6o SEMINÁRIO NACIONAL – Modernas Técnicas Rodoviárias

Florianópolis, SC - 21 a 24 de novembro de 2010

NANOMODIFICAÇÃO DA SUPERFÍCIE DE PAVERS PARA

PURIFICAÇÃO DO AR EM MEIO URBANO

João Victor Staub de Melo1; Glicério Trichês2

RESUMO Atualmente um dos grandes percussores da falta de qualidade do ar nas metrópoles são os óxidos de nitrogênio (NOx), provenientes de ações antrópicas. Uma abordagem promissora para solucionar as elevadas concentrações deste poluente é a conversão fotoquímica do NOx em íons de nitratos (NO3

-), a partir da fotocatálise heterogênea, utilizando semicondutores. Este trabalho tem como objetivo a produção de peças pré-moldadas de concreto fotocatalíticas, com adição do semicondutor TiO2 na forma rutilo, para a degradação de óxidos de nitrogênio (NOx). As peças fotocatalíticas produzidas, são caracterizadas pela aplicação em sua superfície de uma argamassa de 3 mm de espessura com adição de 10% de dióxido de titânio em relação ao cimento. Para poder quantificar e avaliar a eficiência das peças pré-moldadas de concreto na fotocatálise heterogênea, um aparato de teste foi desenvolvido, onde as peças fotocatalíticas e de referência foram submetidas a um procedimento de ensaio sob condições controladas de concentração do poluente, umidade relativa do ar, luminosidade UV-A e fluxo. Os resultados experimentais apontam uma grande eficiência das peças fotocatalíticas na degradação dos óxidos de nitrogênio, podendo alcançar taxas de conversão do poluente (10 ppm - NO) de até 50% com uma área fotocatalítica de 1200 cm2. Neste sentido, a pavimentação com peças pré-moldadas de concreto (PPC) fotocatalíticas, pode ser considerada uma relevante tecnologia para contribuir com a minimização dos poluentes atmosféricos. PALAVRAS-CHAVE: Poluição Atmosférica; Óxidos de Nitrogênio; Peças de Concreto; Fotocatálise Heterogênia; Dióxido de Titânio.

1 Mestrando do Programa de Pós-Graduação da Universidade Federal de Santa Catarina - victor@ecv.ufsc.br 2 Professor do Programa de Pós-Graduação da Universidade Federal de Santa Catarina - ecv1gtri@ecv.ufsc.br

1 INTRODUÇÃO A poluição do ar causada pelopreocupação em todo planeta, originando uma série de programas e regulamentos a serem implementados para reduzí-la.destacam como resultado da combustão em centrais elétricas, automóveis, caminhões e ônibus, os óxidos de nitrogênio (NOx) O aumento da emissão dos óxidos de nitrogênio (NOx)problemas ambientais entre eles a contribuição com o aquecimento global, além de causar agravos à saúde humana. Este problema se intensifica nas grandes metrópoles onde se tem al., 2008). No Estado de São Paulo conforme a Prodesp (Metropolitana de São Paulo (RMSP) é decorrente das emissões atmosféricas de cerca de 2000 indústrias de alto potencial poluidor e da frota registrada de aproximadamente 9,7 milhões de veículos. De acordo com as estimativas de 2009, essas fontes de poluição são responsáveis pela emissão para a atmosfera de 376,3 mpor 96% das emissões. A estimativa de emissão por tipo de fonte é mostrada na (CETESB, 2009).

Figura 1.1 - Emissão

De acordo com a Cetesb (2009), o último relatório anual da qualidade do ar no Estado de São Paulo, mostra que o ozônio é o poluente que mais ultrapassou os padrões de qualidade do arµg/m3) em 2009. Foi monitoradoGerenciamento dos Recursos Hídricos A Figura 1.2 apresenta o número de dias com ultrapassagem de ozônio para a aumento do número de dias em 2009 em relação a 2008, não há uma tendência definida para este poluente.

