Jak vyčistit vzduch světlem? V Česku roste popularita fotokatalytických čističek

Podle něj začal zájem o čištění světlem růst v době pandemie. V současnosti se vedle vědeckého výzkumu soustředí na fotokatalýzu a její praktické využití i mnoho tuzemských firem.

V Česku se stále častěji využívá i v komerčním prostředí fotokatalýza. K čemu ji lze v praxi používat?

Základní fotokatalytické aplikace jsou čtyři. Jednak je to čištění samotných povrchů, například povrchu skla. Dále lze fotokatalýzu využít k čistění vzduchu – ať už venku, nebo uvnitř budov – a k čistění vody. Další použití je ke štěpení vody na vodík a kyslík. Největší komerční potenciál mají v současnosti čističky vzduchu.

V čem jsou rozdílné oproti „běžným“ čističkám?

Jako zdaleka nejčastější fotokatalyzátor se používá speciální forma oxidu titaničitého. Velkou předností tohoto materiálu je jeho stabilita. Pokud je tedy vše správně nastaveno, je životnost takového povrchu téměř neomezená. Dalším parametrem čištění vzduchu je univerzálnost čisticí metody. Tradičně se u běžných čističek vzduchu používá filtr, respektive sada filtrů – jeden na prach a na pyl, další na těkavé organické látky uvolňující se z vybavení interiérů, další na hrubé nečistoty. Každý z těchto filtrů má omezenou kapacitu a míru jeho naplnění lze jen obtížně odhadovat. Výrobci samozřejmě nabádají k co nejčastější výměně filtrů. To ovšem vytváří špatně recyklovatelný odpad, aniž by to zaručovalo vyšší bezpečnost, respektive jistotu, že čistička vzduch opravdu čistí.

Filtry v sobě navíc koncentrují nečistoty a od určitého stupně zaplnění může dojít ke zpětnému uvolňování škodlivin z filtru do prostoru. Součástí každé čističky vzduchu je výkonný ventilátor, který „propojuje“ filtry se zbytkem obytného prostoru. Asi nejhorší je pak možnost falešného pocitu bezpečí, kdy bude nevyměněný špinavý filtr sloužit jako inkubátor pro mikroorganismy a ventilátor běžící i při zaplněném filtru jim bude zajišťovat přísun živin. Sady filtrů doporučují výrobci měnit jednou až dvakrát za rok, jediná sada přitom může stát u dražších modelů i více než pět tisíc korun.

Při fotokatalytickém čištění se filtry nepoužívají?

Ne, nečistoty se rozkládají na povrchu fotokatalyzátoru působením světla. A vzhledem k obecnému principu této technologie je fotokatalytické čištění účinné nejen proti organickým toxickým látkám, ale i proti všem mikroorganismům. Venkovní aplikace se využívají také k odbourávání oxidů dusíku. To jsou mimo jiné prekurzory pro vznik nebezpečného přízemního ozonu, který je součástí smogu. Je toxický nejen sám o sobě, ale zároveň jde i o skleníkový plyn. Fotokatalytická čistička je účinná i při odstraňování alergenů, a to tak, že dochází přímo k likvidaci organických molekul útočících na imunitní systém, které jinak způsobují u citlivých jedinců alergii.

Které nejčastější patogeny se ve vzduchu vyskytují?

Pandemie koronaviru znovu připomněla, že vzduch, který všichni skrze své plíce sdílíme, může obsahovat hrozby. V případě koronaviru byla situace kritická s naprosto zásadními a okamžitými následky pro kohokoliv. Jak se ale dívat na nutnost čištění vzduchu bez podobné katastrofické hrozby? Pro zdravého člověka je asi největší hrozbou chronické vystavování se i relativně nízkým koncentracím těkavých organických látek, z nichž nejznámější je formaldehyd. Řada těchto látek je karcinogenní, což představuje významné riziko. Jde zejména o takzvaný syndrom nových budov. Uvnitř staveb, kde jsou koncentrace těchto škodlivin vyšší, trávíme v průměru 80 procent svého života.

Další nebezpečné látky, které se vyskytují na místech se zvýšenou dopravou, jsou pak oxid dusičitý (NO₂) a troposférický neboli přízemní ozon (O₃). Pro občany se sníženou imunitou plyne hlavní nebezpečí z patogenních mikroorganismů, jako jsou viry, bakterie a spory. Ty však fotokatalytická čistička zahubí a na osvíceném povrchu fotokatalyzátoru jejich zbytky postupně i rozloží. V neposlední řadě, i když to nejsou samy o sobě patogeny, je pak třeba zmínit likvidaci molekul zodpovědných za alergické reakce.

V jakých podnicích nebo prostorách je možné fotokatalýzu pro čištění vzduchu dobře využít?

S trochou nadsázky lze říci, že pokud člověk žije izolovaně někde na horách, tak žádnou čističku vzduchu nepotřebuje. Jinde je rozumným nasazením čističek vzduchu použití ve veřejných prostorách především na snižování kontaminace mikroorganismy. Jde tedy například o obchodní domy, nemocnice nebo dopravní uzly. Obdobně pak v období zimních chřipek takový přístroj zamezí absencím ve firmách nebo ve školách. Samozřejmě že vedle této biocidní funkce odstraní fotokatalytická čistička vzduchu i všechny ostatní zmíněné škodliviny, a to bez nutnosti dalších provozních nákladů. A jak bylo řečeno, od jara její používání snižuje také nepříjemnosti spojené s alergiemi.

