Composición fotocatalítica formadora de película adherente a diferentes superficies y procedimiento de aplicación de la misma.

Composición fotocatalítica formadora de película adherente a diferentes superficies y procedimiento de aplicación de la misma.

La presente invención se refiere a una composición fotocatalítica capaz de formar películas adherentes sobre diferentes superficies, de tal manera que, cuando la composición se suspende en una solución acuosa y se aplica sobre una superficie, forma una película fina que se adhiere a dicha superficie, manteniendo las propiedades fotocatalíticas de dicha composición. Más en particular, la composición fotocatalítica formadora de películas adherentes de la presente invención comprende TiO2, zeolita, alginatos y/o silanos. Además, la presente invención se refiere a un procedimiento de aplicación de dicha composición.

Composición fotocatalítica formadora de película adherente a diferentes superficies y procedimiento de aplicación de la misma.

La presente invención se refiere a una composición fotocatalítica capaz de formar películas adherentes sobre diferentes superficies, de tal manera que, cuando la composición se suspende en una solución acuosa y se aplica sobre una superficie, forma una película fina que se adhiere a dicha superficie, manteniendo las propiedades fotocatalíticas de dicha composición. Más en particular, la composición fotocatalítica formadora de películas adherentes de la presente invención comprende TiO2, zeolitas, alginatos y/o silanos. Además, la presente invención se refiere a un procedimiento de aplicación de dicha composición.

El dióxido de titanio (TiO2) se ha utilizado en diferentes aplicaciones en la industria de la construcción para aliviar el problema de la contaminación atmosférica por óxidos de nitrógeno (NOx) . El TiO2 es capaz de transformar químicamente dichos gases convirtiéndolos, por ejemplo, en nitratos.

La solicitud de Patente internacional WO 2010/084226 da a conocer una composición fotocatalítica que comprende la combinación sinérgica entre TiO2 y feldespatos, tales como la carnegeita y la nefelina, que da lugar a productos con capacidad de degradación de óxidos de nitrógeno.

La Patente Europea EP 2100861 da a conocer el uso de un aglutinante hidráulico para formar una composición de cemento con agua y agregados finos o gruesos para preparar hormigón arquitectónico, para conservar con el tiempo la apariencia original del hormigón arquitectónico hecho con la misma y al mismo tiempo reducir la contaminación en el ambiente en contacto con dicho hormigón arquitectónico, conteniendo dicho aglutinante hidráulico partículas de dióxido de titanio capaces de oxidar sustancias contaminantes en dicho ambiente en presencia de luz, aire y humedad ambiental, estando las partículas de TiO2 distribuidas en volumen en toda la masa del aglutinante hidráulico.

Sin embargo, generalmente las partículas fotoactivas de TiO2 se añaden en masa a la composición en la que se utiliza, es decir, que están distribuidas en todo el volumen de dicha composición, pero en realidad solo se aprovecha el fotocatalizador que se encontrará luego en la superficie que quedará expuesta a la atmósfera. Esto conlleva a un derroche sustancial de dicho material fotocatalizador y a un aumento de los costes de dichos materiales de construcción.

Por tanto, existe la necesidad de encontrar composiciones fotocatalíticas que, al ser aplicadas sobre diferentes superficies, formen una película fina que se adhiera a dicha superficie y que, además, mantenga sus propiedades fotocatalíticas prácticamente intactas. Esto reducirá el coste de los nuevos materiales que se comercialicen con este tipo de película fina en su superficie y permitirá también la aplicación del fotocatalizador sobre superficies existentes.

Se ha descubierto ahora que cuando se añade alginatos y/o silanos a una mezcla de zeolita y TiO2 se obtiene una composición que, cuando se suspende en solución acuosa y se aplica sobre una superficie, forma una película fina que se adhiere a dicha superficie, manteniendo las propiedades fotocatalíticas de dicha composición.

