Hält die Photokatalyse, was sie verspricht ?

Was ist die Photokatalyse ?

Photokatalyse ist die Zersetzung und der Abbau von Schadstoffen unter Einwirkung von Lichtstrahlen auf der Oberfläche eines Katalysators, meist Titandioxid (TiO2). Es ermöglicht die Zerstörung von flüchtigen organischen Verbindungen, anorganischen Schadstoffen und Mikroorganismen. Bei dem abschließenden Prozess entstehen im Wesentlichen Wasser und Kohlendioxid.

In der Praxis beruht ein Photokatalyse-Luftreiniger auf drei zusammenwirkenden Elementen: einem Photokatalysator (meist Titandioxid, TiO2), einer UV-Lichtquelle zu seiner Aktivierung und einem Luftstrom, der die Schadstoffe an die Oberfläche des Katalysators bringt. Wenn UV-Photonen auf das TiO2 treffen, erzeugen sie an der Oberfläche hochreaktive Oxidationsspezies wie Hydroxylradikale. Diese Radikale greifen die organischen Moleküle an, die mit dem Katalysator in Kontakt kommen, und bauen sie im Idealfall Schritt für Schritt zu Kohlendioxid und Wasser ab.

Das Schlüsselwort ist Idealfall. Diese vollständige Oxidation gelingt nur, wenn alle Bedingungen stimmen: genügend UV-Energie, genügend Kontaktzeit, ein frischer Katalysator und eine bewältigbare Schadstofflast. Wenn die Reaktion auf halbem Weg stehen bleibt - was in einem echten Raum häufig vorkommt -, wird der Schadstoff nicht vollständig mineralisiert, sondern in Zwischenverbindungen umgewandelt, die ebenso schädlich oder schädlicher sein können als das Ausgangsmolekül.

Effizienz muss noch bewiesen werden

Die Hersteller von Photokatalytische Luftreiniger behaupten, dass ihre Geräte 99,9 % der VOCs, PAHs (eine Familie von hochgiftigen Verbindungen), Viren und Bakterien bis zu einer Größe von 0,01 µm zerstören. Zahlreiche Laborstudien bestätigen die Laborstudien bestätigen die umweltentlastenden Eigenschaften dieser Technik. Studien, die unter realen Bedingungen durchgeführt wurden, stellen jedoch die Wirksamkeit der Photokalyse in Frage. Laut der französischen Agentur für Umwelt und Umweltmanagement (ADEME), ist die Photokatalyse nur "unter bestimmten Bedingungen" wirksam. Experimente zeigen "starke Leistungsunterschiede in Abhängigkeit von den verwendeten Schadstoffmischungen und den getesteten Luftdurchsätzen".

In der Praxis hängt die Leistung des photokatalytischen Luftreinigers von vielen Faktoren ab:

• Umgebungsbedingungen: Temperatur und Luftfeuchtigkeit
• Lampenparameter: Leistung, Spektrum (UV-A, UV-C)
• Die Art des Katalysators
• Photokatalysator-Verschleiß
• Die Anzahl, wie oft die zu behandelnde Luft über die aktiven Flächen strömt
• Die Art und Konzentration der vorhandenen Schadstoffe

In ihrer Stellungnahme vom Mai 2022 zur Innenraumluftreinigung durch Photokatalyse kam die französische Agentur ADEME zu einem abgewogenen Schluss: Einige Geräte zeigten in Labortests unter realitätsnahen Bedingungen eine Wirksamkeit, doch der aktuelle Kenntnisstand erlaubt es nicht, diese Wirksamkeit für alle realen Nutzungsbedingungen zu garantieren. Der Bericht hebt Leistungsunterschiede hervor, die von der Schadstoffmischung und der Luftströmung abhängen. Noch auffälliger: Bei leichten VOC wie Formaldehyd, Acetaldehyd und Aceton änderten sich die getesteten Konzentrationen nach der Behandlung oft kaum - und stiegen in einigen Fällen sogar an.

