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viernes, 29 de enero de 2016

Experimento: Pintura FOTOCATALÍTICA



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ÍNDICE

1. ¿Qué es la pintura fotocatalítica?
2. Acción limpiadora
       2.1 Elimina óxidos de nitrógeno NOX y otros contaminantes
       2.2 Destruye virus, bacterias, esporas, polvo
3. Cómo se aplica esta pintura
4. Experimento: Cómo esta pintura hace desaparecer una mancha
5. El vídeo
6. Otros artículos que te pueden interesar
7. Toda mi colección de vídeos de youtube



1. ¿Qué es la pintura fotocatalítica?

Hay varias formulaciones, pero principalmente es una pintura basada en dióxido de titanio (TiO2). Si a este dióxido de titanio se le dopa o contamina con determinadas sustancias, se comporta como un semiconductor. Al recibir la energía de la luz ultravioleta (del Sol o de una lámpara), esta pintura "devuelve" esa energía no en forma de radiación, sino desplegando una actividad química que produce grupos OH que son bastante reactivos. 

La longitud de onda óptima de ultravioleta para el efecto fotocatalítico es de unos 365 nm.

Estas pinturas empezaron a fabricarse hace ya más de 40 años y se utilizaban para purificación de agua, pero sólo las pinturas de última generación basadas en nanotecnología son tan eficientes que pueden incluso purificar el aire. Tal es el caso de la línea de pinturas FNNANO® comercializada por LEVENGER NANOTECNOLOGÍA



Fig 1. Pintura fotocatalítica de última generación




























2. Acción limpiadora

La reacción fotoquímica de esta pintura es capaz de limpiar el aire que la circunda. Si la superficie tratada es lo suficientemente grande, el efecto limpiador es notable. 

Las principales reacciones químicas de esta pintura son dos:


2.1 ELIMINA ÓXIDOS DE NITRÓGENO (NOX) Y OTROS (SOX, CO...)

Uno de los contaminantes principales en las ciudades son los óxidos de nitrógeno, provenientes sobretodo de los motores de combustión interna (vehículos, especialmente diésel) y también de la industria. Por un lado está el NO o monóxido de nitrógeno, por otro, el dióxido de nitrógeno (NO2).

En muchas ciudades se mide la concentración de estos gases en el aire. Si se supera cierto valor, las autoridades pueden restringir el tráfico, e incluso emitir la prohibición total de circular. Esto nos puede dar una idea de la toxicidad del NO y NO2

Esta pintura es capaz de romper los enlaces químicos de las moléculas de NOx y convertirlos en sustancias mucho menos perjudiciales, como nitratos que, al ser sólidos, caen por gravedad al suelo (Hecho que hace que sea más difícil el respirarlos).

Esta pintura descompone no sólo los óxidos de nitrógeno, también los óxidos de azufre (SOX), compuestos orgánicos volátiles, monóxido de carbono (CO), metil-mercaptano, formaldehído, poliaromáticos, compuestos orgánicos clorados...

Una aplicación de este fenómeno es, en las ciudades, pintar fachadas, pavimentos, aceras, mobiliario urbano y crear  "islas fotocatalíticas" que son verdaderos "pulmones limpiadores". La razón de que esto no se haya implantado más es porque la pintura, de momento, tiene un precio superior a la pintura "normal" (al menos las pinturas de calidad), y según se dice, hay crisis...

En Madrid y en Barcelona se están haciendo pruebas con pintura fotocatalítica, con resultados más que satisfactorios, y se prevé ampliar las zonas tratadas.

Por supuesto también se puede usar en locales o recintos cerrados para combatir malos olores. Esta pintura no es tóxica.



2.2 DESTRUYE VIRUS, BACTERIAS, ESPORAS, POLVO...

Otra actividad interesante de esta pintura es su capacidad de aniquilar agentes patógenos como virus y bacterias que flotan en el aire. Al posarse sobre la pintura, la actividad fotocatalítica rompe la estructura de estos corpúsculos, literalmente los desguaza molécula a molécula convirtiéndolos en dos productos bastante inofensivos, o al menos mucho menos peligrosos:


Agua y CO2



Fig 2. Actividad fotocatalítica contra gérmenes (virus, bacterias, moho, esporas, hongos...)

























