Dalla teoria alla verifica sperimentale
I principi fisico-chimici alla base della fotocatalisi trovano riscontro diretto in prove sperimentali condotte su materiali e superfici trattate.
L’attività ossidativa innescata dal biossido di titanio, descritta nei paragrafi precedenti, non rimane confinata a un modello teorico, ma si manifesta in modo misurabile attraverso test microbiologici e prove comparative.
L’azione combinata di luce e ossigeno genera specie altamente reattive in grado di interagire con microrganismi, composti organici e contaminanti biologici presenti sulle superfici.
Questi fenomeni possono essere osservati e documentati mediante colture batteriche, test comparativi su materiali e semplici esperimenti dimostrativi, che permettono di valutare nel tempo l’efficacia del trattamento fotocatalitico.
Le immagini e le prove riportate di seguito rappresentano esempi concreti di tali verifiche sperimentali e mostrano come la fotocatalisi si traduca in un’azione antibatterica reale, ripetibile e attivata dalla luce.
Azione antibatterica attivata dalla luce
Evidenza microbiologica della fotocatalisi
Il confronto tra superficie tradizionale e superficie trattata con materiale fotocatalitico evidenzia un comportamento differente in presenza di colture microbiche. Nei campioni non trattati, la crescita di batteri e funghi si estende fino al bordo del supporto. Nei campioni fotocatalitici si osserva invece un alone uniforme di inibizione attorno alla superficie trattata. Questo fenomeno indica l’attività ossidativa innescata dalla luce naturale o artificiale sul biossido di titanio presente nel materiale. L’effetto non è superficiale né temporaneo: la reazione avviene ogni volta che il materiale è esposto alla luce.
Nel confronto diretto tra i campioni è ancora più evidente l’influenza antibatterica esercitata dalla fotocatalisi.
Nel campione “A” le parti verdognole, le masse scure e le alterazioni della parte ocra indicano la massiccia presenza di batteri.
Nel campione “B” possiamo osservare come i batteri siano interamente scomparsi.
Nelle piastre di coltura è possibile osservare la riduzione progressiva della carica batterica.
Il principio attivo: ossidazione fotocatalitica
Quando il biossido di titanio (TiO₂) viene irradiato da luce con energia sufficiente,
si attiva un processo di fotocatalisi eterogenea che genera specie altamente reattive,
come radicali ossidrile (•OH) e ioni superossido (•O₂⁻).
Queste specie ossidanti reagiscono con i composti organici e con le membrane cellulari presenti sulla superficie, determinandone la decomposizione progressiva fino alla disgregazione.
Il processo avviene a temperatura ambiente, senza l’impiego di sostanze chimiche
aggiuntive.
Il TiO₂ attivato dalla luce genera specie ossidanti che degradano inquinanti e contaminanti biologici.
Dimostrazione sperimentale: la prova della mela
In queste fotografie è ben visibile il risultato di un esperimento particolarmente interessante. Due mele sono state imbustate e sigillate nello stesso momento.
Ad una di esse è stato aggiunto un ovetto trattato con pittura fotocatalitica (FIG.2). La mela è un frutto che produce spontaneamente etilene , un ormone che favorisce la maturazione, ma anche la marcescenza.
Il frutto che non è stato imbustato con l ovetto (FIG.1) è passato dalla fase di maturazione a quella di marcescenza.
Nella seconda immagine, invece (FIG.2), si può vedere chiaramente come la presenza dell ovetto trattato abbia impedito alla mela di marcire. Il processo è analogo a quelli precedentemente mostrati per la distruzione di batteri in cultura.
Ambiti di applicazione
Le proprietà antimicrobiche dei rivestimenti fotocatalitici trovano applicazione in:
In assenza di luce naturale è possibile utilizzare sorgenti luminose idonee ad attivare il processo.