La necessità di purificare l'aria per ridurre i rischi per la salute è diffusa, dai piccoli ambienti come le abitazioni e le imprese ai grandi ambienti industriali e agli ospedali. Sebbene non siano disponibili soluzioni all-in-one, i depuratori d'aria a ossidazione fotocatalitica (PCO) sono recentemente emersi come mezzi interessanti grazie al loro potenziale di trattare contemporaneamente i contaminanti organici volatili (COV) e i microrganismi. Tuttavia, l'efficacia degli attuali sistemi PCO è ancora lungi dall'essere soddisfacente. Una sintesi tecnica pubblicata nel 2018 dall'Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti afferma che “esistono poche indagini sul campo per convalidare le prestazioni dei depuratori d'aria PCO [...] Il rapporto indicava che i dispositivi PCO studiati potrebbero non funzionare come pubblicizzato”. [1] Sono stati individuati due ostacoli: 1) attività fotocatalitica limitata delle strutture impiegate; 2) estensione limitata della superficie attivata.
Sito Web: https://lmn.unipr.it/spuma-solid-foam-photocatalytic-multiscale-filters/
Per superare entrambi gli ostacoli, proponiamo un approccio basato sui concetti delle scienze dei materiali e delle superfici: la formazione di una struttura gerarchica ad alta densità superficiale che copre più scale di lunghezza ed espone nanoparticelle di titania fotocatalitica (TiO ) 2. Per quanto riguarda il fattore limitante 1, i sistemi PCO classici sono attivati dalla radiazione UV delle lampade al mercurio (Hg), che generano anche ozono irritante, oltre a impiegare il metallo pesante inquinante Hg. Sfruttando percorsi sintetici documentati, il progetto impiega nanoparticelle di titania (NP) opportunamente drogate per aumentare la stabilità contro i trattamenti termici, nonché l'efficienza dell'attività PCO che può essere attivata dalla luce visibile. L'attivazione della PCO con luce visibile consente di utilizzare sorgenti LED ad alta efficienza energetica e risolve in un unico passaggio sia il problema dell'ozono che quello del mercurio. Per affrontare il secondo fattore limitante, il progetto mira a potenziare l'attività PCO massimizzando la superficie catalitica, sviluppando oggetti con porosità gerarchica che comprendono più scale di lunghezza, dalla mesoscala alla macroscala.
Si prevede di ottenere strutture multiscala -schiume solide caratterizzate da pori aperti nell'intervallo da sub-micron a frazioni di millimetri- ricoperte da NP fotocatalitiche. Queste saranno ottimizzate per massimizzare le performances, e saranno testate in un impianto pilota che sarà costruito nell' ambito del progetto. Nell’ultima parte del progetto sono attesi i risultati dei test dell'attività PCO dei costrutti elaborati nella prima parte del progetto.
Nel corso del progetto è stata ottimizzata la sintesi delle schiume solide fotocatalitiche ed è stato costruito un impianto su scala di laboratorio, attualmente utilizzato per valutare la funzionalità delle schiume solide e la loro efficienza nella riduzione dei contaminanti VOC presenti nell'aria.
