W dobie rosnących problemów ze smogiem, zanieczyszczeniami atmosferycznymi i chorobami przenoszonymi drogą powietrzną rozwiązania poprawiające jakość powietrza są niezwykle potrzebne. Grupa badaczy z Katedry Technologii Środowiska Wydziału Chemii Uniwersytetu Gdańskiego pod kierunkiem prof. dr hab. inż. Adriany Zaleskiej-Medynskiej opracowała przełomową technologię wykorzystującą modyfikowane nanorurki na bazie tlenku tytanu (IV), które pod wpływem oświetlania diodami UVA skutecznie oczyszczają powietrze z lotnych związków organicznych, zanieczyszczeń nieorganicznych oraz mikroorganizmów - w tym wirusów. Wynalazek uzyskał ochronę patentową!

Technologia oczyszczania powietrza pod wpływem promieniowania emitowanego przez energooszczędne diody UVA z wykorzystaniem warstwy fotokatalitycznej w postaci modyfikowanych TiO₂ powstała we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Jagiellońskiego i w partnerstwie z firmą BEWI - polskim producentem stolarki okiennej i drzwiowej. Autorami wynalazku ze strony Uniwersytetu Gdańskiego są, oprócz prof. dr hab. inż. Adriany Zaleskiej-Medynskiej, dr inż. Paweł Mazierski, dr inż. Joanna Nadolna, dr inż. Beata Bajorowicz oraz dr inż. Anna Gołąbiewska. Wspólne wysiłki zespołu badawczego koncentrowały się na opracowaniu nowego materiału o wyjątkowych właściwościach fotokatalitycznych i na jego praktycznym zastosowaniu.

Na czym polega wynalazek?

Fotokataliza to proces, w którym światło - głównie z zakresu ultrafioletu i światła widzialnego - inicjuje reakcje chemiczne na powierzchni specjalnych materiałów (fotokatalizatorów). W przypadku wynalazku zespołu z Uniwersytetu Gdańskiego promieniowanie UVA aktywuje powierzchnię modyfikowanych metalami nanorurek TiO₂, powodując powstawanie aktywnych form tlenu, w tym rodników hydroksylowych. Te silne utleniacze skutecznie rozkładają zanieczyszczenia organiczne i nieorganiczne, w wyniku czego powstają nieszkodliwe dwutlenek węgla i woda.

To podejście różni się od wykorzystanych w tradycyjnych filtrach - np. HEPA - tym, że zamiast zatrzymywać zanieczyszczenia na powierzchni, powoduje ich całkowity rozkład, a także inaktywuje szkodliwe mikroorganizmy, takie jak bakterie, grzyby i wirusy.

Modyfikowane nanocząstkami miedzi i srebra nanorurki TiO₂ wytwarzane są prostą metodą elektrochemiczną z wielkokrotnym wykorzystaniem tych samych reagentów. Sama metoda jest łatwo skalowalna, co pozwala mieć nadzieję na szerokie wdrożenie wynalazku.

Zastosowanie

Nowa technologia ma ogromny potencjał w wielu dziedzinach, m.in. takich jak:

• oczyszczanie powietrza w pomieszczeniach, w których jednocześnie przebywa wiele osób, np. w szkołach, szpitalach czy biurach,
• poprawa jakości powietrza zewnętrznego, wprowadzającego szkodliwe związki chemiczne do wnętrz przez otwarte okna, nawiewniki, systemy wentylacji,
• tworzenie powierzchni samoczyszczących, np. na elewacji budynków, które same rozkładają zanieczyszczenia organiczne pod wpływem światła słonecznego.

Technologia znalazła już praktyczne zastosowanie. Firma BEWI - producent stolarki PCV i AL - wchodząca w skład konsorcjum pracującego nad wdrożeniem innowacyjnego rozwiązania, opracowała pierwszy prototyp oczyszczacza powietrza bazującego na wynalazku. Urządzenie, odpowiednio dopasowane do wielkości pomieszczenia i poziomu zanieczyszczeń, skutecznie usuwa szkodliwe związki chemiczne i mikroorganizmy.

Inżynierowie i technolodzy z firmy BEWI zaprojektowali również nowoczesną obudowę urządzenia, dbając o jego estetykę i funkcjonalność, dopasowując do oczekiwań przyszłych klientów. Prototyp w tej chwili znajduje się w fazie testów w jednym ze szpitali. Urządzenie będzie sprawdzane w pomieszczeniach przeznaczonych dla chorych, którzy muszą przebywać w przestrzeniach wolnych od zanieczyszczeń.

Wynalazek uzyskał finansowanie z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (NCBR) na dalsze prace badawczo-rozwojowe i wdrożeniowe. Aktualnie trwają działania zmierzające do produkcji przemysłowej i komercjalizacji technologii. Partner biznesowy rozwija projekt, prowadząc prace nad optymalizacją urządzeń pod kątem kosztów, wydajności i szerokiego zastosowania.

Opracowane przez zespół prof. Adriany Zaleskiej-Medynskiej modyfikowane nanorurki TiO₂ to przykład innowacyjnego podejścia do walki z zanieczyszczeniami powietrza. Dzięki wykorzystaniu promieniowania UVA emitowanego przez energooszczędne diody oraz nowoczesnych nanomateriałów wynalazek nie tylko oczyszcza powietrze, ale również przyczynia się do ochrony zdrowia publicznego i poprawy jakości życia w miastach.

Proces ochrony patentowej wynalazku skoordynowało Centrum Transferu Technologii UG.