Beton nie tak daleki naturze

Miejsca, w których króluje nawierzchnia betonowa, wydają się nieekologiczne i dalekie idei zrównoważonego rozwoju. Projekt Wydziału Inżynierii Lądowej PW i firmy F.B.I. Tasbud S.A. ma szansę zmienić to postrzeganie – wszystko dzięki innowacyjnym prefabrykatom nawierzchniowym.

Beton to najczęściej wykorzystywany przez człowieka materiał budowlany. Jego popularność idzie też jednak w parze z nienajlepszą sławą, na co wpływ ma silnie rozwinięty transport drogowy bezpośrednio związany z emisją spalin i uwalnianiem do atmosfery m.in. toksycznego tlenku i dwutlenku azotu. Konsorcjum z udziałem Wydziału Inżynierii Lądowej chce opracować specjalne prefabrykaty, które pomogą nie tylko w oczyszczaniu powietrza, ale także filtracji wody opadowej i redukcji hałasu.

Fotokataliza dla lepszego oddechu

Badacze z PW chcą osiągnąć usprawniony efekt oczyszczania powietrza poprzez zastosowanie specjalnej mieszanki fotokatalizatorów, czyli związków, które w wyniku absorpcji promieniowania słonecznego inicjują reakcję chemiczną lub wpływają na szybkość już zachodzącej reakcji. 

Zespół z Wydziału IL PW ma już doświadczenie w pracy nad projektami wykorzystującymi mechanizm fotokatalizy heterogenicznej, jednak tym razem będzie on wykorzystany w o wiele bardziej wydajny sposób. W planach jest bowiem opracowanie zupełnie nowej grupy cementowych wyrobów fotokatalitycznych, tym razem z betonu porowatego oraz z wykorzystaniem  tak zwanych fotokatalizatorów drugiej generacji, to znaczy aktywnych również w zakresie światła widzialnego.

Polska należy do grupy krajów ze stosunkowo niskim natężeniem promieniowania słonecznego w skali roku. Zastosowanie fotokatalizatorów pierwszej i drugiej generacji pozwoli zwiększyć wydajność oczyszczania powietrza w miesiącach z niską irradiancją UV, a jednocześnie zachować odpowiednią wydajność w miesiącach z irradiancją dostatecznie wysoką.

Jak wyjaśnia mgr inż. Karol Chilmon, jamista struktura sprawi, że fotokataliza nie będzie ograniczona jedynie do powierzchni elementu, ale zajdzie również w warstwie przypowierzchniowej, co umożliwi również zwiększenie efektywności oczyszczania powietrza.

Ciszej, czyściej

Porowatość będzie sprzyjała także tłumieniu fal dźwiękowych, a więc powszechnego w aglomeracjach miejskich hałasu. Zespół z PW miał okazję wypróbować ten patent przy okazji prac nad materiałem do produkcji tłumików torowych – elementu redukującego hałas na liniach kolejowych. 

Inną istotną właściwością nowych prefabrykatów ma być też filtrowanie wody. Mechanizm będzie bardzo podobny do tego, który znamy z systemów filtracyjnych stosowanych na całym świecie. Zanieczyszczenia będą unieruchomione w strukturze betonu, a woda zasilająca wody gruntowe – zdecydowanie lepszej jakości. 

Badania wskazują, że metr kwadratowy nawierzchni porowatej może odprowadzić od 80 do 720 litrów wody na minutę, co pozwala znacząco ograniczyć zjawisko spływu powierzchniowego wód opadowych. W połączeniu z mechanizmem filtracyjnym, którego skuteczność wynosi nawet w 80%, otrzymamy rozwiązanie sprzyjające tzw. małej retencji.

– Jeżeli uda się połączyć tradycyjne właściwości betonu porowatego – czyli jego wodoprzepuszczalność i zdolność do tłumienia hałasu – z usprawnionymi właściwościami fotokatalitycznymi, to będzie to innowacja na skalę światową. Podobnego produktu nie zastosowano jeszcze nigdzie – podkreśla mgr inż. Karol Chilmon.

Testy

Przedsięwzięcie przewiduje stworzenie dwóch poligonów badawczych pozwalających na sprawdzenie skuteczności rozwiązań w warunkach miejskich i pozamiejskich. Pierwszy z nich będzie zlokalizowany na terenie PW, drugi – pod Warszawą, przy drodze krajowej o dużym natężeniu ruchu.

Projekt „Multifunkcjonalne fotokatalityczne prefabrykaty nawierzchniowe z betonu porowatego poprawiające warunki wodne i jakość powietrza” jest finansowany z funduszy Unii Europejskiej w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój.

Kierownikiem projektu jest dr inż. Wioletta Jackiewicz-Rek.