Los alginatos son polisacáridos orgánicos derivados del ácido algínico, que se extraen de algunas variedades de algas marrones, entre las que se encuentran por ejemplo, Laminaria hyperborea, Laminaria digitata, Laminaria japonica, Macrocystis pyr y fera, y algunas especies de Lessonia, Ecklonia, Durvillaea y Ascophyllum. Dichas algas contienen entre un 20% y un 30 % en peso de alginato.

Los alginatos son bien conocidos por su capacidad para producir geles en agua fría en presencia de iones calcio. Sin embargo, en forma de sus sales sódicas, potásicas o magnésicas, los alginatos son solubles en soluciones acuosas a valores de pH por encima de 3, 5. También son solubles en mezclas de agua y disolventes orgánicos miscibles en agua, tales como el alcohol etílico, pero son insolubles en leche, por la presencia del ión calcio. La forma ácida de alginato es la menos estable, siendo la sal sódica la más estable.

Por otra parte, los silanos son compuestos que consisten en una cadena de átomos de silicio unidos covalentemente a átomos de hidrógeno. La fórmula general de un silano es SinH2n+2, aunque con el nombre común de silano también se conoce al compuesto más simple de esta familia, el tetrahidruro de silicio (SiH4) . Un grupo particular de silanos son los organosilanos, en los que uno o varios átomos de hidrógeno han sido sustituidos por cadenas hidrocarbonadas.

Se ha encontrado, de forma sorprendente, que una composición fotocatalítica que comprende zeolita, dióxido de titanio, alginatos y/o silanos, al ser suspendida en una solución acuosa y ser aplicada sobre una superficie, es capaz de formar una película fina que se adhiere de forma permanente a dicha superficie. Además, dicha película fina mantiene sus propiedades fotocatalíticas intactas. Con la aplicación de esta película fotocatalítica, es posible disminuir significativamente los costes de materiales utilizados en la construcción que a su vez pueden reducir sustancias contaminantes del ambiente, tales como los óxidos de nitrógeno, entre otros.

Más específicamente, la composición fotocatalítica de la presente invención comprende dióxido de titanio en una cantidad de un 1% a un 80% en peso, zeolita en una cantidad de un 20% a un 99% en peso, alginatos en una cantidad de un 0, 1% a un 5% en peso y/o silanos en una cantidad de un 0, 1% a un 5% en peso.

Preferentemente, el dióxido de titanio está en fase rutilo, anatasa o amoría o mezclas de las mismas. Además, una característica de la composición de la presente invención es que las partículas de TiO2 están en forma de micro o nanopartículas, de manera que dichas partículas quedan unidas a la zeolita, con la ayuda adicional de las propiedades aglutinantes de los alginatos y los silanos. De esta manera, las partículas de TiO2 no pueden ser liberadas individualmente a la atmósfera y, por ello, la composición de la presente invención no supone riesgo para la salud de las personas y animales.

Preferentemente, la zeolita utilizada en la composición de la presente invención es la zeolita 4A.

Los alginatos que se pueden utilizar en la composición fotocatalítica de la presente invención se pueden seleccionar del grupo que comprende ácido algínico y sus sales, tales como la sal sódica, la sal magnésica, la sal potásica, la sal cálcica y mezclas de los mismos. Preferentemente, el alginato es ácido algínico procedente de Macrocystis pyr y fera.

Tal como se ha señalado anteriormente, cuando se utilizan alginatos, la formación de la película adherente es debida al alginato cálcico. Por tanto, cuando se utiliza ácido algínico, será necesario el aporte de iones calcio, ya sea de forma solubles o solubilizables, lo cual se puede hacer de diversas maneras. Dichos iones calcio, por ejemplo, pueden estar presentes en el soporte al que se aplicará la composición de la presente invención. Si el soporte no comprende iones calcio, éstos deberán incorporarse, por ejemplo, mediante impregnación previa de dicho soporte con una sal de calcio o cualquier otro componente portador de iones calcio. También pueden añadirse una fuente de iones calcio a la composición de la presente invención. De forma ventajosa, puede incorporarse un componente que aporte los iones calcio de una manera lenta, para disponer de un tiempo abierto, por ejemplo, en una obra. La zeolita A, además de tener un efecto sinérgico potenciador de la actividad fotocatalítica del TiO2 y de presentar un efecto antienvenenamiento por nitratos del fotocatalizador es, a su vez, un intercambiador catiónico capaz de aportar también iones calcio. También un agua dura (por calcio) puede servir como portadora de iones calcio a la composición fotocatalítica, pero al igual que las sales de calcio muy solubles, tal como cloruro cálcico, pueden reducir dicho tiempo abierto.

