Elewacje antysmogowe, czyli technologia fotokatalityczna na fasadach budynków

Smog w wielkich miastach oraz jego negatywny wpływ, zarówno na zdrowie ludzi, jak i budynki, to problem występujący na całym świecie, a szczególnie w Polsce.

Źródłem szkodliwych pyłów zawieszonych oraz substancji chemicznych, takich jak tlenki azotu czy toluen, jest zarówno przemysł, jak i spaliny samochodowe oraz dym z pieców czy kotłów, opalanych często niskiej jakości węglem albo nawet śmieciami. Walka z tym zjawiskiem trwa, zarówno jeśli chodzi o ograniczanie emisji szkodliwych substancji do atmosfery, jak i przeciwdziałanie ich skutkom. Jedną z innowacji na tym polu jest technologia fotokatalityczna, zastosowana w farbach antysmogowych, użytych już z powodzeniem do malowania elewacji budynków lub murali.

Czym jest technologia fotokatalityczna?

Fotokataliza to proces, w którym światło, zwykle słoneczne (a konkretnie UV, czyli o długości fali 300-400 nm) jest wykorzystywane do aktywacji katalizatora, czyli substancji przyspieszającej reakcje chemiczne. Technologia fotokatalityczna posiada wiele zastosowań, w naszym przypadku skupimy się na oczyszczaniu powietrza z substancji zawartych w smogu. Tzw. farby antysmogowe zawierają jako katalizator dwutlenek tytanu (TiO₂). To związek nieorganiczny, zwany tez bielą tytanową, wykorzystywany między innymi jako pigment do produkcji papieru, tworzyw sztucznych, kosmetyków, farmaceutyków, porcelany oraz farb i emalii. W procesie fotokatalizy dwutlenek tytanu wykorzystywany jest do oczyszczania powietrza z takich szkodliwych związków chemicznych zawartych w smogu, jak tlenki azotu (NOx) oraz lotne związki organiczne (LZO). Pod wpływem światła, padającego na powierzchnię pomalowaną farbą fotokatalityczną, zanieczyszczenia te w obecności wody i tlenu zamieniają się w mniej szkodliwe substancje, dzięki czemu poprawia się jakość powietrza. Szkodliwe tlenki azotu przechodzą w nieszkodliwe azotany, ozon w tlen, zaś lotne związki organiczne, takie jak toluen, benzen czy formaldehyd – rozkładają się. Fotokatalizatory z dwutlenkiem tytanu wykazują również działanie antybakteryjne, antywirusowe oraz antyalergiczne. Badania przeprowadzone w różnych krajach wykazały ich skuteczność w eliminacji np. wirusów grypy.

Farby fotokatalityczne

Zawierające dwutlenek tytanu farby fotokatalityczne produkowane są obecnie zarówno w wersjach do zastosowań na zewnątrz, jak i wewnątrz budynków oraz uniwersalnych. Główną zaletą uzyskanych za ich pomocą powłok, odróżniającą farby antysmogowe od zwykłych, są unikalne właściwości oczyszczania powietrza ze szkodliwych zanieczyszczeń zawartych w powietrzu, takich jak (według producentów): tlenki azotu, toluen, benzen, amoniak, dwutlenek siarki, ksylen czy dym tytoniowy. Ma to duże znaczenie zarówno dla ochrony zdrowia ludzi, jak i ochrony środowiska naturalnego. Zastosowanie nanotechnologii pomaga uszczelnić porowate powierzchnie ścian budynków, dzięki czemu są one wyjątkowo odporne na zabrudzenie, bakterie i grzyby oraz posiadają własności samooczyszczające. Trwałość uzyskanych powłok wynosi nawet 20 lat, co ma duże znaczenie dla obniżenia kosztów eksploatacji budynków. Elewacje nie zmieniają koloru ani nie pokrywają brzydkimi plamami, dlatego nie jest wymagane częste mycie czy malowanie od nowa, co ma znaczenie szczególnie dla fasad. Niektórzy producenci oferują farby antysmogowe, dedykowane do malowania elewacji budynków w miastach. Jednak trzeba wiedzieć, że fotokataliza nie jest w stanie wyeliminować głównego składnika smogu, czyli pyłów zawieszonych (PM), dlatego farby także tego nie dokonają. Ponadto dobre produkty powinny zawierać ograniczone ilości lotnych związków organicznych. Wg obowiązujących w Polsce norm dla farb stosowanych na mury zewnętrzne, maksymalna zawartość LZO wynosi 40 g/l dla farb wodnych (FW) oraz 430 g/l dla rozpuszczalnikowych (FR). Niestety często producenci i sprzedawcy nie podają tych informacji w opisach zamieszczanych na stronach internetowych. Zaletą farb fotokatalitycznych jest również to, że jej składniki nie wchodzą w reakcję ze szkodliwymi substancjami, usuwanymi z powietrza. A zatem nie zużywają się – w odróżnieniu od powłok aktywnych opracowanych ponad 50 lat temu, których składniki reagowały z substancjami osadzającymi się na powierzchni. Jednym z producentów farb antysmogowych jest pewne polska firma, współpracująca z naukowcami z miejscowej Politechniki. Przykładem jej wyrobu może być wodnorozcieńczalna, fotokatalityczna farba elewacyjna. Oprócz oczyszczania powietrza ze szkodliwych substancji, odbija ona promieniowanie podczerwone, a zatem zatrzymuje ciepło zimą i zapobiega nagrzewaniu się elewacji budynków latem. Te własności termoizolacyjne nadają farbie tzw. mikrosfery, czyli niewielkie cząstki o kształcie sferycznym, wewnątrz których znajduje się gaz obojętny.

