Pronto il cemento con grafene e biossido di titanio mangia-smog

L’additivazione del carbonio aumenta le capacità ossidanti delle sostanze inquinanti del biossido di titanio. Ricerca congiunta dell’Università di Bologna, Politecnico di Milano e Cne nell’ambito del progetto europeo Graphene Flagship.

Redazione

7 Dicembre 2019

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Più lo si conosce, più aumentano le sue proprietà e utilizzi: si tratta del grafene, lo strato monoatomico di carbonio che, oltre alle proprietà di conduzione elettrica e ad una resistenza alla rottura tra le più elevate, ora unisce pure la capacità di incrementare l’ossidazione delle sostanze inquinanti gassose proprie del biossido di titanio (TiO₂) esposto alla luce del sole.

Il grafene, inserito nell’impasto cementizio con nanoparticelle di biossido di titanio aumenta del 70% le già note proprietà di distruggere le molecole inquinanti rispetto al biossido di titanio da solo. Il risultato, pubblicato sulla rivista Nanoscale, si deve al progetto europeo “Graphene Flagship”, cui partecipano l’Università di Bologna, il Politecnico di Milano, il Cnr (Consiglio nazionale delle ricerche) e Italcementi.

L’obiettivo finale del progetto è di trasformare strade e edifici urbani in altrettanti giganteschi filtri dell’aria per catturare e degradare l’inquinamento atmosferico. «Il biossido di titanio, quando è inserito nel cemento ed è esposto alla luce solare, può degradare le particelle inquinanti – spiega Giulio Cerullo, coordinatore del gruppo del Politecnico di Milano -. Si ha quello che viene definito un processo di fotocatalisi, dove le nanoparticelle di titanio, assorbendo la luce, possono distruggere le molecole inquinanti. Messo nel cemento, lo si rende capace di pulire l’aria circostante, con l’attivazione della luce solare. Noi in questo caso abbiamo aggiunto, oltre alle nanoparticelle di titanio, anche dei nanofogli di grafene, che rendono il tutto ancora più efficiente, permettendo di eliminare molte più molecole inquinanti».

Questo composto può essere facilmente applicato su superfici come strade, marciapiedi o pareti esterne degli edifici come una normale pittura 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 NO_x e consentendo l’autopulizia delle superfici, il cosiddetto effetto mangia smog – afferma Xinliang Feng di Graphene Flagship -. Il grafene potrebbe aiutare a migliorare il comportamento fotocatalitico di catalizzatori come il TiO2 e, allo stesso tempo, migliorare le proprietà meccaniche del cemento».

Proprio il cemento è al centro delle ricerche condotte da Italcementi che sta lavorando anche a un altro prodotto: un composito di cemento al grafene elettricamente conduttivo, presentato al Mobile World Congress a febbraio di quest’anno. Se incluso nella pavimentazione, potrebbe rilasciare calore quando viene attraversato da una corrente elettrica. «Potresti riscaldare la tua stanza o il marciapiede, senza usare l’acqua di un serbatoio o di una caldaia – sottolinea Marco Goisis, coordinatore della ricerca di Italcementi -. Questo apre la porta all’innovazione nelle 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».