Abbattimento fotocatalitico di composti organici volatili

L’attenzione verso il controllo e la riduzione delle emissioni gassose, sia da fonti mobili che fonti stazionarie, è cresciuta notevolmente negli ultimi decenni. Il rapido sviluppo di varie industrie come quelle chimiche, energetiche, alimentari, dei trasporti e di raffinazione del greggio, ha fatto si che ancora oggi, seppur in quantità meno rilevante rispetto a prima dell’introduzione di normative specifiche, vengano rilasciate in ambiente notevoli quantitativi di composti inquinanti di diversa natura. Una classe di composti soggetta a molte attenzioni è quella dei composti organici volatili (VOC), che vengono prodotti e utilizzati in gran parte delle attività industriali. Nella classificazione rientrano un vastissimo numero di composti organici, alcuni dei quali cancerogeni e notevolmente pericolosi per la salute umana e animale. La loro emissione, oltre a comportare un potenziale rischio per l’uomo, comporta sicuramente un perturbamento dei delicati equilibri chimico-fisici che caratterizzano l’atmosfera. Le tecnologie attuali di abbattimento di VOC in ambito industriale sono numerose e molto diverse fra loro, e consentono sia di separare ed isolare i composti indesiderati (tecniche di adsorbimento, assorbimento e condensazione) sia di eliminare l’inquinante tramite ossidazione (biologica, termica o catalitica). Attualmente, le combustioni sono tra i processi più comuni utilizzati per l’eliminazione dei VOC in ambito industriale, ma a causa delle alte temperature alle quali lavorano, richiedono notevoli costi di esercizio e monitoraggio. Una soluzione emergente notevolmente interessante è costituita dalla ossidazione fotocatalitica. Con questo processo, possono essere raggiunte alte efficienze di abbattimento comparabili a quelle di processi già esistenti, ma a temperatura ambiente. I fotocatalizzatori sono dei semiconduttori che esplicano la loro attività catalitica soltanto se irradiati da una radiazione con una precisa frequenza. L’ossido di titanio si è rivelato un materiale fotocatalitico molto promettente e notevolmente efficace quando irradiato da radiazione ultravioletta. Nel tentativo di sfruttare la frazione di radiazione UV presente nella luce solare e le radiazioni a lunghezza d’onda nel campo del visibile, da diversi anni vengono investigati nuovi materiali a base di ossidi di titanio dopati con diversi elementi. Alcuni di essi risultano particolarmente promettenti in quanto grazie al dopaggio con metalli e non metalli, si riesce ad abbassare il band-gap necessario alla attivazione del fotocatalizzatore, rendendolo quindi attivo anche se irradiato da radiazioni con lunghezze d’onda più elevate. In questo lavoro sono stati sintetizzati diversi catalizzatori a base di ossidi di titanio, sia in assenza che in presenza di diversi elementi dopanti quali fosforo, azoto, zirconio, azoto-zirconio. Successivamente sono stati effettuati degli studi di caratterizzazione delle polveri e infine sono state investigate le prestazioni in termini di abbattimento di etilene e propilene, sia in presenza di radiazioni esclusivamente UV che in presenza di luce UV-Visibile. Per ogni set di esperimenti, i diversi catalizzatori sono stati testati alle stesse condizioni operative di temperatura, portata, concentrazione di inquinante e distanza dalla fonte luminosa, e le loro performance catalitiche sono state confrontate con quelle del P-25.