A fotokatalitikus betonokat a kémiai folyamatról nevezték el - fotokatalízisről , amely a beton szerkezetében , fény hatására megy végbe. Nevezetesen a szinte bármilyen szerkezet falán fellelhető szennyezés lebontása - por, penész, baktériumok, kipufogógáz részecskék stb. városokban és öntisztító épületek homlokzataiban. Az ilyen betonok gyártási technológiája nem különbözik a hagyományos betonoktól, és nem igényel további felszerelést. A fotokatalitikus betonok költséghatékony megoldásnak bizonyulhatnak a városi életminőség javítására és a közegészség megőrzésére. A nagyvárosok légszennyezettsége mellett az épületek homlokzatának szennyezettsége is problémát jelent. A fotokatalitikus betonok nemcsak a levegő szennyezőanyag-koncentrációját képesek csökkenteni, hanem hozzájárulnak a felhordott felületek öntisztulásához is. Ezeket az építőanyagokat évek óta használják az építőiparban Japánban, Belgiumban, Olaszországban, Franciaországban és az USA-ban.
A fotokatalitikus beton technológiáját először az építészetben alkalmazták a Dio Padre Misericordioso templom építésekor Olaszországban. A "Jubileumi templomnak" is nevezett Richard Mayer építését a kereszténység 2000. évfordulójának megünneplésére időzítették, amelyet 2000-ben ünnepeltek. Az építkezés fő támogatója az olasz építőanyag-gyártó Italcementi Group volt . Annak érdekében, hogy az új templom hófehér beton "vitorlái" ne igényeljenek gyakori tisztítást, a cég szakemberei új fejlesztésüket - egy fehér öntisztító falburkolatot - alkalmaztak. De akkor még nem tudták, hogy a titán-dioxid , egy fehér pigment tartalma miatt ez a festék-vakolat elnyeli a kipufogógázokat és a városi szmog egyéb összetevőit.
Ez a felfedezés felvetette az ilyen anyagok városépítésben való széles körű alkalmazásának kérdését. Tanulmányok szerint a titán-dioxiddal bevont homlokzattól 2,5 m távolságra lévő levegő a városi átlagnál 70%-kal kevesebb különféle égésterméket tartalmaz. Vagyis a gyalogosok kevésbé szívják be a káros anyagokat, amikor elhaladnak az így kezelt épületek mellett.
Fontolóra veszik a fotokatalitikus cement felhasználásának lehetőségeit is az aszfalt utak burkolására. Kísérletként Milánó mellett, egy 300 méteres autópályaszakaszon használták. A mérések azt mutatták, hogy ennek az útnak az átlagos forgalmi terhelése mellett 1000 jármű/óra, a talajszinten a levegő nitrogén-oxid-tartalmának csökkenése 60%.
Egyes szakértők szkeptikusak voltak az Italcementi alkalmazottainak felfedezésével kapcsolatban: véleményük szerint csökkenteni kell a káros anyagok kibocsátásának szintjét, és nem kell elpusztítani az eredményt - szmog . Ezenkívül szinte minden katalizátor hajlamos idővel elveszíteni hatékonyságát. Amíg a tudósok megoldják ezt a problémát, mi megcsodálhatjuk a Dio Padre Misericordioso templom hófehér falait, amelyek csillognak a titán talajjal nem bevont betonlapok közötti varratokhoz képest.
És 2015-ben Milánóban készült el a modern építészet másik remeke, melynek homlokzata fotokatalitikus betonból készült, megalkotói a Nemesi & Partners fejlesztői voltak . Ennek a csodálatos építménynek az építését az olaszországi EXPO tudományos kiállítás 2015-ös megnyitójára időzítették . Érdekes építészete, a tetőn elhelyezett napelemek , amelyek teljes mértékben biztosítják az épület áramellátását, és a fő homlokzati anyag - fotokatalitikus beton - tökéletesen megszemélyesítették ezt a kiállítást, mint áttörést az építőiparban.
A fotokatalitikus betont olyan technológiával állítják elő, amelynek során katalizátor nanorészecskéket, titán-dioxidot (TiO2) adnak a betonkészítményhez . Ez az anyag felgyorsítja a fotokatalízis kémiai reakcióját , amely a betonfelületre eső napfény hatására megy végbe. Az eredmény a betonfelület „öntisztulása”.
A kutatások azt mutatják, hogy a fotokatalitikus betonok fotokatalitikus aktivitással rendelkeznek, és meg tudják tisztítani a levegőt például nitrogén-oxidoktól vagy illékony szerves vegyületektől. A cementhez titán-dioxid hozzáadása javítja a keletkező betonok mechanikai tulajdonságait. Ezen előnyök ellenére sajnos még mindig vannak hátrányok:
A fotokatalitikus betonok előnyei azonban, mint például a légköri levegő tisztítása a szennyeződéstől, a megnövekedett mechanikai és öntisztító tulajdonságok, a közeljövő építőanyagává teszik ezeket a betonokat. A titán-dioxid alapú betonok fotokatalitikus aktivitása az aktív felület rendszeres tisztításával a használat megkezdése után sok éven át fennmarad. A fotokatalitikus betonok hatékonyságának meghatározására szolgáló módszerek elemzése alapján meghatároztuk alkalmazásuk legjobb feltételeit, és következtetéseket vontunk le a fotokatalitikus betonok standard vizsgálati módszereinek alkalmazására vonatkozóan.
A fotokatalitikus betonok valós városi körülmények között való felhasználásának tényei az Orosz Föderáció területén nem ismertek. Csak laboratóriumi kísérletek ismeretesek a fotokatalitikus betonok terepi vizsgálatokban való felhasználásáról a hatékonyságuk megállapítására. A fotokatalitikus betonok 2016. évi felhasználásának és fejlesztésének kilátásaival kapcsolatban a GOST R 57255-2016 „Fotokatalitikusan aktív öntisztító betonok. Specifikációk" [1] , amelyet a Beton- és Vasbeton Kutató, Tervező és Technológiai Intézet dolgozott ki. A. A. Gvozdev a JSC NIC "Construction" strukturális alosztálya. A GOST R 57255-2016 szerinti vizsgálati módszerek nem vonatkoznak a fotokatalitikus betonok valós városi környezetben való felhasználásának hatékonyságának meghatározására.