Neue umweltfreundliche Beschichtungen mit sehr hoher Luftreinigungswirkung!
In einer Zeit, in der Umweltbelange im Mittelpunkt der weltweiten Diskussionen stehen, erkennen Unternehmen, Veranstalter und Gesellschaft zunehmend die Notwendigkeit, nachhaltig zu innovieren. Eine Gruppe von Experten auf ihrem Fachgebiet hat sich zusammengetan, um in einem Projekt namens „PhRischLuft“ * neue, umweltfreundliche Beschichtungen und mit UV-LEDs zu bestrahlen, um damit in Luftströmungen eine sehr hohe Luftreinigungswirkung zu erzielen.
*„PhRischLuft“ ist ein vom BMBF gefördertes Forschungsprojekt unter dem Förderkennzeichen 13XP5072A.
Schematische Darstellung der Funktionsweise der PhRIsch-Luft-Beschichtung (Quelle: alle IPA)
Die Projektpartner von EASYTEC GmbH, Fraunhofer IPA, Griwecolor GmbH, Keller Lufttechnik GmbH + Co. KG und die TU Berlin arbeiteten gemeinsam an dieser bahnbrechenden Initiative. PhRischLuft* ist ein innovatives Projekt mit dem Ziel, Beschichtungen und Verfahren zu entwickeln, die aktiv zur Luftreinigung von luftgetragenen, organischen Schadstoffen beitragen. Kern des Projekts ist die effiziente Integration von TiO2 in Kombination mit UV-LED-Technologie in Luftströmungen, z.B. Lüftungsanlagen. In diesem Verbundprojekt arbeiteten die Experten interdisziplinär zusammen, um photokatalytisch aktive Beschichtungen auf Filtermaterialien für die chemische Umwandlung von gasförmigen, organischen Schadstoffen in unschädliche Abbauprodukte zu erforschen. Als Ergebnis dieses Projekts wurden neue umweltfreundliche TiO2-Beschichtungen und UV-LEDs entwickelt, die durch UV-Bestrahlung eine hocheffiziente photokatalytische Aktivität erreichen und folglich eine sehr hohe Luftreinigungswirkung erzielen.
Die Kraft des Titandioxids TiO2:
Titandioxid, eine vielseitige Verbindung, die in verschiedenen Industriezweigen verwendet wird, ist die geheime Zutat hinter der magischen Luftreinigung der PhRischLuft-Lösung. Bei Bestrahlung mit speziellem UV-LED-Licht erzeugt TiO2 eine photokatalytische Reaktion, bei der organische Schadstoffe in der Luft abgebaut werden. Dies sorgt für einen kontinuierlichen und effektiven Luftreinigungsprozess.
Die „PhRIschLuft“-Lösung
Im Projekt „Photokatalytisch aktive Beschichtungen auf Filtermaterialien für die Luftreinigung von schadstoffbelasteten Innenräumen – PhRIschLuft“ * wurden neue photokatalytisch aktive Beschichtungen in Kombination mit unterschiedlichen UV-LED Wellenlängen als Lösung dieser Problematik erforscht.
Im Gegensatz zu Filtermatten wie Aktivkohlefilter, die Schadstoffe an ihrer Oberfläche binden und nach einer gewissen Zeit eine Sättigung erfahren und getauscht werden müssen, besitzen Reinigungsanlagen mit photokatalytischer Luftreinigung einen deutlich geringeren Wartungsaufwand. Die Filtermatten wandeln die Schadstoffe in unbedenkliche gasförmige Abbauprodukte um und erfahren daher keine Sättigung.
Im Forschungsprojekt „PhRIschLuft“ * wurden Rezepturen für wässrige Beschichtungssysteme entwickelt und die Beschichtungsstoffe auf Filtermatten appliziert. Die Eigenschaften der Beschichtungsstoffe konnten so eingestellt werden, dass homogene Beschichtungen auf den Filtermatten durch die Fa. Griwecolor erzeugt werden konnten.