Sicherheit der Photokatalyse in Frage gestellt

Am häufigsten verwenden die Hersteller Titandioxid (TiO2) als Katalysator. Es ist bekannt, dass es auf VOCs, Gase, Gerüche, Schimmel, Pilze und sogar Bakterien und Viren wirkt. Titandioxid ist auch ein Stoff, der von der Internationalen Agentur für Krebsforschung (IARC) als mögliches Karzinogen für den Menschen eingestuft wurde. Laut Studien an Ratten (IARC, 2006) und Mäusen (Yamashita et al, 2011) fördert es Lungenkrebs und beeinträchtigt Entwicklung des Fötus. Mögliche Emissionen von TiO2-Partikeln aus Photokatalysatoren sind noch unbekannt.

Noch wichtiger ist, dass bei photokatalytischen Abbauprozessen Nebenprodukte entstehen, die möglicherweise gesundheitsgefährdender sind als die behandelte Primärspezies. Es ist schwierig zu garantieren, dass die photokatalytische Reaktion vollständig ist und nur Wasser und CO2 produziert, wie im Diagramm gezeigt. nur Wasser und CO2 wie im Diagramm dargestellt. Die verschiedenen oben genannten Faktoren können eine Teilreaktion und die Emission von giftigen Nebenprodukten hervorrufen. Darunter vor allem Ketone und Adhyde. Sie haben Eigenschaften reizende Eigenschaften für die Schleimhäute und neurotoxisch.

Diese Bedenken werden von öffentlichen Behörden geteilt. In ihrer Bewertung von Geräten auf Katalyse- und Photokatalyse-Basis aus dem Jahr 2017 kam die französische Agentur ANSES zu dem Schluss, dass die verfügbaren wissenschaftlichen Daten nicht ausreichen, um die Wirksamkeit oder die Unbedenklichkeit dieser Geräte unter realen Nutzungsbedingungen nachzuweisen. ANSES wies auf zwei spezifische Risiken hin: die mögliche Freisetzung von Nanopartikeln durch das photokatalytische Material, insbesondere im Zuge seiner Alterung, und die Bildung von Reaktionsnebenprodukten, die schädlicher sein können als die behandelten Schadstoffe. Studien zu photokatalytischen Oxidations-Luftreinigern haben Formaldehyd und Acetaldehyd als die häufigsten dieser Nebenprodukte identifiziert.

Wie ein Photokatalyse-Luftreiniger im Vergleich zu anderen Technologien abschneidet

Ins Verhältnis gesetzt, ist die Photokatalyse eine von mehreren Optionen, die jeweils eine andere Art von Schadstoff ins Visier nehmen. Die folgende Tabelle fasst zusammen, wie sie im Vergleich zu filterbasierten Reinigern und zur Ionisation abschneidet, anhand einiger einfacher Kriterien.

Der Vergleich macht die Kompromisse deutlich. Gegen Gase und VOC ersetzt keine Luftbehandlungstechnologie die Reduzierung der Quellen und das Lüften des Raums. Gegen Partikel - Staub, Pollen, Schimmelsporen, Partikel, die Bakterien oder Viren tragen - ist eine partikelorientierte Technologie, etwa ein Luftreiniger ohne Filter, die passende Antwort. TEQOYA-Ionisatoren wirken nur auf diese Partikelbelastung, durch elektrostatische Abscheidung und ohne jede chemische Reaktion, sodass sie keine gasförmigen Nebenprodukte erzeugen. Wir erheben keinen Anspruch auf eine Wirkung gegen Formaldehyd, VOC oder andere Gase: Das ist schlicht nicht die Aufgabe eines Ionisators.

Wollen Sie mehr wissen? Wir empfehlen dringend die Lektüre des Artikel von Corinne Mandin und Séverine Kirschner vom CSTB.

Häufig gestellte Fragen