La fotocatalisi è definita come “l’accelerazione della velocità di una fotoreazione per la presenza di un catalizzatore”. Un catalizzatore né si modifica, né viene consumato da una reazione chimica.
Questa definizione comprende la fotosensibilizzazione, processo nel quale una specie molecolare subisce un’alterazione fotochimica come conseguenza di un assorbimento iniziale di energia luminosa da parte di un’altra specie molecolare, detta fotocatalizzatore.
La clorofilla delle piante è un tipo di fotocatalisi. Rispetto alla fotosintesi, in cui la clorofilla cattura la luce solare per trasformare acqua e anidride carbonica in ossigeno e glucosio, la fotocatalisi (in presenza di un fotocatalizzatore, di luce e di acqua) genera un forte agente ossidante in grado di trasformare le sostanze organiche in anidride carbonica e acqua.
Meccanismo
L’assorbimento da parte del biossido di titanio di radiazione Ultravioletta (UV) proveniente dal sole o da una fonte di luce artificiale (lampade fluorescenti), genera coppie di elettroni e lacune (coppie elettrone-lacuna). La lacuna (positiva) del biossido di titanio scompone le molecole di acqua in idrogeno e ioni/radicali idrossile. L’elettrone (negativo) reagisce con le molecole di ossigeno per formare ioni superossido. Questo ciclo, che continua finché il fotocatalizzatore è illuminato, rappresenta il meccanismo generale di reazione fotocatalitica del biossido di titanio.
Biossido di Titanio
Il Biossido di Titanio, in forma di anatasio, rappresenta il fotocatalizzatore più comune e presenta i vantaggi seguenti:
• Basso costo
• Elevata efficienza fotocatalitica
• Atossico
Il Biossido di Titanio, conosciuto anche come titania, è l’ossido di titanio naturale, la cui formula chimica è TiO2. È considerata una sostanza sicura ed innocua per la salute umana e viene comunemente utilizzata nella formulazione di vernice, inchiostri da stampa, materie plastiche, carta, fibre sintetiche, gomma, condensatori, colori per pittura e pastelli, ceramiche, componenti elettronici, cibo e cosmetici. Numerosi sono gli studi pubblicati sull’impiego del biossido di titanio come fotocatalizzatore per la decomposizione di composti organici: a seguito di esposizione alla luce, il biossido di titanio produce Specie Reattive all’Ossigeno (ROS), che reagiscono con le sostanze organiche, producendo sostanze inorganiche non tossiche.