In Italia è custodita la maggior parte dell intero patrimonio civile, storico artistico mondiale. Sono stati censiti sul territorio nazionale oltre

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1 In Italia è custodita la maggior parte dell intero patrimonio civile, storico artistico mondiale. Sono stati censiti sul territorio nazionale oltre beni culturali (Carta del Rischio, ICR 1996). In questi ultimi decenni, il patrimonio storico -artistico ha, in generale, subito un degrado maggiore rispetto a quello cui si è assistito in passato, tanto da indurre a ritenere l inquinamento atmosferico una delle più importanti concause di tale processo. Il degrado di un opera d arte inizia subito dopo la sua realizzazione e la velocità con cui procede dipende da fattori sia naturali che antropogenici Questo processo è progressivo e irreversibile anche se i tempi e le modalità di impatto differiscono sia in funzione del tipo di materiale che dell agente fisicochimico coinvolto. La velocità di alcune reazioni coinvolte nel degrado dei monumenti viene incrementata della presenza di numerosi composti con azione di catalizzatori, come metalli pesanti e particelle carboniose1. Queste ultime sono la causa sia dell accelerazione del processo di formazione e distacco delle croste nere sulla superficie dei monumenti lapidei che del danno estetico (annerimento) della superficie lapidea. Lo studio del fenomeno è reso complesso per le difficoltà nel separare gli effetti dei vari agenti di degrado poiché nessun fattore agisce singolarmente. L effetto di ognuno viene influenzato dalla presenza concomitante degli altri; quindi l esposizione ad un fattore può rendere il materiale maggiormente suscettibile alla successiva azione degli altri. L effetto osservato è quindi il frutto di una sinergia di più fattori. Le principali cause di degrado a cui sono generalmente soggetti i materiali, possono avere due differenti origini: quella naturale (come il gelo, la cristallizzazione salina, il microclima e gli sbalzi termici) e quella antropica rappresentata principalmente dall inquinamento atmosferico. L inquinamento atmosferico esplica la sua attività degradativa modificando le proprietà chimiche, fisiche e biologiche dell aria ed inducendo alterazioni più o meno gravi agli esseri viventi ed ai manufatti esposti alla sua azione. L impatto dell inquinamento atmosferico sui materiali inerti quali i monumenti è ingente ed irreversibile, a causa della mancanza di sistemi di autodifesa e smaltimento dei tossici, che sono invece presenti negli esseri viventi. La legislazione italiana riguardante le problematiche relative all inquinamento atmosferico è attualmente mirata alla sola tutela della salute umana e degli ecosistemi naturali e non tocca minimamente la salvaguardia del patrimonio artistico. Nel settore dei beni culturali, in Italia e in Europa, non esistono normative ed enti specificatamente preposti alla validazione di prodotti e metodi utilizzati negli interventi conservativi. Questo perché la complessità di un intervento conservativo che deve tener conto del materiale costituente il bene, del suo stato di conservazione, dell ambiente in cui esso si trova, e infine dei prodotti e dei metodi di utilizzati, costituisce un

2 sistema di grande complessità che difficilmente può rientrare in una normativa generale con numericamente definiti limiti di accettabilità. Esistono tuttavia norme e raccomandazioni che indicano i requisiti richiesti per tali metodi e prodotti. In particolare ricordiamo la raccomandazione UNI-Normal 20/85, una raccomandazione che risale all anno 1985 ma che nelle sue linee fondamentali viene ancor considerata un importante punto di riferimento. In essa nella parte generale si ricorda infatti che La valutazione non ha mai un valore assoluto, ma rappresenta comunque un modo oggettivo di confronto tra materiale trattato e non trattato e tra prodotti diversi e perla sua delicatezza va affidata soltanto adesperti scientifici con specifica esperienza nel settore della conservazione". Tale norma fu il frutto dei lavori della commissione Normal, che fu istituita nel 1984 in Italia congiuntamente dal C.N.R. (rappresentato dai tre Centri di Roma, Milano e Firenze ora accorpati nell Istituto Conservazione