Abstract
Industriële activiteiten en wegverkeer zijn de belangrijkste oorzaken van de uitstoot van verontreinigende stoffen zoals SO2, NOx en vluchtige organische stoffen (VOS). Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie woont meer dan 90% van de wereldbevolking op plaatsen waar de concentraties van verontreinigende stoffen de vastgelegde grenzen overschrijden. Op het gebied van milieusanering heeft de heterogene fotokatalyse met behulp van halfgeleiders, zoals TiO2, de laatste tijd veel belangstelling gewekt vanwege het vermogen om zonne-energie efficiënt om te zetten in chemische energie die schadelijke vervuilende stoffen via fotokatalyse kan afbreken. Verschillende onderzoeksstudies hebben veelbelovende resultaten opgeleverd met betrekking tot de afbraak van diverse vervuilende stoffen, uitgestoten door fossiele brandstoffen die door wegvoertuigen worden gebruikt. Vanwege de enorme oppervlakte van een fotokatalytische asfaltverharding en de nabijheid met betrekking tot de uitlaatgassen van auto's, worden ze genoemd als veelbelovende oppervlakken voor de vermindering van SO2, NOx, koolwaterstoffen en andere VOS aanwezig in de atmosfeer, maar ook roetdeeltjes afkomstig van zwaar verkeer.
Voor TiO2 werkt dit echter enkel in aanwezigheid van ultraviolet (UV) licht en vocht/O2. Het zonlicht bestaat voornamelijk uit zichtbare en infrarode fotonen, waarbij slechts ongeveer 3%-5% van het zonnespectrum uit UV-licht bestaat. In deze zin is één van de belangrijkste aandachtspunten in de recente literatuur voor het verkrijgen van verbeterde fotokatalytische materialen, het doteren van TiO2-deeltjes met verschillende materialen, zoals Ce, Cu en Fe. Om fotokatalytische asfaltmengsels te verkrijgen, kunnen drie belangrijke technieken worden genoemd om de halfgeleidermaterialen op of in de asfaltmengsels aan te brengen: (i) spuitcoating, (ii) toevoeging in het asfaltmengsel, en (iii) modificatie van het bitumen. Spuitcoating is waarschijnlijk de meest efficiënte functionaliseringstechniek, omdat er kleinere hoeveelheden halfgeleidermateriaal nodig zijn. De immobilisatie van de halfgeleiderdeeltjes over het oppervlak van de asfaltmengsels is echter nog steeds een grote uitdaging. Het modificeren van het bindmiddel leidt tot een verminderde fotokatalytische efficiëntie, maar geeft aanleiding tot een betere immobilisatie en verbeterede rheologische eigenschappen. Een belangrijk aandachtspunt dat ook in aanmerking moet worden genomen, is de dispersie van de TiO2 nanodeeltjes. Anders kunnen ze agglomereren en daardoor de fotokatalytische efficiëntie verminderen.
Samenvattend is het hoofddoel van dit project de studie van de belangrijkste uitdagingen voor een zonneactief
fotokatalytisch asfaltmengsel dat zowel efficiënt als duurzaam is. Dit omvat het implementeren van de laatste
ontwikkelingen met betrekking tot gemodificeerde TiO2 nanodeeltjes en het bestuderen van belangrijke aspecten
zoals dispersie en immobilisatie.
Onderzoeker(s)
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)