Fotokatalyse is een natuurlijk proces, waarbij een stof, de katalysator, de snelheid van een chemische reactie wijzigt onder invloed van licht (natuurlijk of kunstmatig). De meeste toepassingen maken gebruik van fotokatalysten met een dioxide titanium basis (TiO2) die UV-licht nodig hebben om het proces te activeren.

De nieuwe fotocatalyst actief in het zichtbare lichtspectrum

De ontwikkeling van een nieuwe fotokatalysator gebaseerd op wolfraamtrioxide (WO3), verhoogt aanzienlijk de effectiviteit en de toepassing van UV-licht is overbodig. Bij blootstelling aan natuurlijk licht absorbeert en zet de WO3   en zet de lichtenergie om in elektronen- en elektronengaten. WO3   reageert met water (luchtvochtigheid) om hydroxylradicalen (OH-) te produceren en met zuurstof om superoxide-anionen te produceren (O2-).

Miljarden van deze hoge oxidant soorten worden gecreëerd in miljardste van een seconde en werken aan het ontleden van materie op moleculair niveau. Het resultaat is een effectieve afbraak van de vervuilende organische en anorganische stoffen (vergelijkbaar met alle fijne deeltjes PM2,5-PM10), van microben, virussen, stikstofoxiden, aromatische polycondensaten, zwaveldioxide, koolmonoxide, formaldehyde, methanol, ethanol, benzeen, ethylbenzeen, stikstofmonoxide en kooldioxide, enz.

Het sterke oxidatieve effect maakt het mogelijk om de wolfraam trioxide gebaseerde fotokatalysator te gebruiken als een ‘’ontsmetter’’.

Hoewel verschillende eerdere onderzoeken de fotokatalytische inactivatie van bacteriën bestudeerden, pakken slechts een paar de virusinactivatie aan.

De effecten, die het gevolg zijn van de werking van fotokatalytische oplossingen voor virussen, worden hieronder gemeld.

Fotokatalyse en micro-organismen

Het is bewezen, dat fotokatalyse een afbraak kan veroorzaken in het geval van eenvoudige verbindingen (eiwit en DNA), een remmend effect heeft in geval van virussen en bacteriën, en een anti-kankereffect heeft in het geval van complexe cellen, met betrekking tot pollen en sporen, die allergieën veroorzaken.

Onderzoek op virus transformatie, door middel van fotokatalyse, is uitgevoerd in een waterige, of vloeibare omgeving, of met de methode van direct contact tussen het organisme en het oppervlak. Er zijn twee niveaus van fotokatalytische aanval:

  1. FOTO-INACTIVERING of FOTODISACTIVERING, wat resulteert in een desinfecterend effect
  2. ONTLEDING/DODEN van een virale cel, wat resulteert in een steriliserend effect

Het inactivatiemechanisme van het virus via fotokatalyse moet nog definitief worden vastgesteld, hoewel het met laboratorium testen al is bewezen, dat het systeem effectief is bij gebruik van verschillende soorten micro-organismen en een bijna volledig uitschakeling bereikt heeft.

Het lijkt erop dat de aanval begint op de virusdeeltjes begint, door hun absorptie op het katalysator oppervlak, na de aanval op de eiwitcapsid en het virus bindende weefsel (Redox directe aanval). Volgens anderen wordt het inactivatiegedrag van virussen gereguleerd door de hydroxylische radicalen •O2 – en OH• en door Reactive Oxygen Species (ROS), zoals •O2 -, OH– H2O•HO, vrij in de massafase – en niet gebonden zijn aan het katalysatoroppervlak. Het volgende ontbindingsmechanisme omvat de afbraak van de celwand en van het cytoplasmamebraan, als gevolg van de ROS-productie. Dit proces brengt in eerste instantie de lekkage aan van celinhoud, daarnana aan cellyse, totdat er een volledige mineralisatie van het organisme is. Hoe dichter het contact tussen het virus en de katalysator, hoe effectiever de werking.

Hoewel er rekening moet worden gehouden met de omgevingsomstandigheden van de interactie, hebben de reactieve soorten een bereik van 2 mm die het actieve oppervlak kunnen bereiken.

Het belang van het oppervlak waarop de fotokatalyst is geinstalleerd

Het fotokatalytische oppervlak dat voor de reactie wordt gebruikt, bestaat uit een matrix of substraat met gelijkmatig verspreide fotokatalysatordeeltjes, of van een dunne film die het substraat voltooid.

Niet elk materiaal is geschikt voor deze toepassing, afhankelijk van de chemische stabiliteit van de agentia die in contact komt met het oppervlak, of de matrix waarin het is aangebracht. Werkbare marterialen zijn materialen die een chemische stabiliteit hebben op plastic, vezels, stoffen en metalen (met een bijna neutrale pH).

Het oppervlak van de materialen kan verder worden aangepast om het remmend effect te verbeteren.

Zo is bijvoorbeeld bewezen dat het dodend effect van de micro-organismen, verder kan worden gestimuleerd in aanwezigheid van andere anti-microbiële stoffen, zoals silica en glasachtige stoffen die koper bevatten (Cu+ e Cu2+) en zilver (Ag+) ionen, of producten die bestaan uit metallisch zilver (colloïdaal zilver), die zich gedragen als extra reservoir van werkzame stoffen die micro-organismen kunnen aanvallen.

Wat de luchtbehandeling betreft, is het belangrijk dat de filters het grootste contactoppervlak hebben met lucht en een lage luchtweerstand, om energieke consumptie en geluidsredenen.

Meer weten?

Neem dan vrijblijvend contact met ons op via het onderstaand contactformuler.