Valorizzazione Beni Culturali) e dall IsCR del Ministero BB.CC., allo scopo di mettere a punto e unificare il lessico, i metodi per lo studio delle alterazioni dei materiali lapidei e per il controllo dell'efficacia dei trattamenti conservativi dei manufatti di interesse storico artistico. Nel giugno del 1996 è stata firmata una convenzione tra il CNR, il Ministero per i Beni Culturali e Ambientali e l Ente Italiano di Unificazione (UNI) per l attivazione di "una collaborazione finalizzata alla elaborazione comune di norme tecniche, valide a livello nazionale ed idonee ad essere proposte a livello europeo per la creazione di un corpo normativo armonico nel campo del recupero e del restauro. Da tale data vengono prodotti documenti che hanno valore di norma per l Italia e vengono ad essere siglati UNI-NORMAL - Beni Culturali. In data 12l02l2003 su proposta della Commissione UNI-NORMAL si è costituito il Comitato Tecnico Europeo Conservation of cultural property", CEN/T C 346. Tra le sostanze inquinanti, quelle considerate maggiormente aggressive sono [2]: l anidride carbonica (CO2); l anidride carbonica è un componente naturale dell atmosfera e non è generalmente considerato un inquinante. In questi ultimi anni la concentrazione di CO2 è andata costantemente aumentando a causa dell intensificarsi dei processi di combustione di combustibili fossili, adottati nel riscaldamento domestico e nei processi industriali. I manufatti lapidei di tipo calcareo o le arenarie a cemento calcareo sono sensibili alla presenza di acqua leggermente acidulata a causa della CO2, che provoca effetti di dissoluzione della matrice costitutiva.

3 I composti dello zolfo (SOx); lo zolfo è un elemento relativamente abbondante e che ha un ruolo importante nei cicli biogeochimici. Nell atmosfera è presente principalmente come anidride solforosa (SO2), acido solfidrico (H2S) e solfati (SO4 =) presenti negli aerosol. Le principali sorgenti antropogeniche dello zolfo sono i processi di combustione che riguardano i combustibili solidi e liquidi fossili (carbone e petrolio) ed i processi di fusione di minerali non ferrosi. In tutti questi processi lo zolfo, contenuto come impurezza o come solfuri, viene ossidato a biossido di zolfo (SO2). La presenza del biossido di zolfo nell atmosfera è la causa principale dei processi di solfatazione (formazione di gesso = solfato di calcio biidrato facilmente dilavabile dalle piogge), che interessano principalmente le superfici dei materiali lapidei e bronzei e che portano alla degradazione ed alla parziale perdita del materiale superficiale dell opera. Ossidi di azoto (NOx); con il termine di ossidi di azoto si intendono tutti i composti tra l azoto e l ossigeno nei vari stati di ossidazione; questi si formano in tutti i processi di combustione ad alte temperature. In generale gli ossidi di azoto si ossidano nell atmosfera ad acido nitrico (HNO3) che esplica la sua azione corrosiva depositandosi sulle superfici dei materiali. Il particolato atmosferico (in particolare le particelle carboniose prodotte dalla combustione di combustibili fossili) può depositarsi e quindi danneggiare manufatti lapidei, bronzi, quadri ed affreschi. Possono rientrare in questa definizione anche gocce d acqua di soluzioni o sospensioni acquose, mescole di particelle fini solide o liquide in sospensione nell aria, originate dalla dispersione in atmosfera di materie solide o liquide (ad esempio temporali di polvere o spray marino) oppure dalla condensazione di gas (ad esempio nelle emissioni industriali). E possibile trovare nell atmosfera particelle carboniose di dimensioni variabili (da inferiore - impianti per il riscaldamento domestico ad olio combustibile. Questo tipo di particelle di dimensione variabile sono state spesso ritrovate quali componenti delle croste nere che ricoprono i monumenti. La deposizione di particolato sulle superfici delle opere di interesse storico - artistico non costituisce un semplice fenomeno di assorbimento sulla superficie, in quanto le polveri vengono spesso cementate in un processo fisico-chimico che include la deposizione di un velo d acqua e reazioni chimiche fra il materiale e gli acidi contenuti in questa soluzione corrosiva, divenendo così parte integrante del