0,58%

0,82%

A poluição do ar causada pelo desenvolvimento urbano rápido se tornou uma grande preocupação em todo planeta, originando uma série de programas e regulamentos a serem

la. Dentre as substâncias causadoras da poluição atmosférica, se destacam como resultado da combustão em centrais elétricas, automóveis, caminhões e ônibus,

x) (FREEDMAN, 1995).

os óxidos de nitrogênio (NOx) na atmosfera acarreta uma série de problemas ambientais entre eles a chuva ácida, o ozônio ao nível do solo (troposférico) e a

com o aquecimento global, além de causar agravos à saúde humana. Este problema se intensifica nas grandes metrópoles onde se tem grande concentração destes gases (LEITE

onforme a Prodesp (2009), a deterioração da qualidade do ar na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) é decorrente das emissões atmosféricas de cerca de 2000

lto potencial poluidor e da frota registrada de aproximadamente 9,7 milhões de veículos. De acordo com as estimativas de 2009, essas fontes de poluição são responsáveis pela emissão para a atmosfera de 376,3 mil t/ano de NOx. Desse total, os veículos são r

. A estimativa de emissão por tipo de fonte é mostrada na

missão de NOx na RMSP por tipo de fonte (CETESB

(2009), o último relatório anual da qualidade do ar no Estado de São Paulo, mostra que o ozônio é o poluente que mais ultrapassou os padrões de qualidade do ar

em 2009. Foi monitorado em 32 estações automáticas distribuídas em onze Gerenciamento dos Recursos Hídricos - UGRHIs.

apresenta o número de dias com ultrapassagem de ozônio para a aumento do número de dias em 2009 em relação a 2008, não há uma tendência definida para este

11,27% 3,72%

79,89%

0,58%3,72%

Veículos

Veículos

Veículos

Táxi

Motocicletas

Processo Industrial

se tornou uma grande preocupação em todo planeta, originando uma série de programas e regulamentos a serem

adoras da poluição atmosférica, se destacam como resultado da combustão em centrais elétricas, automóveis, caminhões e ônibus,

acarreta uma série de ao nível do solo (troposférico) e a

com o aquecimento global, além de causar agravos à saúde humana. Este problema grande concentração destes gases (LEITE et

a deterioração da qualidade do ar na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) é decorrente das emissões atmosféricas de cerca de 2000

lto potencial poluidor e da frota registrada de aproximadamente 9,7 milhões de veículos. De acordo com as estimativas de 2009, essas fontes de poluição são responsáveis pela

. Desse total, os veículos são responsáveis . A estimativa de emissão por tipo de fonte é mostrada na Figura 1.1

CETESB, 2009).

(2009), o último relatório anual da qualidade do ar no Estado de São Paulo, mostra que o ozônio é o poluente que mais ultrapassou os padrões de qualidade do ar (320

em 32 estações automáticas distribuídas em onze Unidades de

apresenta o número de dias com ultrapassagem de ozônio para a RMSP. Apesar do aumento do número de dias em 2009 em relação a 2008, não há uma tendência definida para este

Veículos - Gasolina

Veículos - Álcool + Flex

Veículos - Diesel

Motocicletas

Processo Industrial

Figura 1.2 - Número de ultrapassagens do padrão do ozônio na RMSP (CETESB, 2009). De forma simplificada, a RMSP apresenta um alto potencial de formação de ozônio, uma vez que há grande emissão de precursores (NOx), principalmente de origem veicular. Para a Cetesb (2009), como as variações nas emissões são pequenas de ano para ano, a ocorrência de maior ou menor número de episódios em determinados anos reflete principalmente as variações nas condições meteorológicas. Ou seja, anos em que há mais dias quentes e ensolarados, principalmente, nos meses de transição entre inverno e verão, podem influenciar de forma decisiva na freqüência de ocorrência de episódios, já que o ozônio troposférico é formado pela reação dos hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio (NOx) presentes no ar, sob ação da radiação solar. Para Bergin et al. (1998), estudos têm mostrado que em muitas áreas do mundo o padrão de qualidade de ar com relação ao ozônio não pode ser alcançado sem uma significativa redução das emissões de óxidos de nitrogênio (NOx) e compostos orgânicos voláteis (COVs). Atualmente um dos métodos mais estudados para o combate da poluição do ar em grandes cidades (Enschede (HÜSKEN et al., 2009), Antwerpia (BEELDENS, 2008), Bergamo (GUERRINI; PECCATI, 2007), Hong Kong (POON; CHEUNG, 2007), entre outras) é a oxidação fotocatalítica avançada que utiliza semicondutores. Pode-se citar como semicondutores inorgânicos o dióxido de titânio (TiO2), o óxido de zinco (ZnO), o sulfeto de cádmio (CdS), entre outros. Estudos demonstram que a modificação da superfície de peças pré-moldadas de concreto (PPC) para pavimentação com dióxido de titânio (TiO2), é uma tecnologia promissora para a fotodegradação dos óxidos de nitrogênio (NOx), contribuindo para a redução da poluição ambiental. Zhao e Yang (2002), descrevem que o princípio de funcionamento do processo de fotodegradação é baseado na ativação de um semicondutor (TiO2) por luz solar ou artificial UV-A (315-400 nm). O semicondutor é caracterizado por bandas de valência (BV) e bandas de condução (BC) sendo a região entre elas chamada de “band gap”. Uma representação esquemática da partícula do semicondutor é mostrada na Figura 1.3.