Tal como se mencionó anteriormente, la composición fotocatalítica de la presente invención comprende silanos. Entre los ejemplos de silanos que se pueden utilizar en la composición fotocatalítica de la presente invención se pueden mencionar los conocidos con los nombres comerciales Zycosoil®, Zycosil®, Terrasil® y Nanotac®.

La composición fotocatalítica de la presente invención, generalmente, está en forma sólida. Sin embargo, puede comprender además agua, preferentemente agua desmineralizada. Cuando la composición fotocatalítica de la presente invención comprende agua, está en forma de... [Seguir leyendo]

1. Composición fotocatalítica capaz de formar una película fina adherente sobre superficies, caracterizada porque comprende dióxido de titanio en una cantidad de un 1% a un 80% en peso, zeolita A en una cantidad de un 20% a un 99% en peso, alginatos en una cantidad de un 1% a un 5% en peso y/o uno o varios silanos en una cantidad de un 1% a un 5% en peso.

2. Composición fotocatalítica, según la reivindicación 1, caracterizada porque el dióxido de titanio está en fase rutilo, anatasa o amoría o mezclas de las mismas.

3. Composición fotocatalítica, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la zeolita es zeolita 4A.

4. Composición fotocatalítica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los alginatos se seleccionan del grupo que comprende ácido algínico y sus sales, tales como la sal sódica, la sal magnésica, la sal potásica, la sal cálcica y mezclas de los mismos.

5. Composición fotocatalítica, según la reivindicación 4, caracterizada porque el alginato es ácido algínico procedente de Macrocystis pyr y fera.

6. Composición fotocatalítica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los silanos se seleccionan del grupo que comprende Zycosoil®, Zycosil®, Terrasil® y Nanotac®.

7. Composición fotocatalítica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque además comprende agua, preferentemente agua desmineralizada, y presenta la forma de una suspensión que comprende entre un 10% y un 40% de sólidos totales.

8. Composición fotocatalítica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque además comprende uno o varios pigmentos.

9. Procedimiento para la formación sobre una superficie de una película fina de una composición fotocatalítica según las reivindicaciones 1 a 8, que comprende las etapas de:

- suspender la composición fotocatalítica de la presente invención en una solución acuosa, dicha suspensión comprendiendo entre un 10% y un 40% de sólidos totales;

- aplicar dicha suspensión sobre una superficie, de tal manera que se forme una película de la composición fotocatalítica con un espesor entre 10 y 100 µm; y

- dejar secar la suspensión durante un tiempo en el intervalo de 10 seg a 5 minutos.

10. Procedimiento, según la reivindicación 9, caracterizado porque la solución acuosa es agua, preferentemente agua desmineralizada.

11. Uso de una composición fotocatalítica, según las reivindicaciones 1 a 8, para formar películas adherentes sobre superficies exteriores e interiores, lisas o rugosas, continuas o discontinuas, nuevas o existentes, in situ o durante el proceso de fabricación de las mismas.

12. Uso de la composición fotocatalítica, según las reivindicaciones 1 a 8, para recubrir superficies de naturaleza hidrófila, tal como mortero, yeso o cartón, o de naturaleza hidrofóbica, tal como asfalto, poliéster o polietileno.

13. Uso de la composición fotocatalítica, según las reivindicaciones 1 a 8, para eliminar NOx tanto en el espectro de luz visible como en el espectro de luz UV.