4 materiale; tali reazioni oltre che avvenire in superficie possono anche interessare strati più profondi del materiale. Le sostanze che sono in grado di deteriorare un opera quindi possono provenire ed essere emesse da fonti diverse, in particolare: processi di combustione in ambito industriale e domestico che generano inquinanti aeriformiquali anidride carbonica, biossido di zolfo, particelle carboniose. traffico veicolare (produzione di ossidi di carbonio, azoto e zolfo, particolato, polveri provenienti dall usura di manti stradali, di pneumatici ed idrocarburi incombusti) lavorazione dei manufatt in processi industriali e combustioni dei rifiuti che immettono nell atmosfera vapori di solventi organici, anidride solforica, acido cloridrico, ossidi di azoto, idrocarburi incombusti e particolato. 1.2 Azione ed effetti degli inquinanti sul materiale lapideo Un manufatto a differenza di un sistema biologico, che spesso è in grado di modificare l habitat in suo favore o magari di spostarsi, non è dotato di meccanismi di smaltimento o di eliminazione delle sostanze inquinanti con le quali viene a contatto. Per tale ragione in un manufatto si assiste in breve tempo all accumulo di tali sostanze. Le alterazioni osservate dovute ai fattori ambientali (primo fra tutti la presenza di inquinanti) che contribuiscono al deterioramento del monumento possono essere suddivise nelle seguenti classi: - l erosione cioè la perdita di materiale lapideo che viene così pian piano consumato - l annerimento (o per meglio dire sporcamento) determinato dal deposito delle particelle carboniose sulla superficie del monumento. - lo stress fisico - la contaminazione biologica a) Erosione L azione dei fattori ambientali quali pioggia, vento, sole ecc, unitamente agli inquinanti presenti nell atmosfera sono i responsabili della perdita e dell allontanamento di materiale lapideo dalla superficie del monumento; questo fenomeno viene definito come erosione. Attraverso l applicazione della formula di Lipfert 2 (Lipfert, 1989) [3], è stato possibile quantificare la perdita di materiale nell unità di tempo (mm/anno).

5 Attraverso tale formula si è potuto valutare l influenza dei singoli fattori sulla perdita di materiale, nel caso specifico in studio, pietra calcarea. L indice di erosione (I erosione), che si può in questo modo determinare, viene così a dipendere dalla somma di tre differenti effetti: effetto del dilavamento (potere solubilizzante della pioggia) effetto dell inquinamento (per inquinanti acidi presenti nelle precipitazioni) effetto costa (per aerosol marino) b) Annerimento Le particelle carboniose prodotte durante i processi di combustione, depositandosi sulla superficie del manufatto, sono responsabili dello sporcamento del materiale lapideo osservato in special modo nelle aree urbane. c) Stress fisico Anche i fattori associati alla porosità e alla struttura dei materiali, sono in grado di influire sulle interazioni fra il materiale e l ambiente circostante. Per tale motivo è stato anche introdotto il cosiddetto stress fisico, valutato attraverso alcuni parametri quali: 1. tempo di inumidimento valutabile come periodo annuo in cui l umidità relativa è superiore all 80% 2. la frequenza di oscillazione della temperatura ambiente attorno a 0 C 3. gelività del materiale3 d) Contaminazione biologica Ai tre parametri considerati, si affianca inoltre un nuovo indicatore che tiene conto dell effetto degli agenti biologici sul monumento: l indice di contaminazione biologica. Attraverso questo indicatore è possibile infatti conoscere il grado di colonizzazione, ad esempio ad opera di organismi quali funghi, licheni e muschi, del materiale che costituisce il monumento o opera d arte. Tali organismi contraggono stretti rapporti con il substrato, e la loro azione biodeteriogena viene esplicata tramite due meccanismi: il primo di tipo puramente meccanico, dovuto alla penetrazione di apparati di sostegno specializzati con i quali essi si fissano al substrato (rizine, rizoidi, ecc.), il secondo meccanismo è invece di natura chimica-corrosiva ed è attribuibile alle sostanze acide rilasciate nell ambiente. Tali composti sono infatti in grado di sciogliere o comunque rendere solubile il materiale lapideo che viene poi dilavato con facilità dalla pioggia.

