CLEANCER, desarrollo de soportes cerámicos fotocatalíticos para la descontaminación de aire y agua

Hoy en día, son diversas las empresas del sector cerámico que han visto ampliada su oferta por la fabricación de productos cerámicos cuya funcionalidad va más allá de su uso como meros elementos constructivos y/o decorativos. Una de las nuevas funcionalidades que presentan estos materiales, es la capacidad de purificación de aire. Esta propiedad, obtenida mediante la aplicación de recubrimientos de dióxido de titanio (TiO2), es consecuencia de un efecto químico denominado fotocatálisis que se caracteriza porque en presencia de luz ultravioleta, se produce una oxidación superficial que elimina la materia orgánica en contacto con la superficie. El efecto fotocatalítico del TiO2 hace que sea el compuesto ideal para ser utilizado como agente depurador y desinfectante sostenible, ya que no requiere del uso de otros compuestos químicos y tiene un poder de degradación muy elevado sobre una gran cantidad de compuestos orgánicos y microorganismos.

Una de las premisas planteadas para conseguir el objetivo principal del proyecto CLEANCER es el desarrollo de un recubrimiento de TiO2 con una estructura nanométrica ya que el proceso fotocatalítico tiene lugar por la adsorción de los compuestos orgánicos sobre la superficie del catalizador, por lo que es necesario que este presente una elevada superficie específica con gran cantidad de zonas de reacción.

El principal problema que presentan estos materiales, cuando se incorporan en un proceso tradicional de fabricación de baldosas cerámicas, es su baja eficacia debido a la introducción del fotocatalizador en el esmalte vítreo. Estas dificultades hacen necesario acudir a procesos de aplicación sobre el producto final ya cocido, lo que conduce a la utilización de un segundo tratamiento térmico a baja temperatura para conseguir fijar las nanopartículas al soporte. Sin embargo, la aplicación del precursor ya cristalizado sobre el sustrato a baja temperatura, da lugar a un anclaje insuficiente a la superficie cerámica, y como consecuencia de ello su durabilidad es muy baja y las superficies activas tienen un tiempo de vida en servicio muy corto.

A la vista de estos problemas, en este proyecto se plantea la obtención del recubrimiento de TiO2 nanoestructurado sobre un sustrato cerámico mediante la técnica de spray-pirólisis. Dada las condiciones de trabajo, será necesario desarrollar un precursor en base acuosa, puesto que las disoluciones que pueden ser utilizadas como precursoras de titanio y que están disponibles comercialmente contienen como disolventes compuestos orgánicos. Dicho desarrollo que constituye uno de los objetivos de este proyecto, se realizará mediante distintas técnicas de síntesis en base acuosa, utilizando entre ellas sol-gel.

Las baldosas cerámicas fotocatalíticas obtenidas podrán actuar, simplemente por su exposición a la radiación solar o UV, como elementos purificadores de aire eliminando compuestos contaminantes presentes en los pretratamientos de las EDAR, conllevando la eliminación, de entre otros compuestos, del H2S generado en este tipo de instalaciones. Por otra parte, actualmente se está desarrollando un reactor fotocatalítico para la descontaminación y desinfección de aguas procedentes de EDAR dado que son diferentes los estudios que han comprobado la capacidad del TiO2 para la degradación e incluso mineralización de gran cantidad de compuestos orgánicos y microorganismos.

Para alcanzar el objetivo del proyecto, ha sido necesaria la cooperación entre la empresa FACSA, KEROS Cerámica S.A. (líder y coordinador del proyecto) y el Instituto de Tecnología Cerámica de la Universitat Jaume I, los cuales han elaborado un plan de actividades y una distribución de las tareas a desempeñar dentro del proyecto.

El proyecto, con número de expediente IPT-2012-0165-420000, tiene una duración de 38 meses (2012-2015) y ha sido co-financiado, a través del programa INNPACTO, por el Ministerio de Economía y Competitividad.