Skuteczność farb antysmogowych

Pewna wiodąca światowa firma z branży zorganizowała kilka testów swoich farb. Jeden z nich przeprowadzono w Regionie Stołecznym na Filipinach (Metro Manila). Stację kolei miejskiej, znajdującą się przy najbardziej zatłoczonej arterii Makati, pomalowano farba antysmogową, zaś wzdłuż ulicy zainstalowano czujniki dwutlenku azotu w 19 punktach. Okazało się, że przy całkowitej powierzchni pokrytej farbą 4100 m² każdego dnia usuwane było z powietrza 0,44 g NO₂ na każdy m². Dla porównania – jedno dojrzałe drzewo potrafi każdego dnia zneutralizować 0,42 g NO₂. Inną próbę przeprowadzono w Londynie, gdzie pomalowano 300m² elewacji pewnej szkoły oraz zainstalowano w pobliżu czujniki. Okazało się, że ściany pomalowane farbą oczyszczają powietrze z zanieczyszczeń emitowanych codziennie przez 2000 przejeżdżających w pobliżu samochodów.

Zastosowania farb antysmogowych

Ze względu na swoje właściwości oczyszczania powietrza, farby antysmogowe wykorzystywane są obecnie w wielu miejscach za równo we wnętrzach budynków (takich jak np. szpitale, przychodnie, przedszkola), jak i na zewnątrz. Nie tylko do malowania elewacji budynków, ale i zakładów przemysłowych, wiaduktów, przejść podziemnych czy dworców kolejowych.

Budynek oczyszczający powietrze

Na świecie istnieją już specjalne fasady budynków z modułami zawierającymi dwutlenek tytanu, które oczyszczają powietrze ze szkodliwych składników smogu. Przykładem może być rozwiązanie o nazwie „prosolve370e”, opracowane przez pewną firmę z Berlina. To architektoniczne moduły fasadowe 3D, które zainstalowane np. przy ruchliwych arteriach komunikacyjnych mogą skutecznie zredukować poziom zanieczyszczeń powietrza. Pokryte są supercienką powłoką zawierającą dwutlenek tytanu. Moduły te stanowią jednocześnie funkcjonalne i wysoce dekoracyjne ornamenty, które osiągają synergię pomiędzy formą a nanotechnologią. Zainspirowane naturalnymi fraktalami, niepowtarzalne faliste kształty powodują uzyskanie dużej powierzchni pokrytej aktywną powłoką, które jednocześnie rozprasza światło, turbulencje powietrza oraz eliminuje zanieczyszczenia. Według producenta moduły te sa w stanie zneutralizować zanieczyszczenia, których źródłem jest dziennie około 1000 samochodów. To jeden z przykładów ekologicznego budownictwa. Na początku 2022 r. w Warszawie pojawił się piękny mural, do wykonania którego użyto niemal w całości farb antysmogowych. Pokrywa on 3 ściany przedwojennej kamienicy na Woli, zaś jego powierzchnia to aż 375 m². Szacuje się, że oczyszcza on powietrze w takim stopniu, jak około 400 drzew.

 ogłębiaj swoją wiedzę, czytaj poradniki

Opracowanie redakcja : (T.H.)

Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji portalu www.pasywny-budynek.pl