6 Per conoscere il grado di colonizzazione del materiale da parte dei microrganismi si preleva un campione superficiale di sedimento e si dosa la quantità di ATP (adenosina-tri-fosfato) sulla superficie del monumento. Questa molecola rappresenta la fonte primaria di energia metabolica nei sistemi biologici e risulta quindi proporzionale alla quantità di organismi, microrganismi e quant altro possa colonizzare la superficie di un manufatto. IL BIOSSIDO DI TITANIO Il biossido di titanio (TiO2) è un ossido semiconduttore dotato di una elevata reattività per cui può essere chimicamente attivato dalla luce solare.esso, infatti, attraverso l assorbimento diretto di fotoni incidenti, può partecipare a processi fotochimici di superficie. Questa forte attività fotocatalitica, dovuta alle sue caratteristiche chimiche e fisiche, è stata oggetto di numerosi studi già a partire dal 1972 in Giappone, ma il processo di analisi si è intensificato soprattutto negli ultimi anni. In particolare il TiO2 è risultato il catalizzatore più efficace, rispetto ad altri impiegati, nella degradazione di molti contaminanti di interesse. L importanza pratica del biossido di titanio è dimostrata dal suo utilizzo in processi elettro-chimici e come pigmento per pitture e polimeri. Le proprietà ottiche ed elettroniche del TiO2 hanno numerose applicazioni nei sensori di gas, nei rivestimenti antiriflettenti per celle solari e nei processi di conversione dell energia foto-chimica. Il biossido di titanio esiste in tre diverse strutture cristalline (rutilo, anatasio e brookite) e in fase amorfa. La brookite ha una struttura ortorombica,le altre due forme invece hanno una struttura tetragonale contenente tre ottoedri distorti, in particolare la struttura tetragonale del rutilo contiene due molecole di TiO2 per cella primitiva. Il rutilo e l anatasio sono le forme più diffuse in natura. Le maggiori differenze strutturali tra le diverse forme sono nel numero di ottaedri condivisi, cioè due nel rutilo, tre nella brookite e quattro nell anatasio. Il rutilo è la forma cristallina più stabile termodinamicamente ed è la più usata industrialmente mentre l anatasio è metastabile e delle tre forme è quella più attiva come fotocatalizzatore e quindi quella più usata tecnologicamente. Misure di assorbimento ottico hanno dimostrato che l anatasio ha una soglia di assorbimento più alta del rutilo. In particolare, per il rutilo l energy gap Eg è pari a 3.03 ev, per l anatasio è pari a 3.18 ev. Il rutilo ha una densità di 4,2g/cc, l anatasio di 3,9g/cc. Grazie alla sua capacità di combinare l alto indice di rifrazione con l alto grado di trasparenza nella regione dello spettro visibile, l ossido di titanio è il migliore semiconduttore studiato nel campo della conversione chimica e

7 dell immagazzinamento dell energia solare nonostante il fatto che assorbe solo il 5% della radiazione solare incidente. Infatti confrontando l indice di rifrazione del rutilo e dell anatasio con quello di altri materiali si evince che tanto più grande è la differenza tra l indice del materiale e quello dell aria, tanto maggiore sarà la riflessione della luce. L indice di rifrazione (n) è definito come il rapporto tra la velocità della luce nel vuoto e nel materiale e per il rutilo vale 2,76 mentre per l anatasio vale 2,52. Riassumendo le caratteristiche della titania sono : - trasparenza nella regione del visibile; - alta porosità; - alta affinità superficiale; - bassi costi e facile produzione in grandi quantità; - inerzia chimica, non tossicità, biocompatibilità - non alterazione della cromia -traspirazione del supporto - reversibilità -disinquinante -alto potere biocida,antivirale EFFETTI DELLA FOTOCATALISI I meccanismi di fotocatalisi descritti precedentemente conferiscono ai materiali contenenti biossido di titanio diverse proprietà: purificazione dell aria si ottiene una concreta riduzione delle sostanze organiche e inorganiche provenienti dall attività umana fabbriche, automobili, riscaldamento domesticocausa dell inquinamento atmosferico; azione deodorante si decompongono gas tossici organici che sono fonte di malesseri domestici (tioli/mercaptani, aldeide formica e odori da crescite fungine); azione antimicrobica i batteri e i funghi che attaccano le superfici sono eliminati grazie al forte potere ossidante del fotocatalizzatore (Escherichia coli, Staphylococcus, ecc.). La fotocatalisi in realtà non uccide le cellule dei batteri, ma le decompone. Si è scoperto che l effetto antibatterico della titania risulta essere più efficace di qualsiasi altro agente antimicrobico, perché la reazione fotocatalitica lavora anche quando ci sono cellule che coprono la superficie e quando i batteri si stanno attivamente propagando;

8 azione anti-nebbia, autopulizia materiali una superficie rivestita con titania mostra una totale mancanza di repellenza all acqua. Con questa proprietà, ad esempio, uno specchio in un bagno non si annebbierà con il vapore dell acqua, per la super-idrofilicità del TiO2. L acqua prende la forma di uno strato sottile altamente uniforme, che impedisce l annebbiamento. La maggior parte delle mura esterne dei palazzi viene sporcata dai gas di scarico dei veicoli e da microrganismi, la cui crescita è favorita dall accumuli di grassi e polveri. Se queste superfici sono rivestite di materiale fotocatalitico, lo sporco sarà lavato via con la pioggia e saranno, così, preservate le caratteristiche estetiche dei manufatti. Un altra applicazione è quella di rivestire i materiali da costruzione con fotocatalizzatori per rimuovere gli inquinanti intorno alle costruzioni alle strutture e ai beni monumentali. Questo metodo che può essere chiamato passive air purification, può pulire l aria dell ambiente sotto la luce solare, con energia minima e, quindi, con un risparmio di lavoro. Il patrimonio civile, monumentale e culturale è rappresentato da tutti quei manufatti,edifici storici,e sotto tutela dalle varie Soprintendenze che rappresentano una testimonianza delle tradizioni e della cultura di una popolazione,ed in quanto tali devono essere conservati e mantenuti per le generazioni future. Le innovazioni nanotecnologiche nei Beni Culturali negli ultimi anni si stanno ampliando sempre più pur trattando per ora ambiti ancora limitati. Un interessante applicazione delle nanotecnologie è sicuramente legata alle possibilità offerte dai materiali fotocatalitici per l abbattimento di sostanze inquinanti e degli attacchi biologici. Le esigenze da cui nasce questa necessità sono di diversa natura; infatti, oltre agli effetti primari che l inquinamento provoca sulla salute umana, non si possono sottovalutare le conseguenze che si manifestano direttamente sul patrimonio ambientale e culturale, in particolare nel contesto urbano dove l inquinamento atmosferico è una delle principali cause di degrado. L obiettivo della sintesi e caratterizzazione di materiali fotocatalitici a base di biossido di titanio è il preambolo per lo studio di applicabilità di un prodotto per l abbattimento di VOC (sostanze organiche volatili) e NOX (ossidi di azoto) e biodeteriogeni(muschi,muffe,licheni ecc..) mediante fotocatalisi con biossido di titanio (TiO2). Uno dei settori primari della conservazione dei beni culturali si occupa del degrado dei materiali lapidei, naturali ed artificiali, causato dall attività degli inquinanti atmosferici e da organismi viventi, detti biodeteriogeni. Il

