Šiame tinklaraščio įraše tyrinėjame, kaip fotokatalizė, technologija, kuri valo aplinką šviesa, gali pakeisti mūsų kasdienį gyvenimą ir aplinkos iššūkius.
Šviesa ištrina nešvarumus, fotokatalizės paslaptį
Tą dieną, kai mano šeima nusprendė atlikti gilų valymą, pakėlėme sofą ir ant grindų radome daug dulkių. Kai šios anksčiau nematomos dalelės buvo atskleistos, mes visi supratome, kaip greitai kaupiasi dulkės. Namjae žibintuvėliu nušvietė stiprią šviesą ir dulkės pamažu pradėjo nykti, o per kelias minutes grindys buvo švarios. Scena atrodė nereali, kaip kažkas iš mokslinės fantastikos filmo, bet iš tikrųjų tai gali būti įmanoma naudojant fotokatalizatorius.
Fotokatalizatorius yra medžiaga, kuri katalizuoja esant šviesai, o tai reiškia, kad esant šviesai ji pagreitina chemines reakcijas, o pati procese nesunaudoja. Ši technologija patraukė dėmesį kaip svarbus raktas sprendžiant aplinkosaugos problemas, plėtojant šiuolaikinį mokslą. Visų pirma, titano oksidas (TiO2), reprezentatyvi fotokatalizės medžiaga, leidžia mums sužinoti fotokatalizės paslaptis.
Kaip veikia fotokatalizė
Fotokatalizės principas yra stebėtinai paprastas ir galingas. „Lengvosios armijos“, kovojančios su nešvarumais ir bakterijomis ant jūsų indų, ginklas yra ore esantys vandens garai. Kaip kulkomis užtaisytas ginklas, vandens garai prilimpa prie TiO2 paviršiaus. Kai jį pasiekia saulės šviesa, vandens garai reaguoja kaip ginklo gaidukas, gamindami OH radikalus ir laisvuosius radikalus. OH radikalai ir laisvieji radikalai yra radikalų rūšis ir yra labai nestabilūs, nes turi nesuporuotą elektroną (skylių elektroną). Šis nestabilumas prisideda prie jų tiesioginės reakcijos su aplinkinėmis medžiagomis, suskaidant teršalus į vandenį ir anglies dioksidą. Įdomu tai, kad pats titano oksidas šiame procese nenaudojamas. Dėl to, kol yra vandens, ši valymo reakcija gali tęstis neribotą laiką, o tai yra viena iš priežasčių, kodėl fotokatalizinė technologija įgauna svarbą aplinkos valymo srityje.
Fotokatalizė – kita ekologiška technologija
Kita priežastis, kodėl fotokatalizė yra kitas svarbus žaliųjų technologijų dalykas, yra jos gebėjimas paversti teršalus aplinkai nekenksmingomis medžiagomis. Fotokatalizatoriai gali suskaidyti gyvulių nuotekas, nuotekas, gamyklų nuotekas, aplinkos hormonus ir kt. į vandenį ir anglies dioksidą bei paversti aplinkai nekenksmingomis medžiagomis. Jie taip pat turi galimybę nekeliant temperatūros sterilizuoti daugiau nei 99.9 % patogenų ir bakterijų, tokių kaip patogeninės E. coli, Staphylococcus aureus ir O-157. Ateityje šių technologijų dėka galėsime gyventi švaresnėje aplinkoje. Tiesą sakant, fotokatalitinės technologijos neturi įtakos oras, nes ji gali sugerti UV šviesą ir išlaikyti savo efektyvumą net debesuotame ore. Fotokatalitinės technologijos pažanga atneš mums ekologiškesnę ateitį, nei galime įsivaizduoti.
Fotokatalizės taikymas – universalus verslas
Fotokatalizatoriai yra labai įvairūs. Pirma, jie gali būti naudojami teršalams pašalinti. Pavyzdžiui, naudojant fotokatalizatorius gamyklų ar gyvulių nuotekoms valyti, iš nuotekų galima natūraliai pašalinti kenksmingas medžiagas. Ši technologija taip pat naudinga oro valymui ligoninėse arba kenksmingų cheminių medžiagų, sukeliančių sergančio pastato sindromą, pašalinimui. Kai ant saulės elemento paviršiaus kaupiasi nešvarumai, sumažėja šviesos pralaidumas, todėl sumažėja energijos gamybos efektyvumas, tačiau fotokatalizė gali automatiškai išlaikyti paviršių švarų. Antra, jie gali būti naudojami paviršių drėgmei suskaidyti. Fotokatalizatoriai gali būti naudojami norint, kad žiemą ant langų nesusidarytų šerkšnas, arba apsaugoti elektroninius prietaisus, kurie neturėtų būti veikiami vandens. Jis taip pat gali būti naudojamas vandenilio gamybos procesuose. Trečia, jų gebėjimas sugerti ultravioletinę šviesą gali būti naudojamas apsaugoti UV spinduliams jautrių objektų vidų. Kaip matote, fotokatalizė yra universali technologija, kuri vienu metu gali atlikti kelis vaidmenis.
Fotokatalizė. Dar ilgas kelias!
Tačiau fotokatalizė nėra universalus sprendimas. Šiuo metu sukurti fotokatalizatoriai nėra įvairūs, todėl juos reikia tobulinti atsparumo teršalams ir ekonomiškumo požiūriu. Visų pirma, skubiai reikia sukurti nebrangius fotokatalizatorius, kuriuos būtų galima gaminti masiškai. Taip pat yra problema, kad valymo diapazonas yra šiek tiek ribotas. Tačiau šioms problemoms spręsti vyksta įvairūs tyrimai. Pavyzdžiui, titano oksido ir kitų metalų lydiniai kuriami siekiant pagerinti atsparumą, o ceolitai maišomi siekiant išplėsti gryninimo diapazoną.
Fotokatalizės ateitis. Potencialas yra
Fotokatalitinės technologijos perspektyvos yra labai šviesios. Remiantis naujausia rinkos analize, fotokatalizatorių rinka 1.583 m. bus įvertinta maždaug 2024 mlrd. Tikimasi, kad paklausa labai padidės, ypač statybos ir aplinkos valymo sektoriuose, o jo naudojimas įvairiose srityse, pavyzdžiui, oro ir vandens valymui bei savaime išsivalančių paviršių, turėtų plėstis. Technologiškai titano dioksidas (TiO8.83) išlieka plačiausiai naudojama fotokatalizine medžiaga, o tyrimai ir plėtra vyksta nuolat. Jei šie tyrimai ir technologijų plėtra bus sėkminga, bus tik laiko klausimas, kada fotokatalizatoriai reikšmingai pakeis mūsų kasdienį gyvenimą. Be to, aktyviai investuojant iš vyriausybių ir privačių įmonių, šios technologijos komercializavimas bus paspartintas.
Apibendrinant galima pasakyti, kad fotokatalizė vis dar yra pradinėje stadijoje, tačiau ji turi didelį potencialą. Kadangi technologija toliau tobulinama ir parduodama, fotokatalizė vaidins svarbų vaidmenį gerinant mūsų gyvenimo kokybę. Pokyčiai, kuriuos atneš fotokatalizė, netrukus gali tapti mūsų kasdienio gyvenimo dalimi.
