde hace tiempo que, la adición en pequeñas proporciones de ciertas nanopartículas, puede mejorar en gran medida el desempeño y las propiedades de las pinturas.

Los beneficios que se pueden encontrar en las pinturas van desde la mejora en resistencia a la abrasión, hasta la formulación de pinturas que pueden producir energía eléctrica. Por ejemplo, las nanopartículas de sílice (SiO₂), por sus propiedades hidrofóbicas, le confieren a las pinturas la capacidad de repeler el agua, por lo que son más fáciles de limpiar, además de darles mayor dureza al igual que si se les añade partículas de alúmina (Al₂O₃) o dióxido de titanio (TiO₂), que al ser partículas cerámicas muy duras hacen de las pinturas muy resistentes a la abrasión y a la ralladura. El dióxido de titanio además, tiene propiedades fotocatalíticas que ayudan a degradar contaminantes que queden pegados en la pintura, mejorando así la facilidad de limpieza. Una mezcla de dióxido de titanio (TiO₂), óxido de cinc (ZnO) y óxidos de hierro, mejora la resistencia a los rayos solares, evitando la decoloración. Además de poder contar con mejores propiedades mecánicas en las pinturas, se han desarrollado nuevas tecnologías que confieren propiedades antibacteriales y antifúngicas al añadirles nanopartículas de plata (Ag) por ejemplo. Más recientemente, se han creado formulaciones con nanopartículas de titanio cadmio (Ti-Cd) que permiten la generación de energía eléctrica, asemejando el recubrimiento a una celda fotovoltaica que se coloca sobre la fachada de los edificios.

Es importante tomar en cuenta y respetar la escala nanométrica de todas las partículas que formen parte de la formulación, ya que partículas de más de 100 nm ya no son consideradas nanopartículas, y si se añadieran partículas de algunas micras de diámetro pudieran tenerse efectos adversos sobre la pintura, como por ejemplo: disminución de brillo, transparencia y flexibilidad. Otro aspecto que hay que tomar en cuenta es la funcionalización de las partículas, ya que tiene que ser la adecuada para que exista una buena interface entre éstas y la pintura, evitando así que las partículas queden libres y salgan al ambiente.

Así, la evolución de las pinturas muestra la posibilidad de encontrar soluciones a un sinfín de necesidades, obteniendo resultados cada vez más sorprendentes, pero sobre todo más funcionales.