9 biodeterioramento è l attacco che subiscono i beni culturali da parte di organismi animali e vegetali (batteri, funghi, muschi, licheni, piante superiori, ecc) che attecchendo sul manufatto accelerano o innescano processi di deterioramento. Le alterazioni di origine biologica si manifestano con fenomenologie assai diverse in relazione agli organismi presenti, alle caratteristiche ambientali, alle caratteristiche del substrato e al suo stato di conservazione. I biodeteriogeni possono causare danni sia di tipo chimico che fisico: il degrado di tipo chimico è dovuto all effetto dei prodotti metabolici degli organismi che possono indurre modificazioni chimiche e strutturali dei materiali costituenti; il danno di tipo fisico-meccanico è legato alla penetrazione, all interno del materiale, di cellule microbiche o di parti strutturali, quali ad esempio gli apparati radicali delle piante. Le strategie d intervento per eliminare o limitare lo sviluppo biologico possono essere realizzate sia con metodi diretti, volti alla devitalizzazione degli organismi che hanno colonizzato il materiale, sia con metodi indiretti mirati a prevenire l instaurarsi di attacchi biologici sul materiale; quest ultimo obiettivo viene oggi ottenuto utilizzando sostanze chimiche (biocidi) che possono inibire le colonizzazioni biologiche delle superfici svolgendo una funzione citotossica. Allo stato attuale, durante i diversi momenti del restauro si fa uso di sostanze chimiche e di prodotti che prevedono l impiego di solventi organici, in qualità e quantità differenti in base alla superficie su cui si opera, ma comunque caratterizzati da una certa tossicità per la salute umana e con l oggettiva difficoltà di stabilire a priori il comportamento chimico-fisico delle sostanze che vengono utilizzate, che dipende dalla loro natura e dallo stato fisico in cui si trovano, con danni collaterali alle opere d arte. Tali effetti si differenziano a seconda dell impiego di solventi organici o di soluzioni acquose acide o basiche o di polveri di natura organica naturale o sintetica o di natura inorganica utilizzate. Per tutti questi motivi è ormai da tempo condivisa l idea di considerare obsoleti i prodotti biocidi ed orientarsi verso metodi alternativi per compiere gli interventi di conservazione da degrado biologico nel restauro dei beni artistici. L utilizzo di sistemi protettivi contro la crescita biologica che non siano tossici e che possano ridurre i danni alle superfici di pregio sono fortemente correlati all elevato sviluppo che si è avuto negli ultimi anni nel settore delle nanotecnologie. Le applicazioni attuali nel campo delle nanotecnologie sono principalmente legate allo sviluppo di nuovi materiali dalle caratteristiche multifunzionali. E' interessante notare come in un senso più ampio della definizione di nanotecnologia, nell industria ad esempio dei semiconduttori, già da decenni si studiano e si implementano tecniche al limite del nanometro. Diversi nanocomposti vengono oggi già utilizzati nel settore della conservazione dei Beni Culturali in alcune fasi di consolidamento dei manufatti lapidei, come la nano silice, o come limitanti nello sviluppo o nel deposito di sostanze organiche, come il nano biossido di Titanio.

