Princip technologie
Jak funguje fotokatalytická degradace
Fotokatalýza využívá polovodičové materiály, například oxid titaničitý (TiO₂), které se aktivují působením světla – ultrafialového záření, ideálně pak slunečního záření. Když na povrch materiálu dopadne foton s dostatečnou energií, vznikají páry nosičů náboje – elektrony a kladně nabité „díry“. Ty reagují s vodou a kyslíkem a vytvářejí vysoce reaktivní částice.
Právě tyto částice dokážou rychle a neselektivně rozkládat škodlivé organické látky přítomné ve vodě. Postupně je štěpí na menší fragmenty, až nakonec zůstanou jen neškodné produkty, jako je oxid uhličitý a voda.
Od laboratorního prášku k praktickému řešení
Fotokatalyzátory se většinou vyrábějí v podobě prášku. V laboratorních podmínkách to funguje dobře, ale pro praktické čištění vody je to problém – po aplikaci by bylo nutné prášek z vody odstranit.
Naším cílem proto bylo vyvinout plovoucí kompozit, ve kterém je fotokatalyzátor pevně ukotvený na lehkém nosiči. Takový materiál zůstává na hladině nebo těsně pod ní, kde na něj dopadá nejvíce slunečního záření a kde může nejefektivněji působit.
Kompozit ze tří složek
Práškový fotokatalyzátor, oxid titaničitý o velikosti částic nad 0,1 mikrometru, je snadno komerčně dostupný, bezpečný pro lidi i životní prostředí a vysoce aktivní při odbourávání polutantů ve vodě.
Fotokatalyzátor ve formě tenké vrstvičky pevně fixuje na povrchu nosiče speciální anorganické pojivo vyvinuté ve společnosti SChem, a.s. Toto pojivo zajišťuje stabilitu kompozitu a současně zachovává vysokou účinnost fotokatalyzátoru.
Jako nosič fotokatalyzátoru je využit napěněný skleněný recyklát – ultralehký materiál, který dlouhodobě plave na hladině čištěné vody. Je odolný vůči rozkladu, netoxický a zároveň vyrobený z druhotné suroviny, takže přispívá k udržitelnosti.
Jednoduchá výroba a snadné použití
Výroba kompozitu je technologicky jednoduchá, plně škálovatelná a bezodpadová. Díky tomu je možné ho vyrábět ve větším množství bez náročné infrastruktury.
Z praktického hlediska je manipulace s materiálem velmi snadná – kompozit lze opakovaně používat, nevyžaduje žádné další technologické kroky a je připravený k okamžitému nasazení při čištění vody.
Obrázek ukazuje řez porézním zrnem kompozitu snímaný skenovacím elektronovým mikroskopem. Zeleně je znázorněna vrstva oxidu titaničitého (fotokatalyzátoru) o tloušťce 10–30 µm. Červeně je vyznačen křemík, který ve formě oxidu křemičitého tvoří hlavní složku nosiče.
