PROJEKT
Projekt: FEMA.01.01-IP.01-04Q9/24
"Opracowanie maszyny, która pozwoli na zintegrowanie procesu nakładania emulsji fotokatalitycznej
pochłaniającej NOx z procesem druku wielkoskalowych materiałów reklamowych"
REKLAMY WIELKOFORMATOWE
JAKO MIEJSKIE FILTRY POWIETRZA
Tlenek azotu NO oraz dwutlenek azotu NO₂ są głównymi składnikami zanieczyszczenia powietrza. Powstają głównie przy spalaniu paliwa w autach i w elektrowniach. W finalnym obiegu przekształcają się w kwaśny deszcz, fotochemiczny smog i powodują brudny nalot na elewacjach budynków, czyniąc je nieestetycznymi. W czasie emisji głównie emitowany jest tlenek azotu (NO), który stopniowo jest utleniany w atmosferze do toksycznej, rakotwórczej formy dwutlenku azotu (NO₂).
W ostatniej dyrektywie EU został podany bezpieczny poziom NOx dla zdrowia ludzkiego, którego wartość nie powinna przekraczać 105 ppbv.
Skutki długotrwałej ekspozycji na nadmierne stężenie NO₂ są bardziej ponure. Przypisuje się im wpływ na rozwój poważnych schorzeń, takich jak:
• astma oskrzelowa,
• przewlekła obturacyjna choroba płuc,
• choroby układu sercowo-naczyniowego,
• nowotwory, w szczególności płuc i piersi.
Według pomiarów prowadzonych przez GIOŚ w latach 2018-2020 w Katowicach odnotowano przekroczenia dopuszczalnych poziomów stężeń NO2, wynoszących średniorocznie 40 μg/m³. Podobna sytuacja wystąpiła również w Krakowie, w Warszawie i we Wrocławiu. Zgodnie z najnowszymi wytycznymi WHO z 2021 r. rekomendowane średnioroczne poziomy stężenia dwutlenku azotu nie powinny przekraczać 10 μg/m³.
Tlenki azotu należą do najgroźniejszych związków zanieczyszczających atmosferę. Są kilkakrotnie bardziej szkodliwe od dwutlenku siarki i niemal dziesięciokrotnie bardziej od tlenku węgla.
Do grupy tlenków azotu zalicza się zasadniczo sześć związków chemicznych złożonych z atomów tlenu i azotu. Z punktu widzenia powstawania smogu znaczenie mają tylko dwa: tlenek azotu (NO) i dwutlenek azotu (NO₂).
W samej Polsce liczba zgonów przypisywanych długotrwałej ekspozycji na NO₂ szacowana była w 2021 jest na 1,6 tys. rocznie. Dla przykładu w 2013 roku w Londynie na ulicy Oxford odnotowana była średnia wartość 200 ppbv, z pikami osiągającymi wartości 600-700 ppbv. Fundamentalnym zatem stało się, by pilnować tej granicy, czyniąc ją nieprzekraczalną.
Sprzymierzeńcem w tej nierównej walce z wszechobecnymi NOx staje się półprzewodnikowa reakcja fotokatalityczna. Osiąga się ją przy wykorzystaniu sfunkcjonalizowanych właściwości nano powłok dwutlenku tytanu (TiO2). Powłoka ta tworzona jest poprzez mechaniczne precyzyjne naniesienie na powierzchnie zadrukowaną emulsji fotokatalitycznej opartej na nanocząsteczkach - katalizatorach. Kluczową fotokatalityczną reakcją, która przebiega na powierzchni pokrytej powłoką dwutlenku tytanu, jest konwersja tlenku azotu do azotanów i azotynów. Aby określić skuteczność danej powłoki, została wprowadzona wystandaryzowana metoda ISO 22197-1:2007, oznaczająca skuteczność usuwania NO z atmosfery.
Dlaczego NO₂ jest groźniejszy niż inne zanieczyszczenia?
• Jest kilkakrotnie bardziej szkodliwy od SO₂ (dwutlenku siarki).
• Jest niemal dziesięciokrotnie bardziej szkodliwy niż CO (tlenek węgla).
• Powoduje choroby płuc, serca, układu krążenia, a także nowotwory.
• Odpowiada za powstawanie kwaśnych deszczy i smogu fotochemicznego.
Jeśli w pobliżu fasady obecne są szkodliwe zanieczyszczenia powietrza, takie jak tlenki azotu, fotokataliza zachodzi pod wpływem promieniowania ultrafioletowego (UV). Procesy utleniania przekształcają zanieczyszczenia w nieszkodliwe sole, które początkowo pozostają na powierzchni fasady. Są one zmywane z powierzchni podczas kolejnego deszczu. Mogą one naturalnie wsiąkać w glebę lub być gromadzone i w kontrolowany sposób wykorzystywane do nawadniania roślin, dostarczając im składników odżywczych.
Naszą powłokę fotokatalityczną poddano badaniu w dwóch niezależnych laboratoriach: Obydwa laboratoria przebadały produkt zgodnie z obowiązującą metodą ISO 22197-1, używając do testu stężenia NO wynoszącego 1mg/m³. Aby urealnić wyniki testów w rzeczywistych warunkach terenowych naszego kraju zleciliśmy badania Wydziałowi Inżynierii Lądowej Politechniki Warszawskiej ( Badania Laboratoryjne – lipiec 2024 oraz na nośnikach– wrzesień 2024 - w Warszawie) oraz Instytutowi Frauenhofera, które potwierdziły uzyskiwane wartości.
