Je leest:

Wondermiddel voor schone lucht?

Wondermiddel voor schone lucht?

Titaniumdioxide nanodeeltjes minder goed in omzetting stikstofoxide gassen dan verwacht

Auteur:

In het laboratorium is het een koud kunstje. Daar zetten titaandioxide nanodeeltjes gemakkelijk schadelijke stikstofoxide-gassen om in ongevaarlijke nitraten. Maar de praktijk buiten het lab blijkt soms weerbarstig. Langs enkele Nederlandse snelwegen staan sinds 2008 schermen met de nanodeeltjes. Een recente studie laat zien dat ze daar de concentratie stikstofoxiden nauwelijks verlagen. Ligt de labwerkelijkheid zo ver van de praktijk, of ging er gewoon iets mis?

Small
Nanodeeltjes titaandioxide
Hans-Ruedi Bramaz

In het lab werkte het als een trein: titaandioxide (TiO2) heeft van nature fotokatalytische kwaliteiten en door middel van UV-straling kan het schadelijke gassen omzetten naar onschadelijke stoffen. Bijvoorbeeld de NOx gassen -stikstofmonooxide (NO) en stikstofdioxide (NO2)- die onder anderen verantwoordelijk voor zijn zure regen en smogvorming in steden.

Ze komen in geringe hoeveelheden vrij bij de verbranding van benzine in auto’s. Daardoor zit er bij snelwegen nog altijd teveel NOx in de lucht; het wegverkeer is verantwoordelijk voor 58% van de uitstoot. Het is ook één van de vervuilende gassen die volgens het Kyoto verdrag moesten worden gereduceerd.

Handig, dachten de wetenschappers: we coaten gewoon de geluidswallen van de snelweg met nanodeeltjes TiO2. Die hebben veel oppervlak en zetten de NOx gassen dus lekker snel om in het vaste nitraat. Dat spoelt weg tijdens het eerstvolgende regenbuitje en de lucht is weer wat schoner.

De scheikundige achtergrond

TiO2 met UV-licht katalyseren samen deze reacties:

H2O + O2(beide uit de lucht) > H+ + O2- HO (hydroxylradicaal)

NO2 + OH > NO3- + H+ NO + O2- > NO3-

Het eindproduct NO3- is geen gas meer maar een vaste stof die op de TiO2-laag neerslaat. TiO2 kan dit trucje met nog allerlei andere verbindingen uithalen. Verwerkt in glas zorgt het spul voor de zelfreinigende werking van deze ramen.

Tijdens proeven in Italie bleek de luchtkwaliteit inderdaad te verbeteren dankzij de TiO2-coatings. Zij verwerkten het spul in het wegdek en vonden een vermindering van NOx gassen van 65%, direct boven het wegdek. In Duitsland was dit zelfs 70% bij windstilte en 20% als het woei, ondanks dat daar minder zonlicht is om de reactie de activeren. Ook in België is men enthousiast: gebouwen met een TiO2-coating zorgden voor minder tolueen en TiO2-coatings op parkeerplaatsen haalden zo’n 20% van de NOx gassen uit de lucht.

Wij ook

Dus ook in Nederland plaatste het ministerie van Verkeer en Waterstaat in 2008 geluidswallen langs de A28 met een TiO2-coating. Maar tijdens deze praktijkstudie bleek de NOx concentratie nauwelijks gedaald. Hoe is dat nu mogelijk? Het rapport geeft zelf als reden dat de coating waarschijnlijk niet genoeg zonlicht heeft kunnen vangen, of dat de weersomstandigheden te koud waren. Maar waarom lukt het dan wel in landen met een gelijksoortig klimaat zoals Duitsland en België?

Jan Duyzer van TNO, die het onderzoek mede uitvoerde, zegt het ook niet te weten. “In ons lab lukte het inderdaad wel, maar de praktijk was minder succesvol. Minder zonlicht, lagere temperatuur, minder contact tussen lucht en coating. Over waarom het bij de buren wel lukte en bij ons niet, kan ik weinig zeggen: alleen dat lang niet alle buitenlandse studies puur wetenschappelijk waren uitgevoerd. Ik denk dat het nog wel zinvol zou zijn in Nederland verder onderzoek te doen om uit te zoeken of het in de praktijk ook beter kan.”

Small

Het tegenvallende Nederlandse onderzoek was wel aanleiding voor de Stichting Verenigde Keramische organisaties -die onder andere de belangen van straatsteenfabrikanten behartigt- om de effectiviteit van TiO2 in twijfel te trekken. “Het praktijkeffect blijkt na onderzoek minimaal,” melden ze in dit persbericht. Ze willen “de neiging om te geloven in dit soort ‘wondermaterialen’” inperken met objectieve data. Ook wijzen ze erop dat de winning van titaan niet erg duurzaam is.

Onafhankelijk onderzoeker Jos Brouwers geeft commentaar: “Waarschijnlijk vielen de A28-metingen laag uit, omdat ze last hadden van luchtvermenging. Als de NOx-gassen direct door de wind met schone lucht worden verdund, lijkt het alsof de TiO2 weinig bijdraagt aan de luchtzuivering. Ook moeten de gassen een flinke afstand afleggen van de uitlaat naar de geluidswal, met alle tijd om te verwaaien. als je de coating al direct op het wegdek aanbrengt, is de verbetering veel duidelijker: bij ons eigen -nog niet gepubliceerde- onderzoek in Hengelo zagen we een flinke afname: wel 25-45% minder NOx. Ik denk dat TiO2 zeker een belangrijke bijdrage aan de luchtkwaliteit kan leveren, als we er eenmaal achter zijn welke coating waar het best werkt.”

Bronnen:

  • Fujishima A., Hashimoto K., Watanabe T. TiO2, photocatalysis, fundamentals and applications. BKC, Inc. (1999), pp. 176.
  • Beeldens, A. An environmental friendly solution for air purification and self-cleaning effect: the application of TIO2 as photocatalyst in concrete. Belgian Road Research Centre

Zie ook:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/nanodeeltjes/titaniumdioxide/titaandioxide/index.atom?m=of", “max”=>"10", “detail”=>"minder"}

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 06 december 2010

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE