Качество воздуха в городах Европы, и в том числе Германии, представляет существенную проблему. Помимо мелких частиц воздух этих городов содержит оксиды азота (NOx), а также летучие органические соединения, что заметно снижает его качество.

В частности, вдыхание диоксида азота (NO₂) может отрицательно сказываться на состоянии дыхательных путей человека. Установлено, что длительное вдыхание воздуха, содержащего NO₂ в количестве 10-80 мкг/м₃  способствует более частым заболеваниям дыхательных путей (кашель, бронхиты, легочные заболевания).

Особой опасности подвергаются люди, живущие в районах с интенсивным автомобильным движением. В этом случае их организм подвергается воздействию оксидов азота в сочетании с летучими органическими соединениями, образующих в слоях воздуха, близких к поверхности земли, прекурсоры озона, которые отрицательно влияют на здоровье людей.

К настоящему времени в ЕС издан ряд директивных документов, устанавливающих предельное содержание в воздухе NO². В частности, на 2009 г. установлены следующие показатели содержания в воздухе NO²: среднегодовое - 42 мкг/м³, среднее в течение 1 ч – 210 мкг/м³. В 2010 г. эти показатели должны составить соответственно 40 и 200 мкг/м³.

К настоящему времени достижение этих показателей невозможно в районах городов с интенсивным движением транспорта, даже при условии, что все автомобили будут соответствовать стандарту EURO 4. Меры, направленные на снижения уровня загрязнения воздуха и предпринимаемые администрациями городов, включают, в частности, улучшение транспортных потоков, развитие местного и регионального общественного транспорта, запрет на использование во внутренних зонах городов автомобилей, специфически загрязняющих окружающую среду.

Одним из способов защиты от загрязнения окружающей среды является применение фотокаталитически активного цемента TioCem®, предложенного специалистами фирмы «HeidelbergCement», Германия.

Многие соединения, в том числе загрязняющие воздух, разрушаются под действием света, в частности, ультрафиолетовых лучей. В естественных условиях этот процесс, называемый фотолизом, протекает очень медленно. Скорость реакции может быть повышена за счет использования фотокатализаторов, на поверхности которых образуются соединения с высокой реакционной способностью, могущие окислять органические и неорганические загрязнители воздуха, в том числе содержащиеся в воздухе оксиды азота (NO и NO₂).

Специалистами технологического центра фирмы «HeidelbergCement» выявлено, до какой степени возможно снижение концентрации оксидов азота в воздухе при использовании цемента TioCem®. При проведении исследований использовалась аппаратура, специально разработанная для указанной цели. Ее применение позволяет варьировать различные параметры, в том числе скорость потока воздуха, интенсивность освещения, концентрацию в воздухе оксидов азота, воспроизводя, таким образом различные натурные условия окружающей среды. Испытаниям подвергались элементы дорожного покрытия, на поверхность которых наносился состав, содержащий цемент TioCem®.

Установлено, что содержание оксидов азота в потоке воздуха над испытуемыми элементами дорожного покрытия снижалось на 70 % по сравнению с начальным уровнем, составлявшим 1000 частей на миллиард, и было эквивалентно интенсивности их разрушения 2,5 мг/(м2.ч). При начальном содержании в воздухе оксидов азота в количестве 3000 частей на миллиард интенсивность их разрушения составляла 4,5 мг/(м².ч), что соответствовало снижению их содержания в воздухе на 55 %.

Установлено также, что активность фотокаталитического процесса зависела от качества поверхности испытуемых элементов дорожного покрытия. В частности, над поверхностью элементов, подвергавшихся пескоструйной обработке, оксиды азота разрушались в большей степени, чем над поверхностью необработанных элементов.

В целом в натурных условиях влияние различных параметров на содержание оксидов азота в воздухе, например, погодных условий и интенсивности транспортных потоков, трудно определить, в то время как в лабораторных условиях можно выделить некоторые параметры, чтобы продемонстрировать воздействие фотокаталитического активного цемента на содержание в воздухе указанных оксидов.

В июле 2008 г. в Стокгольме, Швеция, были проведены натурные испытания, в процессе которых на одной из улиц города были размещены две одинаковые камеры, изготовленные из материала, через который мог проникать видимый свет и ультрафиолетовое излучение. В одной из камер имелась поверхность со слоем известково-цементного раствора на основе цемента TioCem®. Обычный воздух поступал в камеры и затем в газоанализатор для определения содержания в нем оксидов азота. Установлено, что при прохождении воздуха через камеру, где был использован цемент TioCem®, содержание в нем NO2 в течение суток снижалось в среднем на 40-70 %.

В ноябре 2007 г. проведены натурные испытания бетонной кровельной черепицы Climalife с покрытием на основе цемента TioCem®. Испытания проводились в соответствии со стандартом ISO 22917, Part 1. В ходе испытаний анализу подвергалась смесь комнатного воздуха и оксидов азота, поток которых направлялся над поверхностью черепицы с покрытием. Установлено, что интенсивность разрушения NO составляла 1,6 мг/(м².ч).

Применение черепицы Climalife для устройства кровель средней площадью 200 м² (в обычных отдельных домах) дает возможность исключить эмиссию оксидов азота из систем центрального отопления, в результате чего может улучшиться качество воздуха. При этом следует учитывать, что ежегодно в Германии бетонная черепица используется для устройства 30 млн. м² кровель.

Фотокаталитически активный цемент TioCem® пригоден не только при производстве бетонной кровельной черепицы. В принципе, возможно его применение при производстве любых бетонных изделий, в том числе элементов мощения, элементов, предназначенных для устройства шумозащитных экранов, и др. Бетонные изделия, изготовляемые с использованием рассматриваемого цемента, рекомендуется применять в общественных местах со значительным скоплением людей, например, на станциях, в школах и др.

Бетонные изделия, содержащие белый цемент TioCem®, недавно были впервые применены в Великобритании. В частности, такой цемент в сочетании с заполнителем из мрамора был применен при изготовлении бетонных элементов, предназначенных для оформления двух садов на выставке цветов в Челси.

В Италии применение элементов мощения, содержащих фотокаталитически активный цемент TX Active® (обозначение фотокаталитически активных строительных материалов, используемое в странах Европы) производства фирмы «Italcementi», дало возможность понизить содержание оксидов в воздухе на одной из улиц в Бергамо в течение 8 ч на 26-56 %.

Во Франции также начато применение фотокаталитически активного цемента.

В Германии свойства цемента TioCem® определены стандартом DIN EN 197. Фотокаталитическая активность бетонных изделий, изготовленных с его применением, регулярно контролируется специалистами технологического центра фирмы «HeidelbergCement».

Ряд стандартов, определяющих свойства и применение фотокаталитически активного цемента, разработан в Италии, в том числе стандарт UNI 11247, устанавливающий лабораторный метод определения интенсивности разрушения оксидов азота.

Применение, долговечность и другие характеристики цемента TioCem® аналогичны характеристикам обычного цемента. Его производство и применение не требуют специальных условий. Данные, полученные при испытаниях элементов мощения, содержащих такой цемент, на морозостойкость, стойкость к воздействию солей-антиобледенителей, износостойкость, соответствуют требованиям стандартов Германии.

 C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка цемента можно познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков   «Рынок цемента в России».

В.А. Беренфельд

www.newchemistry.ru