Photocatalyse : Différence entre versions

Version du 16 mai 2008 à 18:33

Définitions

Revêtement réalisant la photocalyse lui conférant des propriétés auto-nettoyantes et dépolluantes

La photocatalyse est le phénomène naturel dans lequel une substance, appelée photocatalyseur, accélère la vitesse d’une réaction chimique sous l’action de la lumière (naturelle ou artificielle).
Lors de cette réaction, le catalyseur n’est ni consommé ni altéré. Cette réaction présente beaucoup de similitude avec la synthèse chlorophyllienne.

En utilisant l’énergie lumineuse, l’eau et l’oxygène de l’air, les photocatalyseurs engendrent la formation de molécules très réactives (appelées radicaux libres), capables
de décomposer certaines substances, organiques et inorganiques, présentes dans l’atmosphère et parfois nocives, en composés totalement inoffensifs par oxydo-réduction.

Caractèristiques techniques

La photocatalyse par le dioxyde de titane

Le catalyseur le plus utilisé est le dioxyde de titane TiO2) car thermodynamiquement stable, non toxique et économique.
En exposant ce catalyseur et semi-conducteur à la lumière comportant un composant UV, une activation a lieu. Cette énergie peut à son tour enclencher d’autres processus, tels que des réactions redox et des transformations moléculaires, avec des matières présentes dans l’atmosphère environnante.

La réaction photocatalytique a lieu à la surface du matériau et se déroule en plusieurs phases. Par l’action de la lumière du soleil sur le semi-conducteur (TiO2) se forment des paires électron-trou. Ces électrons-trous peuvent ou bien se recombiner, ou bien rester séparés par l’adsorption d’autres matières à la surface (polluants). Des réactions d’oxydation et de réduction peuvent ensuite se produire entre les électrons capturés et les polluants adsorbés. La photocatalyse hétérogène utilisant du TiO2 comme photocatalyseur minéralise un très large éventail de composés organiques (alcanes, alcènes, alcools, pesticides, etc.). Il est également possible de réduire ou d’oxyder plusieurs autres produits (NOx, bactéries, virus, pollens, acariens, etc.). La vitesse à laquelle ces réactions ont lieu dépend de l’intensité de la lumière, de la quantité de TiO2 en surface et de la durée du contact entre le TiO2 et les matières présentes dans l’air.

Exemples d'applications

Mur anti-pollution à la hauteur de la porte des Lilas à Paris

• Mur anti-pollution à la hauteur de la porte des Lilas à Paris

Le mur est fabriqué en bois de béton, un matériau fait à partir de ciment et de copeaux de bois recyclé. Très léger et alvéolé, ce matériau est un excellent isolant acoustique. Mais dans le cas de ce mur, les alvéoles contiennent en plus du dioxyde de titane. Appelé Noxer, ce revêtement est particulièrement efficace lors des pics de pollution, car son action est instantanée. Lors des tests de laboratoire, on arrive à éliminer 90% des oxydes d'azote en milieu fermé et 15 à 20% à l'air libre.

• Le béton dépolluant

La société Calcia a mis au point une gamme de béton à base de d’oxydes de titane. Son application en milieu urbain viserait à réduire les concentrations en NOx, entre 20% et 80% à l'intérieur des rues. C'est en 1999 que la construction de l’Eglise Dives in Misericordia de Rome (L'Eglise du Jubilé) par l’architecte Richard Meier a donné lieu à la première mise en œuvre d’un béton autonettoyant par l’utilisation d’un ciment à effet photocatalytique. D'autres chantiers, notamment en France, allaient suivre.

• Un enduit photocatalytique

La société NANOFRANCE Technologies est spécialisée dans la recherche et le développement de revêtements de protection issus des dernières découvertes mondiales en nanotechnologie. Cette société a récemment mise au point un revêtement photocatalytique transparent et inodore contenant du dioxyde de titane. Celui-ci a donc des propriétés dépolluantes et autonettoyantes et est applicable sur de nombreux types de surfaces.

Avantages/Inconvénients

Avantages

Des propriétés anti-polluantes

L'oxygène actif provenant de cette réaction photocatalytique est capable de décomposer et détruire:

• La pollution ainsi que les composés organiques volatils (COV)
  
• Les gaz NOx (échappement des véhicules et usines)
  
• Les odeurs humaines, animales et chimiques
  
• Les bactéries, virus, microbes
  
• Les moisissures, algues, champignons
  
• Les allergènes tels que pollens, acariens, etc.
  

Des propriétés autonettoyantes

Les produits formés par les réactions d'oxydo-réduction peuvent être évacués par les eaux de pluie et/ou passer dans l’atmosphère. Les surfaces à base de dioxyde de titane sont ainsi efficacement nettoyées.

Une efficacité de longue durée

Le TiO2 même ne participe pas à la réaction et ne se décompose donc pas. Tant qu’il est en contact avec la lumière et les polluants, il reste stable et efficace.

Inconvénients

Le procédé à besoin de lumière pour se réaliser

Exploitation maintenance

Coût

Les coûts varient beaucoup en fonction de la nature du produit. Dans l’ensemble, le surcoût induit par un procédé à base de d’oxydes de titane dans un matériau comme le ciment ou la peinture est raisonnable et peu dans certains cas être rapidement rentabilisé. Par exemple un béton photocatalytique allongerai significativement le délai entre les opérations de ravalements, de maintenance et de nettoyage des bâtiments.

Règlementation

Récemment, le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) a déterminé que le dioxyde de titane est un cancérogène du groupe 2B (" susceptible d'être cancérogène pour l'humain "). Cependant, les effets cancérigènes du dioxyde de titane ne se manifestent qu'à partir d'une certaine concentration de particules dans l'air. C'est pourquoi, dans le cas de matériaux solides, il suffit que des tests scientifiques démontrent que le dioxyde de titane est inextricablement lié et que, dans des conditions normales d'usage ou lors de situations d'urgences prévisibles, il ne peut pas être libéré dans l'air et constituer un risque d'exposition à du dioxyde de titane inhalable.