Luchtvervuiling is vooral in steden een probleem. Er zijn al stoffen bekend die ongezonde stoffen uit de lucht halen, zoals titaandioxide. Nu komen onderzoekers uit onder meer Bologna, Cambridge en Eindhoven met een verbeterd materiaal. Een composiet van grafeen en titaandioxide haalt tot 70 procent meer NOx uit de lucht en tot 40 procent meer vluchtige organische stoffen.

Uit de uitlaten van benzine- en dieselauto’s komen verschillende schadelijke stoffen. Een belangrijke groep zijn de stikstofoxiden (NOx), verschillende verbindingen van stikstof met zuurstof. Overigens zijn veel dieselauto’s tien keer zo vies als het op NOx aankomt.

Stikstofoxiden zijn een bijproduct van alle verbrandingsprocessen. Ze komen dus niet alleen uit de uitlaten van de miljoenen auto’s, vrachtwagens, motoren en scooters in ons land, maar ook uit cv-ketels en de schoorstenen van de industrie en elektriciteitscentrales.
 

Astma

Stikstofoxiden zijn slecht voor de gezondheid van mensen. Ze kunnen astma veroorzaken en andere longziekten. Daarom proberen ingenieurs en wetenschappers manieren te bedenken om de vieze stoffen uit de lucht te halen.

De stof die daarvoor het meest wordt gebruikt is titaandioxide, een zogeheten fotokatalysator (een stof die onder invloed van licht dat erop valt, werkt als katalysator, een stof die een chemiche reactie laat verlopen zonder zelf opgebruikt te worden). Onder invloed van zonlicht dat daarop valt, zorgt deze stof ervoor dat andere stoffen in zijn buurt kunnen worden afgebroken. Om die reden wordt titaandioxide (TiO2) wel gebruikt in stoeptegels en straatstenen. De TiO2 zet de NOx in de lucht fotokatalytisch om in nitraatzouten die op de stenen terechtkomen. Als het vervolgens regent, worden die door het regenwater weggespoeld.
 

Grafeen

De onderzoekers produceerden het nieuwe materiaal door in een vochtige omgeving grafeen te maken uit grafiet (een vaste vorm van koolstof) in de aanwezigheid van nanodeeltjes van titaandioxide. Hierbij werd het nieuwe materiaal gevormd, een composiet van titaandioxide en grafeen. Het idee is dat het nieuwe materiaal in de toekomst wordt aangebracht op betonnen structuren of op straatstenen.
 

Lab

Zover is het nog lang niet. De wetenschappers hebben het nieuwe materiaal alleen nog maar getest in het lab. Hier waren de resultaten hoopgevend: het verwijderde NOx ongeveer 70 procent beter uit de lucht dan titaandioxide dat doet. Voor vluchtige organische stoffen namen de onderzoekers rhodamine B als model-stof. Van deze stof werd zo’n 40 procent meer uit de lucht gehaald dan titaandioxide doet.
 

Belofte niet ingelost

Dat zijn veelbelovende getallen, maar enige achterdocht is hier op zijn plaats. Voordat dit nieuwe composietmateriaal doet wat het belooft — de lucht in stedelijke omgevingen meetbaar schoner maken — is meer onderzoek nodig. Ook de stof titaandioxide heeft namelijk zijn belofte nog altijd niet helemaal ingelost. In het laboratorium werd duidelijk gemeten dat de witte stof vuiligheid uit de lucht haalt, maar de effectiviteit op straat is (nog) niet zo groot als werd gehoopt. Praktijkproeven laten wisselende resultaten zien, zo valt te lezen in dit artikel (pdf-bestand).
 

Horden

Als het grafeen-titaandioxide-composietmateriaal ook in een realistische situatie de lucht goed blijkt te reinigen, kan het mogelijk worden doorontwikkeld tot een commercieel verkrijgbaar product. Op weg daar naartoe zijn nog wel een paar horden te nemen. Een ervan is hoe het materiaal goedkoper en toch in constante kwaliteit te produceren is. Daarnaast is het nog de vraag hoe stabiel het materiaal op de lange termijn is; over perioden van meer dan een jaar.


Openingsfoto: Een plaat materiaal dat is behandeld met het nieuwe fotokatalytische composietmateriaal. Het paarse gedeelte is behandeld met een vervuilende stof. Rechts de situatie drie weken later: het vuil is afgebroken door de fotokatalysator. Foto: Italcementi