Mikroskopaufnahme einer Filtermatte, beschichtet mit photokatalytisch aktiver Beschichtung (Quelle: IPA)
Die in diesem Projekt entwickelten Beschichtungen wurden am Fraunhofer IPA auf ihre prinzipielle Eignung für die Anwendung geprüft. Als erstes Ausschlusskriterium möglicher Kandidaten wurde die photokatalytische Aktivität der Beschichtungen untersucht. Hierzu wurde der photokatalytische NO-Abbau der Proben in einem Durchflussreaktor nach ISO 22197-1 untersucht. Dabei wird die Oxidation von NO zu NO2 in Gegenwart der photokatalytischen Beschichtung quantitativ erfasst, was als Resultat Rückschlüsse auf die Effizienz des Schadstoffabbaus der Beschichtung gibt. Bereits erste Ansätze ergaben eine hohe Aktivität von mehr als 50% NO-Abbau. Im Laufe des Projektes konnte die Aktivität bis auf eine sehr hohe Abbauleistung von nahezu 100% im Versuchsaufbau gesteigert werden.
Neben dem NO-Abbau, der eine erste Information zur photokatalytischen Aktivität ergab, wurde an der TU Berlin und dem Fraunhofer IPA die Abbauleistung von weiteren Modellschadstoffen in unterschiedlichen Versuchsaufbauten untersucht. Hierbei konnte eine Abbauleistung für verschiedene VOC (z.B. Isopropanol, Toluol) nachgewiesen werden.
Für den praktischen Einsatz der Beschichtungen, ist neben der photokatalytischen Aktivität die mechanische Stabilität eine wichtige Größe für die neuen Beschichtungen. Hierzu wurden Quetschversuche durchgeführt. Mikroskopische Untersuchungen der beschichteten Filtermatten nach mechanischem Quetschen mit einer Metallwalze ergaben, dass die Beschichtungen im trockenen Zustand vor und nach UV-Belastung eine für die Anwendung gute Haftung auf den Filtermatten aufweisen. Die Filtermatten können daher bei Ein- und Ausbau oder bei Wartungsarbeiten im trockenen Zustand problemlos gehandhabt werden. Zusätzliche Untersuchungen zur Entstehung von Partikeln nach Langzeit UV-Belastung ergaben, dass keine bedenklichen Partikel aus der Beschichtung freigesetzt werden.
Überprüfung der Funktion in Demonstratoren für Lüftungsanlagenmodule
Zur Überprüfung der Praxistauglichkeit wurden Demonstratoren für Lüftungsanlagenmodule von Keller Lufttechnik entworfen und konstruiert. Die Aktivierung der Beschichtung erfolgt über die von der Fa. EASYTEC GmbH konzipierte und entwickelten UV-LED Panels mit unterschiedlichen Wellenlängenspekten. Mittels dieser Bestrahlung werden die beschichteten Filtermatten im Luftstrom der Demonstratormodule aktiviert.
In den Demonstratoren wurden die PhRIschLuft-Beschichtungen auf ihre Leistungsfähigkeit in der Anwendung untersucht. Dafür wurden Versuche mit verschiedenen Parametern durchgeführt. Als Parameter wurde Verweilzeit, Belichtungsintensität, Wellenlänge der UV-Quelle und Schadstoffkonzentration variiert, um diese für eine möglichst hohe Abbauleistung zu optimieren. Nach Optimierung der Parameter konnte eine sehr hohe Luftreinigungswirkung mit über 90% Schadstoffabbau mittels Modellschadstoffen nachgewiesen werden. Bei 300 ppm Isopropanol konnte mit einer Verweilzeit von 1,03 s eine Abbauleistung von 95% bei 20% UV-Intensität erzielt werden.