Contra esta acción no cabe que virus y bacterias desarrollen resistencia o se inmunicen, pues no es una acción antibiótica, sino una acción química contra la cual no hay adaptación que sirva. 

En realidad ataca a cualquier materia orgánica siempre y cuando se presente en forma de polvo muy fino, en partículas muy pequeñas. Si ponemos sobre la pintura un objeto GRANDE hecho de materia orgánica no se va a producir apenas actividad porque ese objeto grande impide que la radiación UVA incida sobre la pintura.

Esta propiedad hace que esta pintura se utilice en sitios donde es necesaria una gran asepsia, como quirófanos, laboratorios químicos...

Al parecer, un sótano o garaje pintado con esta pintura (y que reciba luz UVA) no tiene telarañas: Al poco tiempo de hecha la telaraña  (materia orgánica), las sujeciones a la pared se queman y la telaraña se desprende: La araña tendrá que marcharse a otro sitio o morirá de hambre...

En un próximo vídeo voy a (intentar) aprovechar esta cualidad de la pintura fotocatalítica de convertir la materia orgánica en CO2, y le voy a dar un uso muy útil...



3. Cómo se aplica esta pintura

En principio, esta pintura está hecha para ser aplicada sobre materiales de construcción, porosos e inorgánicos, tales como el cemento.

Si se va a recubrir otro tipo de material, es aconsejable pintar previamente con pintura al silicato. No es apto ningún otro tipo de pintura (plásticas, de silicona, basadas en arcilla...)

Según el fabricante, esta pintura se puede aplicar en cualquiera de las formas tradicionales: Con pulverizador, rodillo y brocha. Los mejores resultados se consiguen pulverizando, pero pequeños objetos quedarán bien con brocha.

Hay que aplicar tres capas finas, dejando secar entre capa y capa.

No necesita mantenimiento. No es tóxica.

El rendimiento es: Un litro para 10 m2 en tres capas (30 m2 una sola capa)



4. Experimento: Como esta pintura hace desaparecer una mancha

Lo ideal sería ver cómo virus y bacterias son troceados por la acción de esta pintura, pero me temo que ni yo voy a ser capaz de manipular virus, ni vosotros vais a poder verlos en vuestro monitor, así que se suele recurrir a un experimento como el presente para demostrar la eficacia de esta pintura.


Fig 3. Las dos superficies sometidas al experimento
1) Se toman dos objetos iguales (material, forma y tamaño), uno de esos dos objetos lo tratamos con pintura fotocatalítica, y el otro no. 

En la foto de la fig 3, la madera de la derecha está tratada con FN2, la de la izquierda no está tratada.

usaré la pintura FN2 de la firma LEVENGER NANOTECNOLOGÍA porque me parece la mejor opción: Sirve para interior y exterior





Fig 4. Rodamina-B disuelta en agua

2) Sobre esos dos objetos,con un pulverizador, se deposita una pequeña cantidad de rodamina-B disuelta en agua. La rodamina-B es un colorante muy potente de color violeta, basado en química orgánica, por lo tanto será atacada por la pintura.

En la fig 4 de la izquierda, un envase conteniendo rodamina-B disuelta en agua.




3) Se hace incidir radiación UVA sobre los dos objetos. En la siguiente foto podéis ver la lámpara de ultravioleta que consiste en un bulbo de luz negra de 15W, que suministra una longitud de onda de 365 nm, óptima para el proceso.


Fig. 5. Las dos maderas al inicio del experimento. Ambas contienen una rociada de rodamina-B
























4) Se graba en vídeo la evolución de ambos objetos.

5) Pasados tan sólo unos siete minutos, en el objeto tratado, la rodamina-B desaparece, mientras que en el objeto no tratado, la rodamina-B permanece inalterada. (Figura 6).


Fig 6. Pasados 7 minutos, la rodamina-B del objeto derecho desaparece: Se ha convertido en agua y CO2

En este experimento utilicé un ventilador para acelerar la evaporación del agua. La corriente de aire no "evapora" a un producto sólido como es la rodamina, así que lo normal es que el agua se evapore, y quede la rodamina-B como resíduo seco, en forma de manchas. Sin embargo, en la superficie con FN2 no sólo desaparece el agua: También la rodamina, y la superficie queda blanca, tal como estaba originalmente antes de hacer el experimento.

