ТВ-Чиркей

Украинское Новостное Информационное Агентство



Дорожнє покриття і шумозахисні екрани очищають повітря

Незважаючи на всі зусилля, в багатьох містах Німеччини вміст шкідливих домішок в повітрі часом все ж перевищує норми. Тепер німецькі інженери запропонували в рішенні цієї проблеми зробити ставку на діоксид титану.

У всіх розвинених країнах автомобілі з бензиновими двигунами вже давно обладнуються так званими каталітичними нейтралізаторами вихлопних газів. І дійсно, ці пристрої, в побуті зазвичай звані автокатализаторов або просто каталізаторами, вельми істотно знижують токсичність викидаються автомобілем відпрацьованих газів. Але з середини 70-х років, коли почалося впровадження каталізаторів, кількість автомобілів на душу населення зросло в рази, відповідно збільшилася і інтенсивність автотранспортних потоків, тому в багатьох великих містах Німеччини, незважаючи на зусилля, що робляться, рівень вмісту оксидів азоту в атмосфері часом перевищує гранично допустимі значення, встановлені в нормативних документах Євросоюзу. Тим більше, що вимоги до чистоти повітря весь цей час постійно підвищувалися і продовжують підвищуватися. Навіть введення так званих екологічних зон, жорстко обмежують в’їзд до центрів міст автотранспорту з високим рівнем емісії шкідливих речовин, лише кілька розрядила ситуацію, але не змогло вирішити проблему.

Діоскід титану в асфальті і на огорожах автотрас

Тепер німецькі інженери запропонували новий підхід: зробити ставку на діоксид титану. Зокрема, тільки що успішно пройшли випробування інноваційного дорожнього покриття, яке належить укласти на одній з автотрас біля аеропорту Гамбурга. Аня Баум (Anja Baum), наукова співробітниця відділу охорони навколишнього середовища Федерального відомства дорожнього будівництва в Бергіш-Гладбахе, каже: «Це — откритопорістую асфальт. І в ці пори вводиться шлам, що містить діоксид титану». На ту ж субстанцію зроблена ставка і в іншому проекті, який також курирує Аня Баум: «У Нижній Саксонії, на північ від Оснабрюка, ми нанесли тітандіоксідную суспензію на шумозахисні екрани вздовж автобану А1. Подивимося, що вийде. Проект тільки-тільки почався».

Розробники розраховують на те, що оброблені такі чином дорожні покриття і шумозахисні споруди очистять повітря від шкідливих домішок шляхом їх хімічного розкладання. Головна мета — оксиди азоту. «Ми сподіваємося, що таким чином зможемо знизити рівень вмісту шкідливих компонентів вихлопних газів — перш за все, окислів азоту, — до рівня, встановленого нормативними документами Євросоюзу», — говорить Аня Баум.

Ставка — на фотокаталітичну активність

Справа в тому, що діоксид титану є напівпровідником і має високу фотокаталітичною активністю. Під впливом сонячного випромінювання відбувається інтенсивне утворення пар електрон-дірка, що генерують вільні радикали, так що реакційна здатність матеріалу різко підвищується. Забруднюють повітря молекули оксидів азоту залучаються до хімічні реакції і розкладаються. Штефан Блёсс (Stephan Bl?), Співробітник компанії Kronos в Леверкузені, що виробляє двоокис титану, пояснює: «З усіх цих оксидів азоту в кінцевому рахунку утворюються нітрати — солі азотної кислоти. Вони прекрасно розчиняються у воді, тому легко змиваються тане снігом і дощем і потрапляють в грунт, де служать добривом для рослин «. Принаймні, такий наш задум, продовжує Штефан Блёсс: «В умовах лабораторії, за допомогою поршневих компресорів, джерелом стисненого повітря домоглися розкладання оксидів азоту функціонувало цілком успішно. А як піде справа в умовах реальної автотраси, покажуть наші пілотні проекти».

Розрахунки на комп’ютерній моделі показали, що тітандіоксідное покриття на шумозахисних екранах може знизити концентрацію оксидів азоту в повітрі на 7 відсотків. Це не так вже й багато, але на деяких ділянках траси може виявитися досить, щоб укластися в гранично допустимі норми ЄС.

Діоксид титану з легуючими добавками

У той же час вчені шукають спосіб підвищити фотокаталітичну активність діоксиду титану. Штефан Блёсс пояснює: «Приблизно 5 відсотків всієї сонячної енергії припадає на ультрафіолетове випромінювання. Видиме світло становить близько 45 відсотків, а решта 50 відсотків — це випромінювання в інфрачервоному діапазоні, тобто тепло. Однак діоксид титану реагує тільки на ультрафіолетове випромінювання. Наше завдання — модифікувати ця речовина так, щоб воно активізувалося і видимим світлом, тобто більш ефективно використовувало сонячне випромінювання для каталізу «. Це завдання Штефан Блёсс і його колеги вирішують в рамках проекту HelioClean. «Модифікація полягає в тому, що в розплав чистого діоксиду титану вводяться так звані легуючі добавки. Це може бути, наприклад, залізо — воно дозволяє зрушити спектр поглинання твердого тіла в видиму частину спектру. Але це можуть бути і так звані антенні молекули — вони вловлюють світлові фотони і передають збудження тітандіоксідному покриттю, яке в результаті цього різко підвищує свою фотокаталітичну активність «.

Вчений завжди повинен бути готовий до невдачі

Зокрема, вченим вже вдалося за допомогою фталоцианинов — органічних сполук, що використовуються у виробництві пігментів, — запустити фотокаталіз діоксиду титану в діапазоні червоного видимого світла. «На сьогоднішній день можна сміливо стверджувати, що реалізація нашого підходу доведена, — каже Штефан Блёсс. — Тепер треба буде налагодити виробництво таких матеріалів, але це теж аж ніяк не просте завдання». Поки ж на ринку є лише один продукт, в якому знайшов застосування діоксид титану з розширеним діапазоном светопоглощения: це фарба для внутрішніх приміщень, що нейтралізує запахи.

Що ж стосується боротьби за чистоту повітря на автотрасах, то там експерименти тільки почалися, і ніхто не береться прогнозувати їх результат. «Проект може спіткати і невдача, — каже Аня Баум. — В науці від цього ніхто і ніколи не застрахований».