Todo sobre la fotocatálisis

La fotocatálisis puede encontrarse en una gran variedad de ámbitos, como el tratamiento del aire, del agua y en aplicaciones dentro del mundo industrial. Es un método muy eficaz para eliminar los contaminantes del aire que respiramos, especialmente los compuestos orgánicos volátiles (COV). ¿Qué es exactamente la fotocatálisis? ¿Cómo funciona? Siga leyendo para saber más.

¿Qué es la fotocatálisis?

La fotocatálisis, también llamada degradación fotocatalítica, es simplemente una reacción química acelerada por la luz. La etimología nos dice que "foto" significa "luz" y "catálisis" significa "disolución". Un catalizador provoca o acelera una reacción química.

La fotocatálisis en principio

La fotocatálisis es una reacción redox (reducción-oxidación) simple que consiste en la activación de un semiconductor (óxido de titanio o TiO2, el catalizador) por la luz (rayos UV). Se trata de la descomposición y la degradación de contaminantes mediante el uso de rayos de luz en la superficie de un catalizador (fotocatalizador, más concretamente). El proceso da como resultado agua y dióxido de carbono.

La fotocatálisis en la práctica: ¿funciona en un purificador de aire?

Un purificador de aire que contiene tecnologías de fotocatálisis emplea la tecnología de oxidación fotocatalítica para purificar el aire interior.

En el centro de un purificador de aire se encuentran los rayos de la lámpara UV. Estos rayos inciden en la capa interna del filtro multicapa que está hecha de TiO2, un fotocatalizador.

Cuando el TiO2 y la luz UV se combinan, se produce una reacción entre el oxígeno y el agua presentes en el aire, generando radicales libres (también llamados "oxígeno activo"). Estos radicales libres son altamente descontaminantes y destruyen los contaminantes del aire. Este proceso es útil contra todo tipo de contaminantes, pero especialmente contra los COV. El aire purificado se recircula de nuevo en la habitación.

He aquí una explicación más técnica para los aficionados a la química:

• El TiO2, un catalizador, libera electrones cuando recibe la energía de los rayos UV.
• Estos electrones interactúan con las moléculas de agua (H20) presentes en el aire.
• Las moléculas de agua se descomponen en radicales hidroxilo (OH).
• A continuación, los radicales hidroxilo atacan a los contaminantes orgánicos (a base de carbono) de mayor tamaño, rompiendo sus enlaces químicos y convirtiéndolos en sustancias inocuas (como el CO2 y el agua).².

Los profesionales tienden a hablar con ligereza de ellos porque los radicales libres tienen una mala connotación, que a menudo evoca miedo. Los radicales libres presentes de forma natural en el aire pueden dañar la piel, por eso los expertos en salud recomiendan consumir alimentos que contengan antioxidantes: estas moléculas luchan para protegernos de estos daños. Sin embargo, es precisamente la fuerte reactividad de estas moléculas lo que también les permite luchar tan eficazmente contra la contaminación atmosférica. Afortunadamente, en el caso de la fotocatálisis, todo ocurre en el interior del aparato, lo que nos mantiene perfectamente a salvo de cualquier daño.

En ausencia de contaminación químicalos radicales libres simplemente se recombinan. Su alta reactividad con las moléculas circundantes garantiza una vida útil muy corta. El esquema siguiente muestra el proceso de fotocatálisis con un poco más de detalle (con el TiO2 como catalizador, o fotocatalizador más concretamente, en este caso).

Fuente ¹

¿A qué tipos de contaminación se dirige la fotocatálisis?

Como tecnología de control de la contaminación, la fotocatálisis no es un tipo de filtración. Se trata más bien de una reacción especialmente eficaz contra la contaminación química y los contaminantes gaseosos, comúnmente llamados COV. Aunque los COV pueden encontrarse en la naturaleza, suelen ser de origen humano y son peligrosos.. Los COV, resultado habitual de las actividades industriales, están relacionados con productos como disolventes, productos de limpieza, sprays, productos cosméticos y pinturas.

Algunos de los COV más notables que se eliminan mediante fotocatálisis son los óxidos de nitrógeno, el dióxido de carbono (CO2), el monóxido de carbono (CO) formaldehídoetanol, butano, tolueno, benceno y acetona.

Estudios científicos recientes han presentado resultados que demuestran la eficacia de la fotocatálisis para combatir los contaminantes atmosféricos:

• La fotocatálisis, incluso cuando se utiliza a baja intensidad con el uso de TiO2 como fotocatalizador, consigue reducir la fuerza y la propagación del virus de la gripe³
• Con el uso de películas de TiO2, las tecnologías fotocatalíticas ayudan a acelerar la descomposición de E. coli bacterias y el virus Herpes simplex, entre otras materias orgánicas⁴
• La fotocatálisis se ha declarado un "método de descontaminación ecológico que imita el proceso de la naturaleza y tiene un gran potencial para desarrollarse como tecnología clave para la purificación del aire y la degradación de la contaminación atmosférica^5,7
• Ante la necesidad de encontrar soluciones a los peligros de la contaminación atmosférica para la salud humana, el futuro es prometedor para el uso de la fotocatálisis como método de fotodegradación de contaminantes químicos y fotodesinfección de patógenos.⁶

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Las ventajas de la tecnología de fotocatálisis Eoleaf

La fotocatálisis es un método eficaz para eliminar los contaminantes del aire en cualquier entorno, tanto en los hogares como en los edificios de oficinas. La fotocatálisis no requiere el uso de ningún producto químico ni energía externa, sólo necesita la luz de la lámpara UV integrada y un catalizador.

