Photocatalyse
Sommaire
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
Dans le cas des enduits photocatalytiques, 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. Les produits formés peuvent être évacués par les
eaux de pluie et/ou passer dans l’atmosphère.
La surface est ainsi efficacement nettoyée, on parle de surfaces autonettoyantes. 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. 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
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.
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
- 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.
