Promieniowa jonizacja katalityczna
Promieniowa jonizacja katalityczna, technologia RCI (ang. Radiant Catalytic Ionization - RCI) – aktywna technologia oczyszczania powietrza, wykorzystująca proces fotokatalizy do tworzenia jonów wodorotlenowych i nadtlenkowych (utleniaczy). Jony te mają zdolność wytrącania z powietrza zanieczyszczeń stałych (pyłów, alergenów), dezaktywacji wirusów i bakterii oraz redukcji stężenia lotnych związków organicznych.
Historia[edytuj | edytuj kod]
Technologia oczyszczania powietrza z wykorzystaniem fotokatalizy heterogenicznej (fotokatalitycznego utleniania) została zapoczątkowana przez NASA, podczas doświadczeń przy hodowli roślin, przeprowadzanych na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Specjaliści z Uniwersytetu Wisconsin opracowali technikę, umożliwiającą zredukowanie ilości etylenu – naturalnego hormonu roślin, który przyspiesza ich dojrzewanie i rozkład. Powietrze w komorze z roślinami oczyszczano z etylenu za pomocą tzw. płuczki etylenowej: na płytkę pokrytą dwutlenkiem tytanu (katalizator) działano światłem ultrafioletowym. Efektem reakcji było uwolnienie do powietrza utleniaczy, które rozkładały niepożądany etylen[1]. Płuczkę etylenową po raz pierwszy skutecznie zastosowano w 1995 roku[2].
Standardowa metoda fotokatalitycznego utleniania zanieczyszczeń z powietrza szybko znalazła zastosowanie w przemyśle oczyszczaczy powietrza i jest używana po dzień dzisiejszy. Metoda ta ma jednak pewne ograniczenia: obszar reakcji jest nieduży, przez co może być ona zastosowana w oczyszczaczu powietrza tylko pod postacią tzw. filtra fotokatalitycznego, przez który przepuszczane jest powietrze[3].
W związku z tym, aby zwiększyć skuteczność procesu oczyszczania, w NASA skonstruowano matrycę w kształcie plastra miodu (pozwoliła zwiększyć obszar zachodzenia reakcji), a następnie do warstwy dwutlenku tytanu dodano kompozyt z metali ziem rzadkich i szlachetnych (wzmocnienie katalitycznych możliwości matrycy). Powstałą w ten sposób technologię nazwano Radiant Catalytic Ionization – promieniową jonizacją katalityczną (technologią RCI)[4].
Skuteczność[edytuj | edytuj kod]
Testy przeprowadzone na Uniwersytecie w Kansas wykazały, że promieniowa jonizacja katalityczna eliminuje z powietrza patogeny na poziomie 96,4% - 99,9%[5]. Podczas badania technologię RCI zastosowano do usuwania powszechnie występujących, groźnych dla człowieka wirusów, bakterii i grzybów, w tym m.in. gronkowca złocistego, laseczek tężca, pałeczki okrężnicy, grzybów pleśniowych[6]. Dwie godziny od ekspozycji, liczebność patogenów spadła o 80%, po sześciu godzinach skuteczność technologii wyniosła ponad 90%[7].
Specjaliści z Departamentu Zdrowia Środowiskowego Uniwersytetu w Cincinnati testowali efektywność technologii RCI w usuwaniu lotnych związków organicznych, pyłów zawieszonych w powietrzu oraz drobnych cząstek. Badania prowadzone pod kierownictwem dr Siergieja Grinshpuna potwierdziły znaczną redukcję stężenia lotnych związków organicznych, w tym etylenu na poziomie 85%, 98% eliminację drobnych cząstek stałych o rozmiarach 0,4 μm w czasie ok. 40 min.(w przypadku cząstek o rozmiarze poniżej 0,3 µm skuteczność wyniosła 85%)[8][9].
Ponadto obserwacja pod mikroskopem pokazała, że jony wodorotlenkowe i nadtlenkowe neutralizują bakterie na kilka sposobów:
- niszczą zewnętrzną otoczkę ściany komórkowej bakterii,
- rozkładają enzymy odpowiedzialne za proces oddychania bakterii, co prowadzi do obumarcia komórki,
- uszkadzają DNA i RNA bakterii[10].
Analizy polskich ośrodków badawczych pokrywają się z wynikami zagranicznych badań. Na terenie Polski testy przeprowadzano m.in. na Uniwersytecie Rolniczym w Krakowie[11], Uniwersytecie Gdańskim oraz w Muzeum Narodowym w Warszawie[12].
Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]
Promieniowa jonizacja katalityczna służy przede wszystkim do uzdatniania powietrza wewnątrz pomieszczeń. Właściwości technologii umożliwiają:
- neutralizowanie bakterii, wirusów
- eliminacje nieprzyjemnych zapachów, dymu
- redukowanie stężenia lotnych związków organicznych
- wytrącanie alergenów, cząstek stałych i drobnych pyłów
Technologia RCI została skomercjalizowana na początku XXI wieku i jest stosowana w aktywnych oczyszczaczach powietrza. Są to urządzenia, które w przeciwieństwie do pasywnych oczyszczaczy, nie stosują systemu filtrów zatrzymujących zanieczyszczania. Ponieważ w oczyszczaczach aktywnych, za eliminowanie zanieczyszczeń odpowiadają emitowane do przestrzeni zjonizowane utleniacze, proces oczyszczania odbywa się w całej objętości powietrza w pomieszczeniu[13].
Przypisy[edytuj | edytuj kod]
- ↑ Allan C. Somersall, James Marsden: Fresh Air for Life : How to Win Your Unseen War Against Indoor Air Pollution. Mississauga, Ontario, Canada: The Natural Wellness Group, 2006. ISBN 0-9737317-1-0.
- ↑ Radiant Catalytic Ionization Air & Water Purification. [w:] Space Foundation, Programs » Space Certification » Certified Products [on-line]. www.spacefoundation.org. [dostęp 2015-06-28]. (ang.).
- ↑ Anna Charkowska. Filtracja i oczyszczanie powietrza (cz. 4). „Rynek Instalacyjny”, s. 103, wrzesień 2008.
- ↑ HubPages Inc.: Everything You Need to Know about Photo Catalytic Oxidation Technology (Part 1). greenhealthguru.hubpages.com, June 15, 2014. [dostęp 2015-06-28]. (ang.).
- ↑ Effects of RCI Technology on reducing common bacteria and fungi on surfaces in 24 hour testing. faganelhomes.com. [zarchiwizowane z tego adresu (2016-09-14)]. (ang.) [Dostęp 15.06.09]
- ↑ M.T. Ortega, L.J. Frenken, P.R. Hetesoh, J.L. Madsen: Efficacy of Ecoquest Radical Catalytic Ionization cell and breeze at ozone generator at reducing microbial populations on stainless steel surfaces. [w:] Department of Animal Sciences and Industry K-State Food Sciences Institute, Kansas State University [on-line]. www.slideshare.net, Jul 03, 2010. s. 6. [dostęp 2015-06-28]. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-06-30)]. (ang.).
- ↑ Effects.... faganelhomes.com. [zarchiwizowane z tego adresu (2016-09-14)]., op.cit
- ↑ S. Grinshpun, Control of Aerosol Contaminants in Indoor Air Environmental Science and Technology, Vol. 41, No. 2, 2007, s. 608 - 609 [Dostęp 12.06.15]
- ↑ Elimination of air-suspended particles. activtek.eu. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-06-24)]. [Dostęp 15.06.12]
- ↑ S. Grinshpun, op.cit., s. 610 [Dostęp 15.06.12]
- ↑ Opinia na temat technologii RCI – opis metodyki i wyników badań badań wykonanych w Katedrze Mikrobiologii UR w Krakowie (plik pdf), activtek.pl [dostęp 2015-06-24] [zarchiwizowane z adresu 2015-06-24].
- ↑ Laboratorium Muzeum Narodowego w Warszawie. Kontrola skuteczności urządzenia do uzdatniania powietrza - Promieniowa Jonizacja Katalityczna RCI. „Kopia ekspertyzy wykonanej dla ActivTek Poland (plik pdf)”, 24 sierpnia 2011.
- ↑ Różnica między aktywną a pasywną technologią Promieniowa Jonizacja Katalityczna – technologia oczyszczenia powietrza w pomieszczeniach zamkniętych. [w:] Strona internetowa ActivTek Poland [on-line]. ActivTek Poland. [dostęp 2015-06-28].
Bibliografia[edytuj | edytuj kod]
- Allan C. Somersall, James Marsden: Fresh Air for Life : How to Win Your Unseen War Against Indoor Air Pollution. Mississauga, Ontario, Canada: The Natural Wellness Group, 2006. ISBN 0-9737317-1-0.