Figura 1.3 - Fotocatálise Heterogênea: Partícula do Semicondutor (LACEY e SCHIRMER, 2008).

A absorção de fótons com energia superior à energia de “bandgap” (quantidade requerida para excitar o elétron – 387 nm) resulta na promoção de um elétron da banda de valência para a banda de condução com geração concomitante de uma lacuna (h+) na banda de valência. Estas lacunas mostram potenciais de redução bastante positivos, na faixa de +2,0 a +3,5 V. Este potencial é suficientemente positivo para gerar radicais hidroxilas (•OH) a partir de moléculas de água adsorvidas na superfície do semicondutor (equações de 1 a 3), os quais podem subseqüentemente oxidar contaminantes. A eficiência da fotocatálise depende da competição entre o processo em que o elétron é retirado da superfície do semicondutor e o processo de recombinação do par elétron/lacuna o qual resulta na liberação de calor (equação 4) (ROMERO et al., 1999):

TiO2 + hν � TiO2 (e

-BC + h+

BV) (1) h+ + H2Oads. � •OH + H+ (2) h+ + OH-

ads � •OH (3) TiO2 (e

-BC + h+

BV) � TiO2 + ∆ (4)

As reações de degradação dos óxidos de nitrogênio (NOx) pelos radicais hidroxila (•OH) pode ser visualizada conforme as equações 5 a 7.

NO + •OH � HNO2 (5) HNO2 + •OH � NO2 + H2O (6) NO2 + •OH � NO3

- + H+ (7)

O produto da reação de degradação dos óxidos de nitrogênio são íons de nitrato (NO3

-). A remoção dos produtos da reação na superfície é realizada pela água da chuva já que estes são solubilizados (neutralizados) em meio aquoso. Deste modo, o processo de remoção do poluente se dá somente pela ação da energia natural. 2 OBJETIVO Produzir peças pré-moldadas de concreto (PPC) fotocatalíticas com a incorporação de dióxido de titânio (TiO2-Rutilo) em sua superfície, para pavimentação urbana de calçadas, estacionamentos, praças, áreas de lazer, ruas de baixo e médio volume de tráfego, com a finalidade da degradação dos óxidos de nitrogênio (NOx) presentes na atmosfera.

3 MATERIAIS EMPREGADOS Para a produção das peças pré-moldadas fotocatalíticas e de referência foram utilizados os seguintes materiais. 3.1 Agregado Mineral Para a composição granulométrica das peças utilizou-se como agregado um pedrisco de origem granítica, fornecido pela empreiteira IVAI da jazida localizada na região de Paulo Lopes, Km 265 da BR 101. Após o peneiramento do pedrisco, podem-se observar na Tabela 3.1 as porcentagens passantes em cada peneira, bem assim como, o módulo de finura e o diâmetro máximo e mínimo do agregado. Com o objetivo de obter uma composição granulométrica que se aproxime do critério de máxima densidade de Fuller, é apresentada também na Tabela 3.1 a composição granulométrica para a curva de máxima densificação de Fuller.

