Tutto sulla fotocatalisi

La fotocatalisi può essere utilizzata in diversi ambiti, tra cui il trattamento dell'aria, dell'acqua e in applicazioni nel mondo industriale. È un metodo molto efficace per rimuovere gli inquinanti dall'aria che respiriamo, in particolare i composti organici volatili (VOC). Che cos'è esattamente la fotocatalisi? Come funziona? Continuate a leggere per saperne di più.

Che cos'è la fotocatalisi?

La fotocatalisi, detta anche degradazione fotocatalitica, è semplicemente una reazione chimica accelerata dalla luce. L'etimologia ci dice che "foto" significa "luce" e "catalisi" significa "dissoluzione". Un catalizzatore provoca o accelera una reazione chimica.

La fotocatalisi in linea di principio

La fotocatalisi è una semplice reazione redox (riduzione-ossidazione) che comporta l'attivazione di un semiconduttore (l'ossido di titanio, o TiO2, il catalizzatore) da parte della luce (raggi UV). È la decomposizione e la degradazione di sostanze inquinanti attraverso l'uso di raggi luminosi sulla superficie di un catalizzatore (fotocatalizzatore, più precisamente (più precisamente un fotocatalizzatore). Il processo produce acqua e anidride carbonica.

La fotocatalisi in pratica: funziona in un purificatore d'aria?

Un dispositivo di purificazione dell'aria che contiene tecnologie di fotocatalisi impiega la tecnologia di ossidazione fotocatalitica per purificare l'aria interna.

Al centro di un purificatore d'aria si trovano i raggi della lampada UV. Questi raggi colpiscono lo strato interno del filtro multistrato, costituito da TiO2, un fotocatalizzatore.

Quando il TiO2 e la luce UV si combinano, avviene una reazione tra l'ossigeno e l'acqua presenti nell'aria, generando radicali liberi (chiamati anche "ossigeno attivo"). Questi radicali liberi sono altamente disinquinanti e distruggono gli inquinanti presenti nell'aria. Questo processo è utile contro tutti i tipi di inquinanti, ma è particolarmente utile contro i COV. L'aria purificata viene quindi reimmessa nell'ambiente.

Ecco una spiegazione più tecnica per gli appassionati di chimica:

• Il TiO2, un catalizzatore, rilascia elettroni quando viene eccitato dai raggi UV.
• Questi elettroni interagiscono con le molecole d'acqua (H20) presenti nell'aria.
• Le molecole d'acqua si rompono in radicali idrossilici (OH).
• I radicali idrossilici attaccano quindi gli inquinanti organici (a base di carbonio) più grandi, rompendo i loro legami chimici e convertendoli in sostanze innocue (come CO2 e acqua).².

I professionisti tendono a parlarne con leggerezza perché i radicali liberi hanno una connotazione negativa e spesso evocano paura. I radicali liberi naturalmente presenti nell'aria possono danneggiare la pelle, ed è per questo che gli esperti di salute raccomandano di consumare alimenti contenenti antiossidanti: queste molecole combattono per proteggerci da questi danni. Tuttavia, è proprio la forte reattività di queste molecole che permette loro di combattere così efficacemente l'inquinamento atmosferico. Fortunatamente, nel caso della fotocatalisi, tutto avviene all'interno del dispositivo, tenendoci perfettamente al riparo da qualsiasi danno.

In assenza di inquinamento chimicoi radicali liberi si ricombinano semplicemente. La loro elevata reattività con le molecole circostanti garantisce una durata di vita molto breve. Lo schema seguente mostra il processo di fotocatalisi in modo un po' più dettagliato (con il TiO2 come catalizzatore, o più precisamente fotocatalizzatore, in questo caso).

Fonte ¹

Quali sono i tipi di inquinamento che vengono presi di mira dalla fotocatalisi?

Tecnologia di controllo dell'inquinamento, la fotocatalisi non è un tipo di filtrazione. Si tratta piuttosto di una reazione particolarmente efficace contro l'inquinamento chimico e gli inquinanti gassosi, comunemente chiamati VOC. I COV possono essere presenti in natura, ma il più delle volte sono di origine umana e sono pericolosi.. Prodotti comuni delle attività industriali, i COV sono legati a prodotti come solventi, detergenti, spray, prodotti cosmetici e vernici.

Alcuni dei COV più importanti che vengono rimossi dalla fotocatalisi sono gli ossidi di azoto, il biossido di carbonio (CO2), il monossido di carbonio (CO), formaldeideetanolo, butano, toluene, benzene e acetone.

