Nelle pitture fotocatalitiche c’è sempre un materiale che torna fuori. Non si vede, non cambia il colore della pittura e spesso non viene nemmeno nominato, ma è quello che permette alla superficie di reagire con la luce. Questo materiale è il biossido di titanio. È curioso perché molte persone non ne hanno mai sentito parlare, eppure è un materiale diffusissimo. Si trova nei colori, nella carta, in alcune plastiche, nei cosmetici, perfino in alcuni prodotti che usiamo tutti i giorni. Non è una tecnologia nuova e non è stato inventato per le vernici catalitiche. Esiste in natura e viene usato da moltissimo tempo. Prima di parlare di fotocatalisi, quindi, ha senso capire cos’è questo materiale e perché viene usato così tanto.
Che Cos’è Il Biossido di Titanio
Il biossido di titanio è un materiale di origine minerale, formato da titanio e ossigeno. La formula chimica è TiO₂, ma al di là della formula è più utile immaginarlo come una polvere minerale molto bianca e molto coprente. In natura non si trova come polvere, ma all’interno di alcuni minerali. I nomi più comuni sono rutilo, anatasio e brookite. Sono minerali diversi, ma la sostanza di base è sempre la stessa. Da questi minerali viene estratto il biossido di titanio e poi viene lavorato fino a ottenere una polvere molto fine.
La Brookite è uno dei minerali da cui viene etratto il Biossido di Titanio
Questa polvere ha una caratteristica che ha reso il biossido di titanio molto importante nell’industria: è bianchissimo e copre molto. Molto più di altri pigmenti. Per questo motivo è stato usato per decenni soprattutto come pigmento bianco nelle pitture, nei colori e nella carta. In pratica, molte delle superfici bianche che vediamo intorno a noi sono bianche proprio grazie al biossido di titanio. Per molto tempo si è pensato a questo materiale solo come pigmento, quindi come qualcosa che serve a fare il bianco e a coprire bene il supporto. Solo più tardi si è scoperto che aveva anche un comportamento molto particolare quando veniva colpito dalla luce. Ed è da lì che nasce tutto il discorso della fotocatalisi.
Storia e Utilizzi del Biossido di Titanio
Per molto tempo il biossido di titanio non aveva nulla a che fare con la fotocatalisi. Veniva usato per una cosa molto più semplice: fare il bianco. Può sembrare poco, ma in realtà è stato uno dei materiali più importanti per l’industria delle pitture e dei colori. Prima che si diffondesse il biossido di titanio, uno dei pigmenti bianchi più usati era il bianco di piombo, che però era tossico. Con il tempo il biossido di titanio lo ha sostituito quasi completamente perché copriva molto, resisteva alla luce e non aveva i problemi del piombo. Nel corso del Novecento è diventato il pigmento bianco più utilizzato al mondo. Vernici, smalti, carta, plastiche: il bianco di moltissimi materiali deriva proprio da questo minerale.
Per molti anni il suo ruolo si è fermato lì. Era semplicemente un pigmento, uno dei migliori pigmenti bianchi disponibili. La parte interessante arriva più tardi, quando si scopre che questo materiale, oltre a essere bianco e coprente, aveva anche un comportamento particolare sotto la luce. Negli anni Settanta alcuni studi dimostrarono che, quando il biossido di titanio viene colpito dalla luce, sulla sua superficie si attivano delle reazioni chimiche. Da quel momento non venne più visto solo come pigmento, ma come un materiale attivo. Questo cambia completamente il modo di considerarlo.
Da lì iniziarono a nascere diverse applicazioni. Per esempio si iniziò a utilizzarlo nella depurazione dell’acqua, perché la reazione fotocatalitica riesce a decomporre molte sostanze organiche e alcuni inquinanti. Lo stesso principio venne utilizzato anche nella purificazione dell’aria e in alcune superfici antibatteriche. Un esempio che molti conoscono senza saperlo è quello dei vetri autopulenti. In questi vetri c’è uno strato molto sottile contenente biossido di titanio. La luce attiva la reazione sulla superficie e le sostanze organiche che si depositano sul vetro vengono lentamente decomposte, così la pioggia riesce a portarle via più facilmente. Il vetro si sporca meno e si pulisce più facilmente.
Negli ultimi decenni si è iniziato a portare questo principio anche nel mondo della bioedilizia. Alcune pavimentazioni urbane, alcune facciate ventilate e alcuni rivestimenti esterni sono stati progettati inserendo biossido di titanio proprio per sfruttare la fotocatalisi e contribuire a ridurre alcune sostanze inquinanti presenti nell’aria delle città. A quel punto il passo verso le pitture murali è stato abbastanza naturale. Le pareti sono superfici enormi, sempre a contatto con l’aria e spesso illuminate. Inserire biossido di titanio in una pittura minerale significava trasformare una parete in una superficie attiva. Ed è così che, negli ultimi decenni, sono nate le pitture fotocatalitiche.
Dalla Ricerca alle Pitture Murali
A un certo punto qualcuno ha iniziato a fare un ragionamento abbastanza semplice: se il biossido di titanio riesce ad attivare reazioni con la luce, e se queste reazioni vengono già utilizzate per acqua, aria e superfici autopulenti, allora perché non usare lo stesso principio anche sulle pareti? Le pareti, in fondo, sono superfici enormi. Molto più grandi di un mobile, di un pavimento o di qualsiasi altro oggetto in una stanza. Sono sempre a contatto con l’aria e spesso ricevono luce per molte ore al giorno. Era quasi inevitabile che prima o poi qualcuno pensasse di utilizzare il biossido di titanio anche nelle pitture murali.
Questa idea ha iniziato a svilupparsi soprattutto negli ultimi decenni, e non è un caso. Negli stessi anni si è iniziato a parlare sempre di più di qualità dell’aria interna, di VOC, di emissioni dei materiali da costruzione, di colle, vernici, pannelli e mobili che rilasciano sostanze nell’aria per anni. Per molto tempo, soprattutto tra gli anni Sessanta e Novanta, si è costruito e ristrutturato utilizzando moltissimi materiali sintetici senza porsi troppo il problema di cosa rilasciassero nel tempo.
Le vernici industriali, in particolare, sono state utilizzate ovunque per decenni. Vernici lavabili, super lavabili, acriliche, viniliche, smalti murali. Prodotti molto resistenti e molto pratici, ma spesso con composizioni chimiche complesse, piene di resine sintetiche, additivi, conservanti e plastificanti. Solo negli ultimi anni si è iniziato a guardare questi prodotti anche dal punto di vista della qualità dell’aria interna e non solo dal punto di vista della resistenza o della lavabilità.
Ed è proprio in questo contesto che le pitture fotocatalitiche hanno iniziato a interessare sempre di più progettisti, architetti e persone sensibili ai temi della bioedilizia e della qualità dell’aria. Non solo perché contengono biossido di titanio, ma perché spesso sono pitture minerali, con composizioni più semplici rispetto alle pitture sintetiche tradizionali.