Aplicações em materiais de construção exteriores

As investigações em materiais com capacidade de auto-limpeza baseados em dióxido de titânio revelaram que a capacidade de limpeza destes materiais é mais eficiente quando são expostos à luz solar e à água da chuva. Assim, as aplicações deste tipo de revestimento são mais eficientes quando utilizadas em materiais de construção exteriores, tais como azulejos, vidro, alumínio, polímeros, cimento, entre outros. Este tipo de materiais superhidrofílicos tem sido comercializado e aplicado no Japão desde o final da década de 1990.

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Como estimado pela TOTO, Ltd., pioneira na tecnologia de auto-limpeza, um edifício numa cidade japonesa coberto com revestimentos comuns deve ser alvo de intervenções de limpeza pelo menos de 5 em 5 anos para manter uma aparência aceitável, enquanto que um edifício com revestimento com capacidade de auto-limpeza deve conseguir permanecer limpo sem qualquer intervenção de manutenção ao longo de 20 anos, reduzindo drasticamente os custos de manutenção.

No Japão, milhares de edifícios altos têm sido cobertas com revestimentos com capacidade de auto-limpeza da TOTO, Ltd. No aeroporto internacional central do Japão, que abriu no ano de 2005 perto de Nagoya, foram utilizados mais de 20000 m2 de vidro com capacidade de auto- limpeza fabricado pela Nippon Sheet Glass CO. Materiais com capacidade de auto-limpeza têm sido amplamente empregues em armazéns, edifícios comerciais, estações de autocarros e comboios, infra-estruturas desportivas, entre outros. A PanaHome Company, um dos maiores produtores no Japão, tem comercializado “eco-casas” que utilizam revestimentos com capacidade de auto-limpeza como coberturas e janelas (Fujishima et al., 2008). Alguns exemplos da aplicação destes materiais em edifícios são mostrados na Figura 45.

Figura 45. Aplicação de materiais com capacidade de auto-limpeza no exterior de edifícios. (a) Imagem das Torres MM, em Yokohama, revestidas com azulejos autolimpantes. (b) Imagem do edifício Matsushita recoberto com vidro autolimpante. (c) Imagem de parede à prova de som com capacidade de auto-limpeza. (d) Casas ecológicas com vidros e azulejos autolimpantes. (e) Tecto autolimpante da Estação de Comboios de Motosumiyoshi (Fujishima

Na China, o Salão de Opera Nacional foi coberto com vidro com capacidade de auto-limpeza revestido por um filme de nanopartículas de TiO2 (Bai, 2005).

Um cimento branco com TiO2 (BiancoTX Millenium) foi utilizado para a construção de uma

escola em Mortara, Itália (completada em 1999), a Cité de la Musique em Chambéry, França (completada em 2000) e na Dives in Misericordia, uma igreja em Roma, Itália (completada em 2003) (Figura 46). Resultados experimentais em compósitos de cimento e TiO2 indicam que

estes materiais têm potencial para as características estéticas constantes ao longo do tempo, em particular a cor, mesmo em ambientes urbanos agressivos.

Figura 46. Igreja “Dives in Misericórdia”, Roma (Pacheco-Torgal and Jalali, 2011b).

Também têm sido desenvolvidas e aplicadas tintas cimentícias com fotocatalizadores em edifícios residenciais em Itália. Um aspecto particularmente interessante de compósitos de cimento e TiO2 é de que existe claramente uma sinergia entre os dois elementos que torna o

cimento um substrato ideal para a fotocatálise ambiental (Cassar, 2004).

Lee et al. (2010) estudaram janelas elastoméricas inteligentes com transparência óptica e propriedades de molhabilidade alternáveis. As janelas inteligentes possuem uma topografia de superfície que é ajustável por meio de esforços mecânicos e exibem não só alterações significativas em valores de transmitância e propriedades de molhabilidade, mas também capacidades de auto-limpeza e anti-reflexo. (Lee et al., 2010)

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Em geral o uso de superfícies com capacidade de auto-limpeza permite aos edifícios manter as suas características estéticas constantes ao longo do tempo e reduzir drasticamente os custos de manutenção (Liu and Jiang, 2012).

Uma comparação entre várias tecnologias ambientais referiu que o maior potencial de mercado está relacionado com a eficiência energética de edifícios. Além disso, um relatório recente mostrou que o mercado global da eficiência energética de edifícios vai crescer de 68 mil milhões de dólares em 2011 ultrapassando os 100 mil milhões de dólares em 2017.

Investigações na área da superhidrofilicidade foto-induzida mostraram que revestimentos à base de TiO2 podem contribuir para um arrefecimento das superfícies. As propriedades superhidrofílicas do TiO2 permitem obter arrefecimento através da aspersão contínua da superfície com uma quantidade reduzida de água. Com uma quantidade de água de 12 l/hora é possível formar uma pelicula de água com apenas 0.1mm de espessura numa área de 5m2_{. A}

Figura 47 apresenta uma simulação do sistema mostrando que é possível reduzir a temperatura interior do ar entre 2°C a 4 °C, o que se pode traduzir num decréscimo de 30% a 40% das necessidades de arrefecimento (Pacheco-Torgal and Jalali, 2011a).

Figura 47. Resultados simulados da temperatura da superfície num dia de sol (5 de Agosto) em Tóquio (Pacheco-Torgal and Jalali, 2011a).

A redução das necessidades de arrefecimento dos edifícios é de extrema importância, facto comprovado pelo aumento em 500% do número de aparelhos de ar condicionado nos últimos 20 anos e pelo aumento das necessidades energéticas de 6 TJ em 1990 para 160 TJ em 2010. O crescente aumento de pessoas a viver em ambiente urbano, estimado em 2 mil milhões de pessoas no ano de 2050, irá contribuir ainda mais para o aumento das necessidades energéticas, devido a fenómenos denominados “ilhas de calor urbano”. As alterações climáticas são outro factor que poderá vir a a resultar num aumento do consumo de energia por arrefecimento devido a um aumento das necessidades de arrefecimento em cerca de 20% no edifícios localizados nos trópicos e na mudança das necessidades de aquecimento para necessidades de arrefecimento em edifícios localizados em áreas com clima moderado (Pacheco-Torgal and Jalali, 2011a).