Tabela 3.1 - Granulometria do Pedrisco Pedrisco

Peneira Abertura Curva Teórica % 3/8" 9,5 100 100 ¼" 6,3 83,12 94,14 no 4 4,8 73,55 81,75 no 8 2,4 53,84 58,63 no 16 1,2 39,41 43,04 no 30 0,6 28,85 28,59 no 50 0,3 21,12 18,72 no 100 0,15 15,46 12,37 no 200 0,075 11,32 8,24

Módulo de Finura 3,57 Diâmetro Máximo (mm) 9,5

Expoente (n) Fuller 0,45 A seguir a Figura 3.1 apresenta a curva granulométrica do pedrisco e a curva teórica de máxima densificação para Dmáx = 9,5 mm. Em síntese, percebe-se que o pedrisco apresenta uma boa distribuição granulométrica, com grande proximidade da curva teórica de máxima densificação.

Figura 3.1 - Curva Granulométrica do Pedrisco

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% P

ass

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cum

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da

Abertura (mm)

PedriscoTeórica

Quanto às características físicas do pedrisco, estas podem ser visualizadas de acordo com a Tabela 3.2.

Tabela 3.2 - Características Físicas do Pedrisco Características

Material pulverulento (%) 7,79 Massa específica aparente do agregado saturado

superfície seca (Kg/dm3) 2,64

Massa unitária solta do agregado seco (Kg/dm3) 1,53 3.2 Cimento Para a produção do concreto foi utilizado Cimento Portland Composto com Pozolana - CP II Z 32, fabricado pela Votorantin, com uma massa específica de 2,97 g/cm3 e de acordo com as prescrições da NBR 11578 (1991): Cimento Portland Composto. 3.3 Dióxido de Titânio (TiO2) Em relação ao dióxido de titânio, foi utilizado na pesquisa o rutilo nanométrico 10x40 nm (diâmetro x comprimento), com pureza de 99,95%, vendido pela empresa norte americana Nanostructured & Amorphous Materials, Inc. Pode-se observar a estrutura cristalina do TiO2

utilizado através da difração raios-x apresentada conforme Figura 3.2.

Figura 3.2 - Difração de Raios-x do Rutilo

A seguir na Tabela 3.3 é apresentada as características físicas e químicas do rutilo fornecida pelo fabricante.

2 θ (graus)

Inte

nsid

ade

Rel

ativ

a

Tabela 3.3 - Características Físicas e Químicas do Rutilo Características

Físicas Superfície Específica (m2/g) 150

Densidade Real (g/cm3) 4,23

Químicas

Alumínio - Al (%) 0,002 Cálcio - Ca (%) 0,001 Cloro - Cl (%) 0,004 Ferro - Fe (%) 0,002

Magnésio - Mg (%) 0,0015 Sódio - Na (%) 0,001

4 METODOLOGIA 4.1 Produção das Peças Pré-Moldadas Fotocatalíticas Para este estudo foram desenvolvidas 12 peças pré-moldadas de concreto com 10x20x6 cm, sendo seis destas de referência sem a modificação da superfície com TiO2 (rutilo) e as outras seis são peças fotocatalíticas com duas camadas, ou seja, apresentam uma camada de base e uma superficial de 3 mm com adição de 10% de dióxido de titânio em relação ao peso de cimento. A composição granulométrica utilizada para a camada superficial é a fração passante pela peneira no4 (4,8mm) do pedrisco. Quanto à dosagem do concreto, esta foi realizada conforme o método proposto por Oliveira (2004), onde se buscou atingir uma resistência a compressão maior que 35 Mpa, com objetivo de atender a NBR-9781 (1987), e assim, possibilitar a utilização das peças pré-moldadas de concreto em estradas de baixo e médio volume de tráfego. Conforme o método de dosagem proposto por Oliveira (2004), a moldagem das peças para o estudo de dosagem foram realizadas com o auxílio do equipamento para corpos-de-prova 9x8 cm (diâmetro x altura), desta forma, foram desenvolvidos três traços 1:6,5; 1:5,0 e 1:3,5, para um mesmo volume de sólidos de 78,6%. Neste sentido, variaram-se os teores de umidade em 0,5% de 7,0% a 9,5% em busca da umidade ótima em termos de resistência e produção das peças nas vibro-prensas. As massas verdes para a moldagem das peças foram definidas empregando-se a equação 8.

