Un studiu realizat la Lawrence Berkeley National Laboratory a constatat că oxidarea fotocatalitică (PCO) reduce COV-urile din interior, dar ar putea produce formaldehidă ca produs secundar.
O nouă tehnologie foarte promițătoare pentru reducerea compușilor organici volatili (COV) în mediile interioare este oxidarea fotocatalitică (PCO). Acest proces expune lumina ultravioletă la un catalizator, cum ar fi dioxidul de titan, pentru a produce în principal radicali hidroxil (OH). Acești radicali hidroxilici sunt extrem de reactivi și pot oxida sau „descompune” COV tipici din mediile interioare. Obiectivul acestui studiu realizat de A.T. Hodgson, D.P. Sullivan și W.J. Fisk, intitulat „Evaluation of ultra-violet photocatalytic oxidation (UVPCO) for indoor air applications: conversion of volatile organic compounds at low part-per-billion concentrations” (Evaluarea oxidării fotocatalitice cu ultraviolete (UVPCO) pentru aplicații în aerul interior: conversia compușilor organici volatili la concentrații mici de părți per miliard) (LBNL-58936) a fost de a determina dacă acest proces poate fi utilizat pentru a reduce COV în interior în măsura în care „o calitate acceptabilă a aerului interior în clădirile de birouri ar putea fi obținută cu mai puțină energie prin combinarea unor sisteme eficiente de curățare a aerului pentru COV cu filtrarea particulelor decât prin recurgerea exclusivă la ventilație”.”
Cercetătorii atrag atenția că majoritatea studiilor privind această tehnologie au fost efectuate în laborator. Marea majoritate a acestor investigații au utilizat concentrații relativ mari de doar câțiva COV, în principal pentru a înțelege mai bine procesul PCO. Acest studiu a fost conceput pentru a simula concentrații scăzute de COV care s-ar găsi în mediile interioare reale.
Teoretic, toți COV vor fi descompuși în dioxid de carbon și apă. Cu toate acestea, în multe cazuri, reacțiile pentru a primi această stare finală au numeroase etape, pot fi complexe și pot produce subproduse intermediare relativ stabile. Întrebarea este dacă procesul de oxidare fotocatalitică poate sau nu reacționa suficient de rapid și suficient de complet cu COV pentru a-i neutraliza și a nu crea COV dăunători ca produse secundare neintenționate.
Pentru a testa acest lucru, cercetătorii au creat trei amestecuri de COV provocatoare. Unul a fost o combinație de 27 de COV care se găsesc în mod obișnuit în clădirile de birouri. Al doilea a fost un amestec de trei produse de curățare utilizate în mod obișnuit – un detergent pe bază de ulei de pin, un detergent care utilizează 2-butoxietanol și un detergent pe bază de ulei de portocale (adică d-limonen). Al treilea a constat într-un amestec de COV emiși în mod obișnuit de produsele de construcție, cum ar fi plăcile de perete vopsite, lemnul compozit, covoarele și podelele de vinil. Vitezele fluxului de aer și concentrațiile de COV au fost variate cu fiecare amestec pentru a crea un total de nouă experimente. Au fost efectuate măsurători ale COV de admisie și ale COV de ieșire la o singură trecere. De asemenea, au fost efectuate și alte experimente doar cu un amestec de formaldehidă și acetaldehidă și cu dispozitivul PCO.
În general, eficiența conversiilor COV de provocare a variat în funcție de tipul de COV și de viteza fluxului de aer. În mod interesant, concentrația de COV de provocare nu a avut un efect prea mare. În ciuda creșterii concentrațiilor de două sau trei ori, rata de eliberare a aerului curat (CADR) a rămas aproximativ aceeași. În cazul COV produselor de curățare, eficiența reacției a variat între 20% și 80%. În cazul amestecului de COV pentru produsele de construcție, eficiența reacției a variat între nesemnificativ și până la 80%. Eficiențele de conversie a amestecului de aldehide au variat între 18% și 49%. În general, eficiența conversiilor s-a descompus în următoarea ordine: cei mai eficienți au fost alcoolii și eterii de glicol, apoi aldehidele, cetonele și hidrocarburile terpenice, apoi hidrocarburile aromatice și alcanice și, în cele din urmă, hidrocarburile alifatice halogenate. În general, ratele de conversie au fost determinate ca fiind foarte încurajatoare, iar autorii studiului subliniază că acest lucru a fost realizat la o cădere de presiune foarte mică, susținând astfel propunerea că PCO-urile ar putea duce la conservarea energiei.