Recenti studi scientifici hanno presentato risultati che dimostrano l'efficacia della fotocatalisi nel combattere gli inquinanti presenti nell'aria:

• La fotocatalisi, anche se utilizzata a bassa intensità con l'impiego di TiO2 come fotocatalizzatore, consente di ridurre la forza e la diffusione dei virus influenzali.³
• Con l'uso di pellicole di TiO2, le tecnologie fotocatalitiche contribuiscono ad accelerare la decomposizione di E. coli e del virus Herpes simplex, oltre che di altre sostanze organiche.⁴
• La fotocatalisi è stata dichiarata un "metodo di disinquinamento ecologico che imita il processo della natura e ha un grande potenziale per essere sviluppato come tecnologia chiave per la purificazione dell'aria e la degradazione dell'inquinamento atmosferico".^5,7
• Con la necessità di trovare soluzioni per i pericoli dell'inquinamento atmosferico sulla salute umana, il futuro è promettente per l'utilizzo della fotocatalisi come metodo per la fotodegradazione dei contaminanti chimici e la fotodisinfezione degli agenti patogeni⁶

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I vantaggi della tecnologia di fotocatalisi Eoleaf

La fotocatalisi è un metodo efficace per rimuovere gli inquinanti presenti nell'aria in qualsiasi ambiente, sia nelle abitazioni che negli uffici. La fotocatalisi non richiede l'uso di sostanze chimiche o di energia esterna, ma solo la luce della lampada UV integrata e un catalizzatore.

Impostazioni individuali

Ciò che rende la fotocatalisi così interessante come tecnologia di disinquinamento è che non intrappola semplicemente gli inquinanti, come fa un filtro. Quando un filtro intrappola gli inquinanti, questi non scompaiono semplicemente: devono ancora essere distrutti in qualche modo!

La fotocatalisi trasforma completamente i pericolosi inquinanti chimici in sostanze che non possono danneggiarci.. Vengono quindi estirpati o distrutti completamente.².

La fotocatalisi può in particolare combattere i COV, le muffe e le loro spore e i germi (batteri e virus). germi (batteri e virus) sospesi nell'aria.

Ambienti professionali

In un ufficio, l'aria pulita può offrire una serie di vantaggi.

I depuratori d'aria di alta qualità contenenti filtri fotocatalitici possono migliorare drasticamente la qualità dell'aria. Distruggono particelle di inquinamento atmosferico che possono causare malattie tra i lavoratori (compresi virus come COVID-19 e le sue varianti). Ciò può ridurre la necessità di assentarsi per malattia da parte dei dipendenti e aumentare la produttività.

La scarsa qualità dell'aria interna può provocare sintomi fastidiosi e distraenti come mal di testa, vertigini e difficoltà respiratorie. Può anche aggravare patologie già esistenti, in particolare l'asma (scatenando attacchi d'asma), broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO)e le malattie cardiache. L'inquinamento dell'aria interna porta anche a un peggioramento allergie sintomi di allergia, affaticamentoe ha un impatto sulla sulla salute mentale.

La differenza di Eoleaf

(L'articolo continua sotto)

[PRODOTTI]

Quando le tecnologie di fotocatalisi vengono combinate con altre tecnologie in un unico dispositivo, si crea un dispositivo in grado di combattere tutti gli inquinanti presenti nell'aria degli ambienti interni. Ecco perché i prodotti Eoleaf sono dotati di un filtro proprietario che contiene 8 diverse tecnologie di filtrazione che lavorano insieme per offrire le migliori capacità di filtrazione dell'aria presenti sul mercato.

I nostri dispositivi consentono di combattere i VOC e l'inquinamento chimico, l'inquinamento biologicoallergeni, germi e inquinamento da inquinamento da particelle fini (particolato o PM). I nostri purificatori d'aria possono anche combattere gli odori sgradevoli in casa o in ufficio grazie ai nostri filtri a carbone attivo!

La nostra tecnologia di fotocatalisi non emette ozono. Anzi, la fotocatalisi permette di distruggere l'ozono presente nell'aria e di prevenirne addirittura la formazione degradando i suoi precursori (ossidi e altri gas).

Risorse

¹ Samson, I. (n.d.). Integrazione dei principi biomimetici come strumento per la progettazione di edifici sostenibili in un centro commerciale nello Stato di Lagos. Università Federale di Tecnologia di 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 settembre). Come funzionano i purificatori d'aria fotocatalitici? 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. Inattivazione fotocatalitica del virus dell'influenza mediante film sottile di biossido di titanio. Photochem Photobiol Sci. 2012 Aug; 11(8):1293-8. doi: 10.1039/c2pp05414k. Pubblicato il 14 maggio 2012. PMID: 22580561.

⁴ Hajkova, P., Spatenka, P., Horsky, J., Horska, I., & Kolouch, A. (2007). Effetto fotocatalitico dei film di tio2 su virus e batteri. Processi al plasma e polimeri, 4(S1). https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ppap.200731007

⁵ He, F., Jeon, W. & Choi, W. Purificazione dell'aria fotocatalitica che imita il processo di autopulizia dell'atmosfera. 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). Materiali e tecnologie fotocatalitiche per la purificazione dell'aria. Journal of Hazardous Materials, 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). Una panoramica sui recenti progressi nella purificazione dell'aria fotocatalitica: Fotocatalisi a base di metalli e senza metalli. Environmental Research, 214, 113995. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013935122013226