��������� � = �� × 1��� 1

��� �100

�100����

× %����100

× �1 + 100

! (8)

onde: vol = volume do corpo de prova; m = 6,5; 5,0 ou 3,5; % Vsol = 73,3; 76,8 ou 80,3 %; H = relação água/materiais secos; dc = massa específica do cimento; dp = massa específica do agregado. 4.2 Aparato Para Ensaio de Degradação Fotocatalítica e de Referência Para poder quantificar e obter valores confiáveis das peças fotocatalíticas na degradação do NOx, assim como estabelecer condições experimentais próximas aos parâmetros de campo (luminosidade, umidade relativa de ar e fluxo), foi desenvolvido conforme a Figura 4.1 um

aparato para verificação da atividade fotocatalítica das peças.

Atmosfera

LEGENDA DOS COMPONENTES(1) Óxido Nítrico(2) Ar Sintético(3) Válvula e Regulador do Cilindro(4) Controlador de Fluxo(5) Umidificador(6) Válvula de Retenção(7) Rotâmetro(8) Válvula de Fechamento(9) Lâmpadas UV-A

(10) Reator Dimerizável(11) Fonte de Alimentação Variável(12) Célula do Fotoreator(13) Corpo de Prova(14) Higrômetro(15) Luxímetro(16) Sonda do Analisador de NOx(17) Analisador de NOx(18) Microcomputado r

Figura 4.1 - Aparato Para Ensaio de Degradação de NOx O aparato pode ser subdividido em três partes principais: o sistema de gases, a célula do fotoreator e o sistema de análise e aquisição dos dados. O sistema de gases é responsável pelo controle e transporte dos gases até o fotoreator, em seguida, à atmosfera. Dispondo de cilindros de ar sintético (79,5% de N2 e 20,5% de O2) (2) e óxido nítrico (NO) (1) com concentração de 500 ppm estabilizado em nitrogênio (N2), é simulada a composição da atmosfera poluída na célula do fotoreator (12). A partir de controladores de fluxo (4) é calibrada a concentração de poluente (ppm) e a umidade relativa do ar (%) desejadas para o ensaio. Com rotâmetros (7) dispostos ao longo da tubulação é controlada a taxa de fluxo do fluido (l/min). A porcentagem de umidade relativa do ar desejada é obtida pela quantidade de ar que passa por um umidificador (5) ligado a tubulação de ar sintético. A célula do fotoreator (12) é o local aonde acontecem às reações químicas (fotocatálise heterogênea) e conseqüentemente a degradação do poluente (NO). Para ativação da fotocatálise foi disposta na parte superior do fotoreator quatro lâmpadas (30 w; L=900 mm) de radiação UV-A (9) com comprimento de onda de 315-400 nm, ligadas a um controlador de luminosidade para estabelecer a irradiância desejada. Ao fotoreator, está conectado um luxímetro (15) e um higrômetro (14) com a finalidade de medir a intensidade luminosa e a umidade relativa do ar que estão submetidos os corpos de prova. Através de uma sonda (16) acoplada na saída da tubulação, um analisador (17) é responsável pela medição da concentração (ppm) de NOx no fluxo de gases. Com um microcomputador (18) conectado ao analisador é realizada a aquisição dos dados em tempo real. 4.3 Procedimento de Ensaio O procedimento para a avaliação fotocatalítica pode ser descrito da seguinte forma: inicialmente

