As fachadas das edificações apresentam alteração de cor e escurecimento ao longo de sua vida útil, exigindo limpezas freqüentes, com grande impacto nos custos de manutenção. Surgiram diversos métodos objetivando reduzir a velocidade de alteração de cor das fachadas modificando-se as propriedades superficiais dos materiais de construção.
A técnica mais comum para esse fim é a hidrofugação, também denominada no mercado por impermeabilização, e que reduz a absorção de água e, conseqüentemente, o crescimento de microrganismos, o principal responsável pelas sujidades. Ocorre, porém, que essa técnica tem efeito reduzido nas demais causas da alteração de cor das fachadas, quais sejam: deposição de partículas de poluição e pichação.
Uma técnica moderna que vem sendo desenvolvida é a fotocatálise, que tem como base a criação de superfícies autolimpantes pela simples incidência de radiação ultravioleta. O seu desenvolvimento teve início na década de 70, no Japão, quando o pesquisador Honda e seu aluno Fujishima, com o objetivo de criar sistemas para tratamento de água mais eficientes, descobriram que alguns semicondutores são capazes de reduzir a água em hidroxila e oxigênio, quando incididos por radiação ultravioleta (Mills et al, 2002).
A aplicação dessa técnica para a construção civil teve início na década de 90 do século passado, no Japão, quando empresas e universidades iniciaram os testes em concretos e placas cerâmicas.
Desde então, o interesse pela aplicação da técnica, aplicada a outros materiais tem crescido em todo o mundo, principalmente por conta do potencial de tornar as superfícies autolimpantes e por possibilitar a transformação de partículas poluentes como NOx e VOC (tolueno, xileno, em compostos menos agressivos como CO2, H2O, O2) e sais minerais.
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| Figura 1 - Exemplos de uso de painéis com propriedades fotocatalíticas no Palácio da Polícia (Bordeaux, França) e na Igreja da Misericórdia (Roma). Obtido em www.italcementigroup.com no dia 22 de janeiro de 2008 |
Os grandes marcos que impulsionaram a fotocatálise são:
> Projeto PICADA da união européia (www.PICADA-PROJECT.com)
> Projeto COSTO Action 540 também da União Européia (www.cost540.com)
> Photocatalyst Techno Fair no Japão. Feira que apresenta as inovações tecnológicas sobre o tema
Ainda não existem normas técnicas que permitam avaliar a eficiência dos processos fotocatalíticos, como ressaltado por Peterka et al (2007), o que dificulta a disseminação de produtos com essas propriedades. Já existe uma gama de produtos comercializados utilizando os processos fotocatalíticos, em sua maioria destinada aos produtos não-porosos. As aplicações mais comuns são:
> Antiembaçantes: vidros e espelhos
> Autolimpantes: tintas, vidros e cerâmicas
> Antibactericidas: placas cerâmicas esmaltadas, purificadores de ar e água, vasos sanitários
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| Figura 2 - Esquema de oxidação de redução de semicondutores. BV = Banda de Valência e BC = Banda Condutora |
Desses, os produtos com maior sucesso comercial são os vidros autolimpantes (Mills et al, 2006). Diversas empresas já comercializam esse tipo de produto em todo o mundo, dentre os quais: Pilkington Glass (nome comercial: ActiveT); Pittsburg Plate Glass (nome comercial: SunClean®); St-Gobain (nome comercial : Bioclean®) e AFG (nome comercial: Radiance Ti ®).
Os edifícios considerados como marcos no uso dessa técnica são: a Igreja Dives in Misericordia em Roma, Itália, e a sede da polícia de Bordeaux, França, ambos construídos em 2003.
Apesar de ser uma área de pesquisa com crescente intensidade nos países mais desenvolvidos, no nosso país existem apenas pequenas iniciativas sobre o tema. Dentre esses, destacam-se trabalhos do grupo liderado pelo professor doutor Wilson Jardim, do Departamento de Química da Unicamp (exemplo de artigo, Nogueira; Jardim, 1998) e o liderado pela professora doutora Marcia Makito Kondo, da Universidade Federal de Itajubá. Ambos os grupos utilizam a fotocatálise para o desenvolvimento de sistemas de tratamento de água (exemplo de artigo: Santos; Kondo, 2006).
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| Figura 3 - Representação dos orbitais de compostos condutores, semicondutores e isolantes. Baseado em Ambrosio Junior (sd.) |
Fotocatálise
Princípio físico
A fotocatálise é um processo natural que ocorre em semicondutores quando excitados por radiação ultravioleta. Os semicondutores caracterizam-se por possuírem uma camada de valência incompleta e uma camada condutora separada por uma "bandgap". Nos condutores essa "bandgap" é inexistente enquanto que nos isolantes ela é muito grande.
Esses materiais, quando são incididos por uma radiação ultravioleta com energia igual ou superior à energia da "bandgap" (hv), provocam transferência de elétrons da banda de valência para a condutora, com energia capaz de degradar compostos aderidos em sua superfície, por exemplo, partículas de poluição.
Diversos semicondutores vêm sendo testados para aplicações fotocatalíticas, sendo que para os materiais de construção, especificamente, constata-se uma grande predominância dos minerais ou óxidos de titânio, em especial o anatásio por ser o mais reativo. Essa predominância deve-se ao elevado poder fotocatalítico desse mineral, pela existência de grandes reservas no mundo, por seu baixo custo de obtenção e processamento e pela baixa toxidade quando comparados com outros semicondutores.
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| Figura 4 - Mecanismo da ação autolimpante e despoluidora de uma superfície com propriedades fotocatalíticas |
Natureza das sujidades nas edificações
De uma maneira geral a alteração do aspecto das fachadas é causada por três fatores:
> Deposição de poluentes atmosféricos: principalmente os resíduos de combustíveis fósseis dos automóveis (Pio et al. 1998)
> Proliferação de microrganismos: principalmente os fungos e algas (Gaylarde; Gaylarde, 2005)
> Ação do homem: principalmente a pichação
Os dois primeiros decorrem da interação entre as propriedades dos materiais utilizados (rugosidade, porosidade, pH, composição química, entre outras) e o meio em que está inserido (detalhes de projeto, fluxo de vento e chuva, direção da fachada, intensidade de poluentes, entre outros).
Um ponto comum nesses agentes, que levam à alteração de cor das superfícies, são substâncias predominantemente de natureza orgânica.
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