Czy betonowy świat może oddychać?

Znamy doskonale podstawowe problemy dzisiejszego świata: głód, wojny, terroryzm, zanieczyszczenie środowiska naturalnego, ocieplenie klimatu. W obliczu tak wielu zagrożeń spowodowanych głównie rabunkową działalnością człowieka każdy z nas powinien wziąć na siebie odpowiedzialność za naszą planetę i próbować ją chronić.

W dziedzinie architektury i budownictwa wyzwaniem dla dzisiejszych architektów, urbanistów i budowniczych jest projektowanie przestrzeni funkcjonalnej, nowoczesnej, a zarazem proekologicznej, gdzie w pełni sprawdzi się znaczenie słów „zrównoważony rozwój”. Projektowanie proekologiczne stało się pewnego rodzaju wyznacznikiem wrażliwości i wyczucia smaku projektanta.

Zabudowa przestrzeni miejskiej powinna być podporządkowana ściśle zrównoważonemu rozwojowi w dziedzinie społecznej, środowiskowej i strukturalnej. Perspektywa globalnego kryzysu ekologicznego oraz rosnąca świadomość odpowiedzialności człowieka powodują wdrażanie coraz to nowszych rozwiązań mających na celu powstrzymanie kataklizmu.

Jednym z wielu składników kryzysu ekologicznego jest istotnie zwiększające się zanieczyszczenie powietrza. Szczególnie uwidacznia się ono na terenach zurbanizowanych, gdzie znacznie przekroczone są stężenia drobnych cząstek PMx, tlenków azotu (NOx) i lotnych związków organicznych (VOC). Mieszanina tych związków w połączeniu z promieniowaniem słonecznym powoduje powstawanie smogu fotochemicznego, bardzo niebezpiecznego dla ludzi i roślin. Beton z dodatkiem TiO2 Dotychczas podejmowane doraźne działania tylko częściowo rozwiązują problem pogarszającej się jakości powietrza.

W celu jego poprawy coraz częściej sięgamy po niestandardowe rozwiązania (ograniczenie ruchu w centrach miast przez wydzielanie specjalnych stref czy wręcz zamykanie ulic lub dodatkowe opłaty), mające poprawić jego jakość.

Bardzo częstym sposobem na walkę ze smogiem, od lat z powodzeniem stosowanym przez zachodnich architektów, a który od niedawna staje się popularny w Polsce, jest tworzenie projektów, zarówno tych urbanistycznych, jak i strukturalnych, posiadających właściwości fotokatalityczne. Można je uzyskać, wykorzystując podstawowy budulec, jakim jest beton z dodatkiem substancji nanometrycznego dwutlenku tytanu TiO2, który jest dodatkiem do zaprojektowanej mieszanki betonowej. Substancja ta przyspiesza naturalny rozkład zanieczyszczeń pod wpływem światła słonecznego (promieniowania UV-A). Uzyskanie wielkości nanocząsteczkowej nadaje TiO2 takie właściwości, które można efektywnie wykorzystać w procesie fotokatalitycznego utleniania na powierzchni wyrobów betonowych. Do aktywacji tego procesu wystarczające jest światło słoneczne (promieniowanie UV-A o długości fali świetlnej < 410 nm). Wzbudzona w ten sposób cząstka TiO2 ulega przemianom, tworząc na swojej powierzchni rodniki hydroksylowe (OH•) oraz aktywny tlen (anionorodniki ponadtlenkowe O2) o silnie utleniających właściwościach. Ponieważ powstałe związki są bardzo reaktywne, szybko ulegają przemianom, reagując z organicznymi i nieorganicznymi substancjami.

Następnie nowo powstałe produkty są neutralizowane przez składniki betonu. Efektem końcowym całego procesu są nieszkodliwe związki, które nie stanowią zagrożenia dla ludzi i środowiska. Bardzo istotną cechą fotokatalizatora (TiO2) jest to, że pomimo brania udziału w zachodzących reakcjach pozostaje po ich zajściu w niezmienionej ilości i postaci chemicznej. Dzięki temu zachodzący proces jest trwały i stale odnawialny. Otrzymana w betonowym elemencie fotokaltalityczna powierzchnia, pod wpływem światła słonecznego, zyskuje zdolność do absorpcji tlenków azotu NOx i ich utleniania do jonów azotowych NO3. Następnie jony te reagują na powierzchni betonu z wodorotlenkiem wapnia [Ca(OH)2], finalnie tworząc bezpieczne dla środowiska sole (azotany wapnia), które są spłukiwane przez opady atmosferyczne.