Cu toate acestea, a existat un aspect negativ care a reieșit din aceste experimente. Cercetătorii au constatat că, din cauza descompunerii incomplete a COV-urilor din fluxul de aer de intrare, a existat o producție netă de formaldehidă, acetaldehidă, acid formic și acid acetic. Deosebit de îngrijorător a fost faptul că concentrațiile de formaldehidă și acetaldehidă de la ieșire au fost de 3,4 și, respectiv, de 4,6 ori mai mari decât cele de la intrare. Atât formaldehida, cât și acetaldehida sunt recunoscute ca fiind substanțe toxice importante în interior. Formaldehida este clasificată ca fiind cancerigenă pentru om. Orientările guvernamentale sugerează menținerea concentrațiilor de formaldehidă și acetaldehidă în interior la niveluri foarte scăzute.
În timp ce expunerea la COV la dispozitivele PCO creează formaldehidă și acetaldehidă, dispozitivul PCO descompune, de asemenea, acești compuși. Întrebarea devine atunci dacă acest lucru duce sau nu la o creștere netă a acestor compuși într-un mediu interior. Utilizând o modelare bazată pe rezultatele studiului, autorii concluzionează că ar exista o creștere de aproximativ trei ori a concentrațiilor de formaldehidă și acetaldehidă în interior în cazul în care un PCO funcționează într-o clădire de birouri (în funcție de concentrațiile și tipurile de COV).
În concluzie, cercetătorii afirmă că, deși eficiența conversiei COV cu dispozitivul PCO poate fi benefică pentru tratarea pe scară largă a aerului din clădirile ocupate, creșterile de formaldehidă și acetaldehidă trebuie să fie cercetate mai departe și mai bine cuantificate. Trebuie să se lucreze fie pentru a reduce producția de formaldehidă și acetaldehidă, fie pentru a combina tehnologia cu un fel de spălător pentru a extrage produsele secundare toxice înainte de a fi aduse înapoi în spațiul ocupat.
Această cercetare continuă, după cum reiese din procesul-verbal al reuniunii din 7 februarie 2007 a Comitetului federal interagenții pentru calitatea aerului interior. Reprezentantul Departamentului Energiei (care este cel mai mare sponsor al acestei cercetări) a rezumat rezultatele de mai sus și a declarat că se efectuează experimente folosind mai multe tipuri de epuratoare cu medii absorbante în aval de dispozitivul PCO. Rezultatele inițiale arată că un chemisorbent de permanganat de sodiu are un potențial considerabil.
O altă abordare este îmbunătățirea productivității reacțiilor dintre COV și radicalii hidroxil și alte ROS. Dificultatea acestei abordări constă în faptul că este puțin probabil ca reacțiile să fie vreodată totale și să nu producă niciun produs secundar. În același proces-verbal al CIAQ s-a subliniat faptul că toți cei 10 COV testați au produs formaldehidă. O altă problemă este viteza aerului și timpul de expunere în apropierea PCO. Testele care au fost efectuate la LBNL au fost făcute la două viteze. S-au observat scăderi semnificative ale procentajelor de COV care au fost descompuse odată cu creșterea vitezei. Acest lucru este logic, deoarece COV se află în prezența ROS pentru o perioadă mai scurtă de timp. Ceea ce face ca acest lucru să fie deranjant este faptul că viteza „mare” a fost de numai 340 pcm. Cele mai multe sisteme rezidențiale produc cel puțin 1.000 cfm, în timp ce sistemele comerciale sunt în general evaluate la 2.000 cfm. La aceste viteze mai mari ar trebui să se presupună procente și mai mici de reacții și niveluri mai ridicate de subproduse, deși ar trebui să se facă cercetări suplimentare pentru a confirma acest lucru.
De asemenea, trebuie să se lucreze în continuare la utilizarea oxidării fotocatalitice (PCO) în zonele în care aveți fumători. Reducerea mirosurilor perceptibile pentru casele cu fumători sau locuri precum barurile și cazinourile este foarte atrăgătoare. Cu toate acestea, fumul de țigară are peste 1.000 de substanțe chimice diferite. Există o lipsă de cercetări bune pentru a determina ce provine din reacțiile cu aceste peste 1.000 de substanțe chimice și radicalii hidroxil și alte specii reactive de oxigen (ROS) de la dispozitivele PCO. Având în vedere rezultatele pe care le-am văzut în cazul fumului de țigară și al ozonului (o altă ROS) și rezultatele studiului detaliat de mai sus, este o presupunere destul de sigură să presupunem că formaldehida este unul dintre produsele secundare. Ce alți subproduse, nivelurile acestor subproduse și posibila producere de particule ultrafine sunt toate întrebări fără răspuns.
Ceea ce îmi ilustrează acest lucru este complexitatea aerului din interior și pericolele de a face presupuneri cu privire la rezultatele reacțiilor chimice. Ceea ce vă doriți este adesea ceea ce nu obțineți. În timp ce tehnologia PCO este foarte promițătoare, în opinia mea, „juriul încă nu a decis” dacă ar trebui sau nu să fie recomandată în mod universal pentru spațiile interioare ocupate.
.