Demonstrator eines Lüftungsanlagenmoduls zur Untersuchung der Wirksamkeit der PhRIschLuft-Beschichtung. (Quelle:Abschlussbericht „PhRIschLuft“ *)
Feldversuche
Die hohe Abbauleistung konnte in Feldversuchen bestätigt werden. Die Feldversuche wurden an der TU Berlin durchgeführt. In einem mit VOC belastetem Lagerraum (72 m3) konnte der Abbau von Benzol, Chlorbenzol, Toluol, Xylol und Styrol mittels Gaschromatografie quantitativ nachgewiesen werden. Bei 10% UV-Intensität und einem Volumenstrom von 130 m3/h wurde für Xylol und Chlorbenzol eine Abbaurate zwischen 98 und 99% festgestellt. Die Toluolkonzentration wurde während des Betriebs des Demonstrators um 75% reduziert.
In einem weiteren Feldversuch kam das Demonstratormodul während der Beschichtung eines Hallenbodens (400 m2) mit einer 2K-Epoxid-Bodenbeschichtung zum Einsatz.
Der Boden wurde an zwei aufeinanderfolgenden Tagen mit zwei Schichten der Bodenbeschichtung gestrichen. Am ersten Tag wurde die Emission ohne PhRIschLuft-Demonstratormodul gemessen und am darauffolgenden Tag unter Einsatz des Moduls.
Die Luftreinigungsanlage konnte bei einem Volumenstrom von 130 m3/h und 10% UV-Intensität die VOC-Konzentration der ca. 12.000 m3 großen Halle durch den Einsatz der neuen Technologie um bis zu 80% verringern.
PhRischLuft* in der Anwendung
Neues multifunktionales und energieeffizientes Deckensegel mit integrierter Luftreinigung!
EASYTEC hat das Prinzip der photokatalytischen Luftreinigung inzwischen in ein neues Produkt der Firma integriert. Somit kann EASYTEC ab sofort 2 verschiedene Systeme zur Luftreinigung und Luftentkeimung anbieten:
- ein System mit UVA-LED-Strahlung und der neuen Photokatalyse zur Luft-Reinigung und gleichzeitig zur Luft-Entkeimung.
- ein System mit UVC-LED-Strahlung zur Luft- und Oberflächen-Entkeimung.
Die Luftentkeimung mit ausschließlich UVC-LED
Das neue Multifunktions-Deckensegel „EASY-AVACS“ entkeimt die Raumluft sicher und zuverlässig. Die neue Technologie sterilisiert die Luft 5 Mal pro Stunde mit eine Entkeimungsrate von über 99,9%, und das bei maximaler Effizienz und minimalem Energieverbrauch. Das System arbeitet geräuscharm, wartungsfrei, chemiefrei, ist optisch attraktiv und benötigt keine Stellfläche.
Die Luftreinigung mit UVA-LED und TiO2
Diese neuen Luftreinigungssysteme nutzen spezielle, energiesparende UVA-Wellenlängen zur Bestrahlung von besonders geeigneten TiO2-Beschichtungen, um organische Schadstoffe in der Luftströmung zu reinigen (Prinzip der photokatalytischen Verbrennung).
Somit werden Mikroorganismen wie Viren (z.B. Corona, Influenza, …), Bakterien, Pilze und schädliche organische Verbindungen in der Luft „kalt verbrannt“ und eine gesunde Atmosphäre in jedem Raum geschaffen.
Schlussfolgerung:
Die Teilnahme von EASYTEC am Projekt „PhRischLuft“ * ist ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg des Unternehmens zur Entwicklung weiterer innovativer, umweltfreundlicher Lösungen. Durch die Nutzung der Eigenschaften von speziell formuliertem Titandioxid und besonderer UVA-LED-Technologie revolutioniert EASYTEC nicht nur die Beschichtungsindustrie, sondern trägt auch zu einer saubereren und gesünderen Zukunft für uns alle bei.
Wenn Sie mehr über das Projekt oder die neuen Luftreinigungssysteme erfahren möchten, können Sie sich gerne an unsere Experten wenden!
