Avaliação do desempenho fotocatalítico de camadas betuminosas superficiais de pavimentos

Abstract

Uma possível solução para ajudar a resolver os problemas de poluição do ar pode estar cada vez mais próxima, recorrendo à nanotecnologia e à funcionalização de superfícies, que contribuem para a despoluição do ar. Já existe uma gama de trabalhos feitos sobre superfícies fotocatalíticas, que mostram avanços potenciais no que respeita às suas propriedades autolimpantes e purificadoras do ar. Na área da engenharia rodoviária foram recentemente exploradas as superfícies multifuncionais em pavimentos asfálticos. Isto torna-se interessante devido à elevada área ocupada pelas estradas, a qual pode ter um contributo considerável para o meio ambiente, assim como para a segurança dos utentes que a utilizam, devido ás características autolimpantes apresentadas na superfície do pavimento. Por esta razão, o presente trabalho tem como objetivo geral avaliar o desempenho fotocatalítico da camada superficial asfáltica de pavimentos rodoviários, modificados com micro e nanopartículas. Neste contexto, foram preparadas três soluções aquosas: nanopartículas de T𝑖O2, micropartículas de ZnO e uma combinação dos dois semicondutores. Estas foram depositadas sobre a superfície de substratos betuminosos pela técnica de aspersão. Após a deposição sobre os substratos asfálticos, estes foram caracterizados através de diferentes técnicas visando a avaliação de diferentes propriedades, assim como as ligações químicas através da espectroscopia de infravermelhos (FTIR), da caracterização morfológica e superficial por microscopia de força atómica (AFM), e por último foi avaliada a fotodegradação pela caracterização ótica de espectroscopia UV-Visível. Com base na análise dos resultados das técnicas aplicadas, conclui-se que a solução combinada (T𝑖O2+ ZnO) apresenta a estrutura do tipo abelha, o que significa que não provocou a degradação do betume asfáltico, ao contrário da solução só com ZnO. Além disso, o rendimento de fotocátalise mais elevado (cerca de 69%) foi obtido para solução combinada dos semicondutores, seguido pela solução de T𝑖O2 (64%) e pela solução de ZnO (57%). Desta forma conclui-se que os melhores resultados foram conseguidos para a solução aquosa combinada dos semicondutores.

The solution to help solving air pollution may be getting closer, using nanotechnology and the functionalization of surfaces, which contribute to air depollution. Currently there are already a few works about photocatalytic surfaces, which show potential advances regarding selfcleaning and air-purifying properties. Recently in the field of road engineering, multifunctional surfaces on asphalt pavements are being explored. This it is interesting due to the large area of asphalt roads contributing to the improvement of the environment, and to the driver´s safety. Therefore, the present investigation work has the objective to evaluate the photocatalytic performance of asphaltic superficial layers modified with micro and nanoparticles. In this context, three aqueous solutions with: T𝑖O2nanoparticles, ZnO micro particles and a combination of these two semiconductors were prepared. These solutions were deposited on the surface of the bituminous substrates by the spraying technique. After the modification, they were characterized through different techniques for the evaluation of different properties, the chemical bonds were analyzed by using the Fourier infrared spectroscopy (FTIR), the morphological and surface characterization was done by atomic force microscopy (AFM) and the photo degradation characterization was assessed through spectroscopy optical UV-Visible. The analysis of the results coming from those techniques allowed to conclude that the best results were achieved for the aqueous combined solution (T𝑖O2+ ZnO). This solution showed the bee-like structure, which means that it did not conducted to bitumen degradation, which happened to the solution with only ZnO. In addition, the highest photo catalysis performance (69%) was obtained for the combined solution of the semiconductors, follow by the T𝑖O2solution (64%) and the ZnO solution (57%). The overall best results were obtained for the combined aqueous solution of semiconductors.