Estudio sobre la viabilidad de la introducción de nuevos materiales a base de titanio para la construcción de fachadas

Resumen

El sector de la Edificación en Europa y en España es responsable de gran parte de la contaminación atmosférica y de aproximadamente el 25 % - 30 % de los residuos de la industria en general (Comisión Europea, 2018). Resolver esta situación preocupante es importante y por ello son numerosas las directivas europeas como la Directiva 2002/91/CE (2002) sobre la mejora de la eficiencia energética en edificios o la Directiva 2006/32/CE (2006) sobre la eficiencia del uso final de la energía y los servicios energéticos en Europa, que están tratando estos temas para conseguir los objetivos planteados en Europa 2020, de reducción de contaminantes y Residuos de Construcción y Demolición (RCD). Por otra parte, en España en los últimos años, los agentes implicados en el proceso de la Edificación están incorporando a sus diseños y procedimientos, consideraciones de selección de materiales y/o soluciones constructivas que reduzcan el impacto ambiental de los edificios a lo largo de todo el ciclo de vida de ellos. Esto está mejorando la sostenibilidad del sector introduciendo en el mismo, aspectos de la economía circular. Sin embargo, en Europa, se está trabajando en trascender el concepto de Sostenibilidad tal y como se entiende ahora, en construir “less bad” y se habla de Sostenibilidad Regenerativa, es decir, una Sostenibilidad que trata de mejorar el bienestar y la salud de las personas. En este contexto, se plantea el principal objetivo de esta tesis: analizar la viabilidad de utilizar revestimientos de dióxido de titanio sobre materiales para fachadas y comprobar la hipótesis que afirma que con su uso se aprovecharía su capacidad fotocatalítica para reducir la contaminación atmosférica. Para conseguir dicho objetivo se plantean tres objetivos específicos y un plan experimental en varias fases. El primer objetivo se plantea tras una búsqueda bibliográfica y documental para seleccionar los materiales de construcción sobre los que se aplicará el revestimiento de dióxido de titanio. Los materiales seleccionados han sido el titanio y la madera. En ambos casos, se han realizado muestras de dichos materiales compuestos. Como método principal para el titanio se propone sintetizar una delgada capa de dióxido de titanio sobre su superficie (que sería el sustrato) mediante oxidación superficial. En cuanto a la madera se le añaden diferentes revestimientos de sol-gel de dióxido de titanio. Además, se han realizado estudios de sus propiedades, fundamentalmente de sus propiedades fotocatalíticas con ensayos de rodamina-B y de azul de metileno. Por último, se plantean dos propuestas para mejorar el reciclado del titanio. Las principales conclusiones de los resultados obtenidos son la obtención de una importante fotoactividad y capacidad de autolimpieza en las muestras de titanio y el descubrimiento de diferencias, tanto en el proceso de anodizado como en el comportamiento fotocatalítico, en función del cátodo usado. De igual modo, las muestras de madera obtienen una notable fotoactividad, lo que no había sido objeto de estudio previamente. Resultado de la realización de esta tesis, se concluye sobre el interés que tienen estos revestimientos de dióxido de titanio para mejorar el bienestar y la salud de los individuos y se proponen varias futuras líneas de investigación. ----------ABSTRACT---------- The Building sector in Europe and in Spain is responsible for a large part of the air pollution and for approximately 25 % - 30 % of all industry waste (European Commission, 2018). It is important to solve this worrisome situation and, therefore, there are numerous European directives such as the Directive 2002/91/EC (2002) on the energy performance of buildings or the Directive 2006/32/EC (2006) on energy end-use efficiency and energy services in Europe, which are addressing these issues to achieve the aims set in Europe 2020, regarding the reduction of pollutants and Construction and Demolition Waste (CDW). On the other hand, in the last years in Spain, agents which are involved in the building process have incorporated into their designs and procedures considerations of materials selection and/or constructive solutions that can reduce the environmental impact of the buildings during their whole life-cycle. These facts are improving the sustainability of the sector and include issues of the Circular economy. However, in Europe, work is being done on transcending the concept of Sustainability as it is now understood, so that they talk about "less bad" building and about Regenerative Sustainability, a Sustainability that seeks to improve the wellbeing and health of people. In this context, the main aim of this thesis consists on the analysis of the feasibility of using titanium dioxide coatings on façade materials and the verification of the hypothesis that states that its use would reduce the atmospheric pollution taking advantage of its photocatalytic property. In order to achieve this main aim, three specific aims and an experimental plan in several phases are proposed. The first aim is proposed after having carried out a literature research in order to select the construction materials on which the titanium dioxide coating could be added. The selected materials have been titanium and wood. In both cases, samples of these coated materials have been prepared. It has been proposed as the main method that on the surface of the metal of titanium (substrate) there would be a thin layer of titanium dioxide synthesized by surface oxidation. Regarding wood, some titanium dioxide sol-gel coatings have been prepared. Moreover, other properties of these materials are studied, mainly their photocatalytic properties with rhodamine-B and methylene blue tests. Finally, two ideas are proposed to improve the recycling of titanium. The main conclusions are the obtaining of an important photoactivity and self-cleaning capacity with the titanium samples and, moreover, that significant differences were found in the anodization process and in the obtained photocatalytic behaviour of the samples depending on the used cathode. Similarly, the wood samples obtain a remarkable photoactivity, which had not been previously studied. As a result of the development of this thesis, it can be concluded that these coatings of titanium dioxide are of great interest to improve the wellbeing and health of individuals, and some future research lines have been proposed.