10 Le proprietà del Biossido di Titanio sono ben note agli operatori per le sue funzioni di protezione ambientale: grazie alle sue caratteristiche ed al solo apporto di luce solare si innesca l attivazione di un processo fotocatalitico che causa la trasformazione degli inquinanti (Biossido d Azoto, Benzene, Ossidi di zolfo, Monossido di Carbonio, Ozono ed alcuni particolati di particelle sottili) in piccolissime quantità di semplici sali minerali già presenti in natura (Nitrato di Sodio, Nitrati di Calcio e Calcare). Ulteriori qualità fotocatalitiche del Biossido di Titanio (TiO2) consistono nell azione catalitica di rottura di differenti legami di natura organica, con effetto diretto su strutture cellulari di diversi tipi di batteri (ad esempio Stafilococco, Legionella, E. coli, Streptococco, ecc.) e di strutture autotrofe fotosintetiche come alghe e ciano batteri. Le medesime qualità antibatteriche consentono l abbattimento di licheni, funghi, muschi. Il compito principale del prodotto sarà quello di proteggere le superfici di pregio dagli agenti esterni e dovrà svolgere funzioni precise che rispondano ai criteri di conservazione dei Beni Culturali: 1. proprietà biocide durature nel tempo; 2. attività biocida ad ampio spettro; 3. effetto biocida limitato alla superficie del materiale trattato e assenza di interferenza con le caratteristiche strutturali ed estetiche del materiale; 4. non deve contenere sostanze tossiche che possano essere rilasciate nell ambiente. 5 proprietà disinquinanti e attività autopulenti Un prodotto sperimentato da oltre dieci anni dal direttore tecnico Salvatore Del Brocco che si occupa della pulitura e dei trattamenti conservativi da oltre 25 anni, è il Surfashield C in nano molecole in forma anatase (Tio2). Tecnologicamente parlando,ad oggi, è il prodotto protettivo in nanomolecole più studiato e che ha ottenuto nel tempo risultati ottimi. Il prodotto viene da una semplice formulazione che rende le superfici AutoPulenti e AutoIgienizzanti, superfici in travertino, stucco o intonaco, malta per fughe, muri e perfino marmo non lucidato. Questo innovativo rivestimento altamente traspirante in soluzione acquosa,, sfruttando la luce naturale circostante, distrugge sostanze inquinanti e batteri che che risiedono e si depositano sulle superfici. Basti pensare che 1000 m2 di superficie di cemento trattata con SurfaShield C danno un contributo relativo alla riduzione del NOx complessivo paragonabile a quello di 56 alberi adulti. L azione foto catalitica del SurfaShield C degrada i NOx con un diverso meccanismo. Nella reazione foto catalitica, la riduzione dei NOx prevede la degradabile del NO per ossidazione e la degradazione del NO2 per reazione con i radicali ossidrili. Pertanto, se da un lato non possiamo confrontare direttamente il

11 tasso di degradazione dei NOx ad opera degli alberi con quello ad opera delle superfici trattate foto catalitiche, possiamo confrontare i due processi in termini di contributo relativo di ciascun processo all abbattimento complessivo di NOx. Sulla base di dati sperimentali ottenuti da NanoPhos SA, una superficie cementizia di 0,0004 m2 di area, trattata con SurfaShield C, può rimuovere dall aria 1,34 μg di NOx all ora nelle condizioni di laboratorio utilizzate per il test. Una stima ragionevole di 0,155 Kg di NO2 è rimossa in un anno da un albero adulto medio (62-76 cm dbh, diametro ad altezza del petto). La media stimata delle ore di luce giornaliere (basata su 120 W/m2) nelle regioni centrali degli USA è di 7,1 ore al giorno (2591,5 ore all anno). Sulla base di queste cifre e senza considerare eventuali fattori aggiuntivi, tra cui la creazione e il degrado di NO2, possiamo calcolare che la quantità di NO rimosso dall aria da 1000 m2 di superficie di cemento trattata con SurfaShield C è 8,68 Kg su base annua. Il prodotto,considerate le caratteristiche e i report scientifici sarebbe auspicabile considerarlo ed applicarlo, dopo la pulitura, per il Colosseo. L UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI MODENA E REGGIO EMILIA Dipartimento Ingegneria dei Materiali e dell'ambiente (che alleghiamo )ha testato con ottimi risultati il Surfashield C.(vedi relazione) Il Prof. Andrea Squattrini dopo alcuni test ha così commentato i risultati sul prodotto Come preannunciato abbiamo eseguito la nuova prova adottando la procedura ISO eseguendo la prova su vetrino e i risultati sono stati molto netti. La combinazione Luce UV + Surfashield ha azzerato totalmente la carica microbica. In pratica, laddove dal vetrino trattato e non esposto abbiamo una carica residua di circa cellule per ml (7,0 per 10 alla quinta), questa scende a zero assoluto nel caso del vetrino trattato ed esposto agli UV della vostra lampada alla distanza prevista dal protocollo. La luce da sola (vetrino esposto agli UV ma senza surfashield) ha invece un effetto di abbattimento che riduce la carica a 6600 cellule per ml (6.6 per 10 alla terza). In pratica quindi la componente luce, di per sé, è responsabile di un abbattimento di entità pari a oltre 2 logaritmi (da 7,0 per 10 alla quinta a 6.6 per 10 alla terza), mentre il biossido di titanio attivato, che ci porta a microbi zero, è responsabile dell'ulteriore abbattimento pari a > tre logaritmi (da 6.6 per 10 alla terza a zero EFFETTI SULLA SALUTE DELL UOMO. Perché i radicali ossidanti prodotti dai TiO2 fotoindotti sono innocui per gli esseri umani?