Por no alargar el vídeo con otros 10 minutos, no incluí una segunda prueba con una única madera, parcialmente pintada con FN2 (parte derecha) y no pintada (parte izquierda). Ver figura 7 siguiente. La división entre zona pintada y no pintada no es una línea recta sino una curva para mayor notoriedad. Este es el resultado tras estar expuesta a los ultravioleta durante unos 10 minutos:


Fig 7. Segundo experimento. Zona pintada/no pintada separada por una línea curva.
































Como conclusión, se puede afirmar que la materia orgánica que entra en contacto con esta superficie fotocatalítica se desintegra. Según información del fabricante, se desintegra en agua y dióxido de carbono. Cualquier virus o bacteria correrá la misma suerte que la rodamina-B de este experimento.

Una anotación de sentido común: No se puede pretender estampar una tarta de manzana y esperar que ésta desaparezca en unos minutos. La actividad fotocatalítica es a nivel molecular y lleva su tiempo. Los contaminantes llegan de forma normal a la superficie de forma muy lenta, partícula a partícula, y en estas condiciones la fotocatálisis ocurrirá. Por el contrario, si se deposita algún objeto anormalmente grueso, el mismo objeto privará de radiación ultravioleta a la superficie y el proceso de fotocatálisis no ocurrirá, o sucederá de forma mucho más lenta.



5. El vídeo

En este vídeo, la parte correspondiente al experimento, que dura unos diez minutos (del 7:54 al 17:38) va sin cortes de vídeo ni ningún otro efecto de edición de vídeo porque estos efectos siempre pueden abrir la puerta a la duda: Este vídeo está trucado, es falso, menuda magufada, etc...

Espero disculpéis este pequeño inconveniente que se puede pasar por alto simplemente moviendo el cursor de la línea del tiempo en el mismo vídeo,
o seleccionando velocidad (x2) para que vaya el doble de rápido.




6. Otros artículos que te pueden interesar


Una aplicación para esta pintura fotocatalítica es la trampa anti-mosquitos avanzada de fabricación casera. Gracias a esta pintura, esta trampa genera continuamente CO2, que atrae mucho a los mosquitos, y todo ello sin necesidad de estar reponiendo productos. Esta trampa atrae a los mosquitos con otros cuatro factores: Luz UVA, calor, generación de H2O y mediante aromas simulando sudor y aliento humanos.







La sal de mesa refinada que habitualmente consumimos no es la mejor opción, pues no contiene los más de 80 oligoelementos que sí contiene la sal marina obtenida mediante simple evaporación del agua de mar, tal como se hace en unas salinas. Puedes hacer unas pequeñas salinas en una terraza y obtener sal en cantidad suficiente como para autoabastecerte. No se trata de lo que te ahorras, sino de disponer de la mejor sal.






Una célula peltier, cuando se conecta a una tensión, normalmente 12 voltios, produce un frío intenso en una cara, mientras que en la otra cara produce calor. También está el fenómeno inverso, el efecto Seebeck: Si se somete una célula peltier a una diferencia de temperatura en sus caras, produce energía eléctrica.







Podemos aprovechar la atracción que sienten algunos insectos por determinados colores y así erradicarlos o al menos disminuir el nivel de plaga. Hablo de insectos perjudiciales para los cultivos tales como pulgones, mosca blanca, minadores...

El color amarillo los atrae fuertemente. Si ponemos una bandeja o tupper amarillo con agua y unas gotas de jabón, estos bichos caerán en el agua y mueren ahogados al no poder salir de ella gracias a la acción del jabón que disminuye la tensión superficial del agua. Son las TRAMPAS CROMÁTICAS.

Sencillo, barato, ecológico y eficaz





7. Toda mi colección de vídeos de Youtube

En Youtube, una "lista de reproducción" es una colección de vídeos, normalmente de una misma temática. A continuación tienes mis listas de reproducción:












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