Grafene e biossido di titanio per un nuovo cemento mangia smog

Trasformare strade e palazzi delle città in giganteschi filtri contro l’inquinamento atmosferico. Questo l’obiettivo di alcuni ricercatori, appartenenti al progetto Graphene Flagship e provenienti da realtà come l’Università di Bologna, il Politecnico di Milano, il CNR e Italcementi. Gli scienziati hanno realizzato un fotocatalizzatore particolarmente efficiente che potrebbe dar vita ad una nuova classe di cemento mangia smog. I fotocatalzzatori sono molecole in grado di velocizzare una determinata reazione chimica grazie all’attivazione luminosa.

Il composto più diffuso e utilizzato a tali fini è oggi il biossido di titanio (TiO2), materiale capace di degradare per ossidazione numerosi composti organici, compresi gli inquinanti atmosferici. In altre parole, una volta esposto alla luce solare, rompe le molecole tossiche rendendole inoffensive sul fronte sanitario. I ricercatori della Graphene Flagship hanno voluto migliorare la formula classica, aggiungendo un pizzico di quel materiale che ispira tutto il loro progetto: il grafene. È nata così una ricetta in grado di andare oltre ai tradizionali fotocatalizzatori. Il composto in grafene-TiO2 è infatti in grado di degradare fino al 70% in più di ossidi di azoto rispetto alle semplici nanoparticelle di anidride titanica. Per realizzare tutto ciò i ricercatori hanno usato l’esfoliazione in fase liquida al fine di staccare strati di grafene (fogli bidimensionali di atomi di carbonio) dalla grafite di base; quindi hanno aggiunto nanoparticelle di biossido di titanio alla miscela per creare un nuovo materiale nanocomposito. Questo composto può essere applicato su superfici come strade, marciapiedi o pareti esterne degli edifici per pulire passivamente l’aria. È alimentato solo dalla luce solare e il nitrato prodotto dalla catalisi è innocuo e si lava via dalle superfici con vento e pioggia.

La fotocatalisi in una matrice cementizia, applicata agli edifici, potrebbe avere un grande effetto per ridurre l’inquinamento atmosferico riducendo i composti NOx e consentendo l’autopulizia delle superfici, il cosiddetto effetto mangia smog. Il grafene, da parte sua, dovrebbe aiutare a migliorare il comportamento fotocatalitico di catalizzatori come il TiO2 e, allo stesso tempo, potenziare le proprietà meccaniche del cemento.

Fonte di ispirazione

I motivi per sperimentare l’incorporazione del grafene nel calcestruzzo non si fermano qui. Italcementi sta lavorando anche a un altro prodotto: un composito di cemento al grafene elettricamente conduttivo. Se incluso nella pavimentazione, potrebbe rilasciare calore quando viene attraversato da una corrente elettrica. Con tale innovazione si potrebbe riscaldare una stanza o un marciapiede, senza usare l’acqua di un serbatoio o di una caldaia. Questa ulteriore innovazione apre una porta per le città intelligenti del futuro e in particolare alla realizzazione di un cemento autocosciente, che potrebbe rilevare lo stress e monitorare i difetti strutturali, avvertendo in caso di compromissione dell’integrità.

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