12 Why oxidizing radicals produced by photoinduced TiO 2 are harmless for humans? TiO 2 acts by absorbing surrounding light and transforming it in chemical power. As a semiconducting catalyst, TiO 2 nanoparticles are activated by light to produce short oxidizing compounds: oxygen and hydroxyl compounds. The mechanism of UV photocatalysis involves the generation of valence band (VB) holes (h+vb) and conduction band (CB) electrons (e CB), when a semiconductor photocatalyst absorbs light photon of energy greater than or equal to its band gap (hν EBG). The holes mediate the oxidation of organic compounds by the formation of hydroxyl radicals, and the electrons mediate reduction and oxidation reactions by the formation of superoxide radicals. Generation of OH was attributed to oxidative decomposition of water resulting from the hole produced in photoexcited TiO 2 and O 2 - by reduction of O 2 by photogenerated electrons in UV irradiated TiO 2 particles. A pictorial representation of the mechanism of TiO 2 photocatalysis is shown in Figure. Hydroxyl radicals are highly reactive and therefore short-lived. Superoxide ions are more longlived; however, due to the negative charge they cannot penetrate the cell membrane. Upon their production on the TiO 2 surface, both hydroxyl radicals and superoxide would have to interact immediately with the outer surface of an organism [1]. The safety of the photocatalytic oxidizing radicals to humans and animals is not only explained by their limited lifetime but also by their limited mobility and diffusivity. These radicals can act only at a distance of μm [2]. Taking into account that the external surface of human body is covered by non-living cells even if the oxidizing radicals reach the outer cells, the alive cells will not be affected. In conclusione assenza di Danni alla salute dell uomo e degli animali in quanto I radicali idrossilici sono altamente reattivi e quindi di breve durata. Ioni superossido sono più longevi, tuttavia, a causa della carica negativa non possono penetrare la membrana cellulare. La loro produzione in superficie TiO2, sia

13 radicali ossidrile e superossido dovrebbero interagire immediatamente con la superficie esterna di un organismo [ 1 ]. La sicurezza delle fotocatalitiche radicali ossidanti per l'uomo e gli animali non solo è spiegato dalla loro durata limitata ma anche dalla loro limitata mobilità e diffusività. Questi radicali possono agire soltanto ad una distanza di micron [ 2 ]. Tenendo conto che la superficie esterna del corpo umano è coperto da cellule ' non viventi ' anche se i radicali ossidanti raggiungono le cellule esterne, non saranno interessati le cellule viventi. References: [1] Daniel M. Blake, Pin-Ching Maness, Zheng Huang, Edward J. Wolfrum, and Jie Huang, Application of the photocatalytic chemistry of titanium dioxide to disinfection and the killing of cancer cells, Separation and Purification Methods 28(1) (1999) 1-50.[2] Hossam Haick and Yaron Paz, Remote Photocatalytic Activity as Probed by Measuring the Degradation of Self-Assembled Monolayers Anchored near Microdomains of Titanium Dioxide, J. Phys. Chem. B 105 (2001)