é realizada a calibração do sistema para as condições de ensaio desejadas, em termos de concentração inicial de poluente (10 ppm), umidade relativa do ar (50%), taxa de fluxo (3 l/min) e luminosidade (≈ 12 w/m2). Esta calibração é realizada da seguinte maneira, com o analisador de gases disposto no final da tubulação é verificada a concentração do poluente em tempo real, desta forma, é dosada a quantidade de ar sintético e óxido nítrico (NO) necessária para se obter a concentração de poluente desejada. Desta mesma maneira, com um higrômetro no interior do fotoreator é verificada a umidade relativa do ar, e assim, é definida a porcentagem de ar sintético que passa pelo umidificador necessária para estabelecer a umidade requerida. A luminosidade é medida com um luxímetro e aferida através de uma fonte de alimentação ligada ao reator dimerizável das lâmpadas. Após os ajustes dos parâmetros de ensaio, é iniciado o teste, consistindo em uma exposição de 32 min dos corpos de prova ao ambiente poluído no interior do fotoreator. Os dois primeiros minutos são com a iluminação UV-A desligada, em seguida liga-se a iluminação por 25 min e o ensaio é finalizado com 5 min sem luminosidade. Durante todo ensaio a concentração do poluente é monitorada e registrada a cada 2 segundos. 5 RESULTADOS 5.1 Produção das Peças Pré-Moldadas Fotocatalíticas e de Referência Conforme método de dosagem proposto por Oliveira (2004), foram desenvolvidos três traços 1:6,5; 1:5,0 e 1:3,5, com um mesmo volume de sólidos de 78,6%. Desta forma, variaram-se os teores de umidade em busca da umidade ótima em termos de resistência e produção das peças nas vibro-prensas. Neste sentido, os traços com 1:6,5 e 1:50, não apresentaram resistência superior a 35 Mpa. Entretanto, conforme a Tabela 5.1, com o traço 1:3,5 conseguiu-se atingir a resistência a compressão de 35 Mpa.

Tabela 5.1 - Dosagem das Peças Pré-Moldadas de Concreto Traço 1:3,5

Parâmetros Umidades

7,0% 7,5% 8,0% 8,5% 9,0% Resist. à

comp. (Mpa) CP 1 20,69 32,04 28,21 31,88 38,48 CP 2 20,65 27,26 35,3 31,5 41,12

Massas para um CP

20x10x6 cm (g)

Cimento 567,4 567,4 567,4 567,4 567,4 Pedrisco 1985,7 1985,7 1985,7 1985,7 1985,7

Água 178,7 191,5 204,2 217,0 229,8 Total 2731,8 2744,6 2757,3 2770,1 2782,9

Massa Específica (g/cm3) 2,276 2,287 2,298 2,308 2,319 Relação a/c 0,315 0,3375 0,36 0,3825 0,405

Portanto, definiu-se a dosagem das peças com uma proporção de materiais em 1:3,5, umidade de 9,0%, fator água/cimento de 0,405 o que constitui um concreto seco. Ainda, pode-se verificar pela Tabela 5.1 os quantitativos de cimento, agregado e água para produção de um corpo-de-prova 20x10x6 cm. Após a definição da proporção dos materiais, e a partir da massa específica da dosagem foi realizada a moldagem das peças fotocatalíticas e de referência de 20x10x6 cm com o auxílio de um molde metálico.

5.2 Ensaio de Degradação Fotocatalítica dos NOx Para a realização do ensaio foram estabelecidas e calibradas as seguintes condições ambientais: taxa de fluxo de 3 l/min, umidade relativa do ar de 50%, concentração de NO de 10 ppm e radiação UV-A de 12,3 w/m2 com uma variação de ± 1,5 w/m2. Na Figura 5.1 pode-se verificar a intensidade luminosa incidente sobre a área de 1200 cm2 ocupada pelos seis corpos de prova dentro da célula do fotoreator.

Figura 5.1 - Incidência da Luminosidade UV-A Sobre os Corpos de Prova

A variação da luminosidade observada na Figura 5.1 é explicada pelo fato das lâmpadas não serem homogêneas e apresentarem picos de luminosidade ao longo de seu comprimento, o que impossibilita a homogeneização de toda área com uma mesma intensidade luminosa. Contudo, está variação de luminosidade de ± 1,5 w/m2 não é significativa quanto aos resultados de degradação de NOx. A Figura 5.2 apresenta os resultados do ensaio de degradação de NOx com peças fotocatalíticas e de referência. Cada um dos ensaios foi realizado com seis corpos de prova de 20x10x6 cm totalizando uma área efetiva de 1200 cm2.