Badania przeprowadzone na nośnikach w dniach 9 – 12 września ( poza pikami radiacyjnymi ) 2024 wykazały :
„Pomimo tych niesprzyjających warunków, badane powłoki w przybliżeniu wykazywały się zbliżoną zdolnością do pochłaniania tlenków azotu, co drzewa liściaste (przyjmując, że 1 metr kwadratowy lasu liściastego pochłania około 10-50 μg/godzina oraz, że całość rozłożonych NOx to NO₂, 1 metr kwadratowy powłoki FN-Trans był zdolny do rozłożenia od 25 do 31 μg/godzina w czasie trwania kampanii pomiarowej).
Tlenki azotu rozkładane są do postaci azotanów oraz azotynów, które później spłukiwane są z powierzchni fotokatalitycznej w czasie opadów deszczu. Woda deszczowa wzbogacona o związki azotu może być odprowadzona do gleby, bez konieczności jej oczyszczania”
Test udowodnił, że przebadana powłoka oczyszcza 11,1 μmol lub 28,1% NO z atmosfery w ciągu 5 h w asyście światła.
Wynik badania pokazuje, że przebadana powłoka oczyszcza 9,07 μmol lub 59,93 % NO z atmosfery w ciągu 5 h w asyście światła. Porównując dwa uzyskane wyniki, należy odnieść się do następujących informacji: - Wielka Brytania, stosując prędkość przepływu NO na poziomie 2,84 L/min., tworzy model badania środowiska bardzo zanieczyszczonego. - Chiny stosując prędkość przepływu NO na poziomie 1 L/min, tworzy model badania środowiska umiarkowanie skażonego. W celu porównania wyników z obu powyższych laboratoriów, musimy sprowadzić do jednego mianownika, mnożąc przez wspólny faktor, jakim jest prędkość przepływu.
Zastosowanie aktywnej powłoki na bazie nanocząsteczek dwutlenku tytanu na banerach elewacyjnych / outdoorowych odpowiada 1m² = 66 m² lasu mieszanego w zakresie pochłaniania tlenków azotu pochodzących ze spalania wysokotemperaturowego. Częsta wymiana ekspozycji przyczynia się do jak największej efektywności powłoki która działa jak miejski wielkoformatowy filtr powietrza i koreluje z cyklem wymian trwających kampanii reklamowych.
Topcan opracowuje aktualnie technologie nakładania emulsji fotokatalitycznej w procesie druku wielkoformatowego w oparciu o uzyskane wsparcie z funduszy europejskich dla województwa mazowieckiego PT; Projekt: FEMA.01.01-IP.01-04Q9/24"Opracowanie maszyny, która pozwoli na zintegrowanie procesu nakładania emulsji fotokatalitycznej pochłaniającej NOx z procesem druku wielkoskalowych materiałów reklamowych".
Opracowywana maszyna pozwoli na efektywnie krótki czas nanoszenia emulsji oraz optymalizację nanoszonej warstwy oraz nanoszenie wybiórcze przy zachowaniu efektywnie działającej warstwy fotokatalitycznej. Celem jest osiągniecie procedury pokrywania wydruków już w trakcie procesu druku, praktycznie w tym samym czasie. Pozwoli to na produkcję (druk + konfekcjonowanie) wydruków wzbogaconych o warstwę fotokatalityczna w czasach nie odbiegających od osiąganych w teraźniejszości.
Fotokataliza działa poprzez wykorzystanie światła (w asyście wody – wilgotności powietrza) do aktywacji fotokatalizatora, najczęściej dwutlenku tytanu, który następnie generuje aktywne formy tlenu. Te reaktywne formy tlenu (jak rodniki hydroksylowe) rozkładają szkodliwe związki organiczne i nieorganiczne, takie jak tlenki azotu, formaldehyd, benzen, wirusy, bakterie i grzyby, na nieszkodliwe substancje. Proces ten umożliwia samooczyszczanie powierzchni oraz usuwanie zanieczyszczeń z powietrza i wody.
• Promienie UV aktywują cząsteczki dwutlenku tytanu.
• Reakcje utleniania rozkładają tlenki azotu (NO, NO₂) na nieszkodliwe substancje.
• Produkty reakcji (azotany i azotyny) osiadają na powierzchni.
• Deszcz spłukuje sole do gleby, gdzie mogą być wykorzystane przez rośliny.
Technologia budzi coraz większe zainteresowanie nie tylko w Polsce, ale i za granicą. Wkrótce planowane są ekspozycje obejmujące kilka tysięcy metrów kwadratowych powierzchni w największych europejskich stolicach.
Jeśli projekt się powiedzie, nasze miasta zyskają nowego sojusznika w walce o czystsze powietrze – reklamy, które zamiast przeszkadzać, będą leczyć.
#Topcan; #Fotokataliza; #Miejskie filtry powietrza; #FunduszeUE; #FunduszeEuropejskie