Czym jest technologia fotokatalizy? Zapraszamy do lektury
Śmiało można powiedzieć, że gdyby fotokataliza na dobre wkroczyła w nasz codzienny świat, to uległby on daleko idącym zmianom. I byłoby to zmiany na lepsze. Zatem do czego służy (mogłaby służyć) fotokataliza??
do uzdatniania wody – do usuwania organicznych i metaloorganiczny zanieczyszczeń (np. pestycydów, barwników z przemysłu włókienniczego), do usuwania jonów metali (np. metali toksycznych lub ciężkich takich jak chrom, ołów czy arsen) , do usuwania patogenów /mikroorganizmów i ich form przetrwalnikowych – zarówno w skali makro takich jak oczyszczanie wody w rzece, oczyszczanie strumienia ścieku z procesu przemysłowego; jak i w skali mikro np. przygotowanie wody pitnej na potrzeby danej rodziny
do filtracji powietrza i usuwaniu odorów, zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych, zarodników grzybów i pleśni w wielu lokalizacjach i zastosowaniach np. w mieszkaniach i miejscach pracy, w samochodach, w obszarach arterii komunikacyjnych, w oborach, chlewniach i kurnikach, do filtracji wyziewów, oparów i dymów z procesów technologicznych lub pojedynczych urządzeń
do oczyszczania powierzchni w tym oczyszczania ścian wewnętrznych i elewacji, oczyszczania szyb okiennych i szkła architektonicznego, oczyszczaniu glazury i terakoty, sterylizacji powierzchni i mebli w placówkach medycznych w tym salach operacyjnych, zabezpieczeniu powierzchni drewnianych przed inwazją porostów
do wytwarzania paliw na drodze redukcji wody do wodoru lub redukcji dwutlenku węgla do metanu lub metanolu
do wytwarzania tlenu w miejscach gdzie jest on niedostępny np. na stacji kosmicznej
w reakcjach syntezy organicznej na drodze addycji wykorzystując związki organiczne i/lub dwutlenek węgla jako substraty
Jak widać z powyższej listy, fotokataliza ma bardzo liczne obszary zastosowania. W większości zastosowania te są w fazie badań, choć już dziś na rynku dostępne są produkty wykorzystujące technologię fotokatalizy. Jako przykłady można podać cement fotokatalityczny firmy Italcement nieulegający zabrudzeniu do wytwarzania betonowych ścian, posadzek czy elementów architektonicznych i rzeźb ogrodowych. Innym przykładem może być drukarka przestrzenna Accura Genius 3D wyposażona w opracowany w naszej firmie filtr SYNE, która to drukarka w 2016 roku została nagrodzona 3 medalami na targach Brussels-Innova.
Skoro już podano gdzie fotokataliza szuka dla siebie zastosowań, warto też napisać czym ona jest. Fotokataliza heterogeniczna jest zatem procesem w którym półprzewodnik wskutek absorpcji kwantu światła słonecznego lub sztucznego zdolny jest do inicjowania reakcji chemicznej, utleniania lub redukcji. Dzieje się tak za sprawą generowanych par elektron-dziura, które to ładunki z kolei reagują z parą wodną (lub wodą) czy tlenem, prowadząc do wytwarzania reaktywnych form tlenu, bardzo silnych utleniaczy. Te nietrwałe indywidua chemiczne utleniają i rozkładają większość związków, prowadząc do ich całkowitej mineralizacji. Dzięki temu degradacja nawet bardzo szkodliwych związków chemicznych prowadzi do powstania pary wodnej, tlenku węgla i innych prostych związków – produktów bezpiecznych i czystych. Jest to jedna z zalet fotokatalizy. Inną zaletą jest np. brak konieczności stosowania szkodliwych czynników chemicznych do oczyszczania jak np. ma to miejsce w uzdatnianiu wody przez chlorowanie. Wreszcie niskie koszty i bezobsługowa aktywność filtrów fotokatalitycznych czynią tą technologię bardzo obiecującą.
Typowym fotokatalizatorem jest dwutlenek tytanu, jednak jest on aktywny wskutek naświetlania ultrafioletem a nie światłem widzialnym, co jest jego poważną wadą. Z drugiej jednak strony filtry oparte na tym związku są bardzo trwałe. W SajTom Light Future pracujemy nad nowymi klasami materiałów fotokatalitycznych, które łączą w sobie cechy wysokiej aktywności i trwałości, a także są tanie, łatwo dostępne, nietoksyczne, aktywne pod wpływem naświetlania światłem widzialnym oraz możliwa jest ich regeneracja. Prace te realizowane są między innymi w ramach realizowanego projektu finansowanego z Programu Operacyjnego dla Województwa Małopolskiego (RPMP.01.02.01-12-0401/17 − 00)