Figura 5.2 - Ensaio de Degradação de NOx

10.8 w/m2

11.8 w/m2

12.8 w/m2

13.8 w/m2

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11:35:31 11:42:43 11:49:55 11:57:07 12:04:19 12:11:31 12:18:43

NO

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pp

m)

Tempo

Peças Fotocatalíticas

Peças de Referência

UV-A (Ligada)

UV-A(Desligada)

UV-A(Desligada)

No ensaio realizado com as peças fotocatalíticas, percebe-se pela Figura 5.2 claramente os três estágios do ensaio. Em um primeiro momento (2 min iniciais) as peças não recebem a irradiação UV-A, não ocorrendo a produção dos radicais hidroxila e conseqüentemente a degradação dos NOx, ou seja, a concentração inicial de 10 ppm de NO se mantém inalterada. No segundo estágio do ensaio, as lâmpadas UV-A são ligadas por 25 min e há uma incidência de radiação de aproximadamente 12 w/m2 sobre os corpos de prova. Neste momento, ocorre a ativação do semicondutor, iniciando a fotocatálise e a produção de radicais hidroxila. Então se verifica que a concentração de NOx decresce até se estabilizar em 5 ppm. O ensaio é finalizado com o desligamento das lâmpadas UV-A, assim, interrompe-se a ativação do semicondutor e a degradação, logo, a concentração de poluente cresce até atingir novamente os 10 ppm iniciais. Quanto ao ensaio com as peças de referência nota-se conforme a Figura 5.2 que ao longo dos três estágios do ensaio a degradação do poluente não ocorre e a concentração de poluente se mantém constante em 10 ppm.

A seguir a Figura 5.3 mostra a efetividade do TiO2 (rutilo) na conversão dos poluentes NOx de para uma área de 1200 cm2 com peças fotocatalíticas e de referência.

Figura 5.3 - Taxa de Conversão do NOx no Ensaio de Degradação

A Figura 5.3 evidencia esta alta efetividade do TiO2 (rutilo) para a purificação do ar quanto aos NOx, podendo atingir uma taxa de conversão da poluição de NOx de 50% com uma área de 1200 cm2. Ainda pela Figura 5.3 pode-se observar que as peças de referência não apresentam conversão do poluente. Os resultados do ensaio de degradação de NOx com peças fotocatalíticas demonstram a grande eficiência do dióxido de titânio como semicondutor na fotocatálise heterogênea. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Os monitoramentos da qualidade do ar na RMSP demonstram que as problemáticas atuais das altas concentrações dos óxidos de nitrogênio assim como seus efeitos causados são de grande preocupação para a qualidade de vida do ser humano e para o equilíbrio ambiental. Nesta perspectiva, este trabalho buscou estudar e avaliar a incorporação de TiO2 em peças pré-

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Peças de Referência

UV-A (Ligada)UV-A(Desligada)

moldadas de concreto fotocatalíticas, como uma técnica para redução das altas emissões de óxidos de nitrogênio. As medições laboratoriais mostraram claramente a eficiência do TiO2 rutilo na fotocatálise heterogênea para degradação dos óxidos de nitrogênio. Os resultados dos ensaios com as peças fotocatalíticas chegam a uma degradação contínua de 5 ppm de NOx com uma área de 1200 cm2, caracterizando uma taxa de conversão de 50% do poluente. Quanto aos blocos de referência estes não apresentaram nenhuma atividade fotocatalítica e conseqüentemente degradação dos NOx. Com base nos estudos e resultados das peças pré-moldadas na degradação dos NOx, a investigação ainda é recomendada para avaliar a eficiência da tecnologia no campo, as interferências das condições climáticas na fotocatálise, a otimização das peças fotocatalíticas em termos de espessura ótima da superfície modificada com TiO2, assim como, a durabilidade e resistência ao desgaste do revestimento de TiO2 em serviço. Neste contexto abordado, a pavimentação com peças pré-moldadas de concreto (PPC) fotocatalíticas, pode ser considerada uma relevante tecnologia para contribuir com a minimização dos poluentes atmosféricos. Com sua grande diversidade de formatos, cores e modos de aplicação, os “pavers” (PPC) apresentam grande atrativo para pavimentação de calçadas, estacionamentos, praças, áreas de lazer e ruas de baixo e médio volume de tráfego. Além de serem superfícies ótimas para aplicar materiais fotocatalíticos pela configuração relativamente plana e por facilitar a exposição à luz solar. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao CNPq e CAPES pelo apoio financeiro e bolsas. REFERÊNCIAS ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR 11578. Cimento Portland Composto. Rio de Janeiro, 1991.

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