Dá se uvést zjednodušený příklad, jak nákladné je pořízení a provoz fotokatalytické čističky?

Pořizovací cena fotokatalytických přístrojů začíná na zhruba 20 tisících korun, dodatečné investice již pak žádné nejsou. Životnost přístroje je dána životností světelných LED zdrojů, která dnes dosahuje až 100 tisíc hodin, tedy asi 14 roků. Pro srovnání, filtrové čističky jsou v prodeji za cenu od několika tisíc po desítky tisíc korun a většina z nich potřebuje nové filtry alespoň jednou za rok.

Lze na nákup fotokatalytických čističek využít nějakou dotaci?

Dotaci na čističky vzduchu bylo myslím možné dostat v průběhu pandemie, teď o žádné takové výzvě nevím. Z uvedeného je však zřejmé, že kvalita vzduchu předurčuje naši zdravotní kondici a dýchání nekontaminovaného vzduchu je formou prevence, která může přispět ke snížení nákladů na zdravotní péči. Mimochodem člověk spotřebuje 10 kubíků vzduchu denně, to je zhruba objem menšího autobusu.

Jak je na tom Česko v porovnání se zahraničím ve výzkumu fotokatalýzy a její aplikaci v komerčním prostředí?

Česká republika má solidní základnu řady firem, které technologie fotokatalýzy využívají. Je zde velice dobrá spolupráce mezi komerčním a akademickým sektorem. Vedle institucí, jako jsou například Technologická agentura ČR nebo Ministerstvo průmyslu a obchodu, tuto spolupráci zaštiťuje také Česká společnost pro aplikovanou fotokatalýzu (ČSAF). Ta sdružuje přibližně 15 firem, které nabízejí téměř výlučně produkty vyvinuté a vyráběné v tuzemsku. ČSAF má ještě jednu důležitou, řekněme až klasicky cechovní funkci: Prostřednictvím svého certifikačního programu garantuje kvalitu výrobků sdružených podniků. To je v celosvětovém měřítku absolutně nadstandardní služba. Podobný systém má například Japonsko, které je v této technologii jednoznačně nejpokročilejší. Fotokatalýza má totiž jednu nevýhodu, její benefity jsou v některých případech relativně těžko ověřitelné. Přinejmenším v krátkém časovém horizontu. Existují ale například speciální inkousty, které jsou schopné identifikovat barevnou změnou fotokatalytický povrch. Na podrobnější analýzu je však potřeba relativně sofistikované laboratorní vybavení a samozřejmě odborná zkušenost. To nesnižuje užitečnost této technologie, bohužel se ale na trh mohou dostat i nevědomky výrobky, které postrádají vysokou kvalitu.

Zvětšila zájem o tuto metodu epidemie covidu?

Pandemie měla samozřejmě vliv na osvětu ohledně zařízení, která jsou schopná účinně chránit populaci před šířením infekce. ČSAF připravila komplexní řešení, jak dobře obyvatelstvo chránit, nicméně epidemie odezněla a s ní i zájem o takové projekty.

Jakou roli má testovací středisko v Kralupech, které čističky vzduchu prověřuje?

Čistý, nezávadný vzduch se bude v některých místech planety vzhledem ke stále se zhoršujícímu životnímu prostředí stávat cennější komoditou. Z pohledu zákazníka není důležité, která technologie bude k čištění použita. Ale vzhledem k faktu, že znečištěný vzduch nemusí být vždy cítit, nemá člověk kontrolu nad kvalitou vzduchu. Fotokatalytická technologie maximalizuje jistotu, že zařízení funguje bez nutnosti dalších nákladů a nevyžaduje například kontinuitu výroby kompatibilních filtrů. Zároveň je důležité, aby existovaly kontrolní mechanismy, které zaručí kvalitu výrobků, které samy deklarují funkci chránit naše zdraví. Je to trochu podle rčení: Kdo bude hlídat hlídače? Právě to je role testovacího střediska v Technoparku v Kralupech nad Vltavou. Středisko zaručuje ve spolupráci s ČSAF to, že minimálně pro fotokatalytické čističky vzduchu bude kvalita ověřena.

Lze konstatovat, že všichni čeští výrobci fotokatalytických čističek nechávají své produkty ověřit a certifikovat v naší laboratoři. V nabídce máme řadu ISO testů speciálně pro fotokatalytické materiály a také nedávno vyvinutou metodu (publikována letos v prestižním ChemMagazinu), která je šitá na míru právě čističkám vzduchu. Tato metoda vychází z evropského standardu a v České republice je jedinečná. Podobná pracoviště, jako je to naše, se nacházejí v Belgii a také v Severním Irsku. Kromě samotného testování intenzivně spolupracujeme s českými firmami na zlepšování jejich produktů a na vývoji nových materiálů v projektech, které využívají dotační programy.

(tos)