Ajustes individuales

Lo que hace que la fotocatálisis sea tan interesante como tecnología de descontaminación es que no se limita a atrapar los contaminantes, como hace un filtro. Cuando un filtro atrapa contaminantes, éstos no desaparecen sin más: ¡hay que destruirlos de alguna manera!

La fotocatálisis transforma completamente los contaminantes químicos peligrosos en sustancias que no pueden dañarnos. De este modo, se erradican o destruyen por completo.².

La fotocatálisis puede luchar especialmente contra los COV, el moho y sus esporas, y los gérmenes (bacterias y virus) suspendidos en el aire.

Entornos profesionales

En un entorno de oficina, el aire limpio puede proporcionar un puñado de beneficios.

Los purificadores de aire de alta calidad que contienen filtros de aire fotocatalíticos pueden mejorar drásticamente la calidad del aire. Destruyen partículas contaminantes del aire que pueden provocar enfermedades entre los trabajadores (incluidos virus como COVID-19 y sus variantes). Esto puede reducir la necesidad de que los empleados se den de baja por enfermedad y aumentar la productividad.

Una mala calidad del aire interior puede provocar síntomas incómodos y molestos como dolores de cabeza, mareos y dificultad para respirar. También puede agravar afecciones existentes, especialmente asma (desencadenando ataques de asma), enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC)y las cardiopatías. La contaminación del aire interior también empeora alergia alergia, fatigay afecta la salud mental.

La diferencia de Eoleaf

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[PRODUCTOS]

Cuando las tecnologías de fotocatálisis se combinan con otras tecnologías en un dispositivo, se crea un dispositivo capaz de combatir todos los contaminantes atmosféricos que se encuentran en nuestro aire interior. Por ello, los productos de Eoleaf vienen equipados con un filtro patentado que contiene 8 tecnologías de filtración diferentes que trabajan juntas para ofrecerle las mejores capacidades de filtración de aire del mercado actual.

Nuestros aparatos le permiten luchar contra los COV y la contaminación química, la contaminación biológicaalérgenos, gérmenes y contaminación por partículas finas (partículas o PM). Nuestros purificadores de aire también pueden combatir los malos olores en su hogar u oficina gracias a nuestros filtros de carbón activado¡!

Nuestra tecnología de fotocatálisis no emite ozono. De hecho, la fotocatálisis permite destruir el ozono presente en el aire e incluso prevenir la formación de ozono degradando sus precursores (óxidos y otros gases).

Recursos

¹ Samson, I. (s.f.). Integration of biomimetic principles as a tool for sustainable building design in shopping mall in Lagos State. Universidad Federal de Tecnología de Minna. https://www.researchgate.net/publication/339281465_INTEGRATION_OF_BIOMIMETIC_PRINCIPLES_AS_A_TOOL_FOR_SUSTAINABLE_BUILDING_DESIGN_IN_SHOPPING_MALL_IN_LAGOS_STATE

² Woodford, C. (2022, 5 de septiembre). ¿Cómo funcionan los purificadores de aire fotocatalíticos? Explain that Stuff. https://www.explainthatstuff.com/how-photocatalytic-air-purifiers-work.html

³ Nakano R, Ishiguro H, Yao Y, Kajioka J, Fujishima A, Sunada K, Minoshima M, Hashimoto K, Kubota Y. Photocatalytic inactivation of influenza virus by titanium dioxide thin film. Photochem Photobiol Sci. 2012 Aug;11(8):1293-8. doi: 10.1039/c2pp05414k. Epub 2012 mayo 14. PMID: 22580561.

⁴ Hajkova, P., Spatenka, P., Horsky, J., Horska, I., & Kolouch, A. (2007). Photocatalytic effect of tio2 films on viruses and bacteria. Plasma Processes and Polymers, 4(S1). https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ppap.200731007

⁵ He, F., Jeon, W. & Choi, W. Photocatalytic air purification mimicking the self-cleaning process of the atmosphere. Nat Commun 12, 2528 (2021). https://www.nature.com/articles/s41467-021-22839-0

⁶ Ren, H., Koshy, P., Chen, W.-F., Qi, S., & Sorrell, C. C. (2017a). Materiales y tecnologías fotocatalíticas para la purificación del aire. Revista de materiales peligrosos, 325, 340-366. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389416307968?via%3Dihub

⁷ Sharma, S., Kumar, R., Raizada, P., Ahamad, T., Alshehri, S. M., Nguyen, V.-H., Thakur, S., Nguyen, C. C., Kim, S. Y., Le, Q. V., & Singh, P. (2022). An overview on recent progress in photocatalytic air purification: Metal-based and metal-free photocatalysis. Environmental Research, 214, 113995. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013935122013226