ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΦΩΤΟΕΝΕΡΓΩΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ ΜΕ ΑΝΤΙΒΑΚΤΗΡΙΑΚΗ ΚΑΙ ΑΝΤΙΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΓΙΑ ΚΑΘΑΡΟ ΚΑΙ ΑΣΦΑΛΕΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ (ΜΙS 5185024)
ΑΚΡΩΝΥΜΙΟ: ΑΠΟΓΕΙΟΝ
ΚΩΔΙΚΟΣ ΕΡΓΟΥ: ATTP4-0349671
Στόχος του έργου «ΑΠΟΓΕΙΟΝ» είναι η ανάπτυξη φωτοκαταλυτικών επιστρώσεων με ισχυρή αντιβακτηριακή και αντιϊκή δράση, και ικανότητα οξείδωσης αέριων ρύπων εσωτερικών χώρων, για τη βελτίωση της υγιεινής και τον αποτελεσματικό καθαρισμό του αέρα.
Η φωτοκατάλυση είναι μία από τις τεχνικές που χρησιμοποιείται στην αποδόμηση αέριων ρύπων και στην καταπολέμηση βακτηρίων και ιών, ενώ όπως αποδεικνύουν πρόσφατες μελέτες είναι αποτελεσματική και κατά του κορωνοϊού. Ένας από τους πιο αναγνωρισμένους φωτοκαταλύτες είναι η τιτανία (TiO2) που εμφανίζει ισχυρή ικανότητα οξείδωσης ρύπων και μικροοργανισμών. Όμως, το μεγάλο εύρος ενεργειακού χάσματος και ο ταχύς ανασυνδυασμός των φωτοπαραγόμενων φορτίων δυσχεραίνουν τη δράση υπό ορατή ακτινοβολία και συνεπώς τις εφαρμογές σε εσωτερικούς χώρους.
Τα τελευταία χρόνια έχει αναδειχθεί σειρά νέων φωτοκαταλυτών, ενεργών στο ορατό φως, μεταξύ των οποίων είναι οι ημιαγωγοί γραφιτικού νιτριδίου του άνθρακα (g-C3N4) και φωσφορικού αργύρου (Ag3PO4). Το κατάλληλο εύρος ενεργειακού χάσματος του γραφιτικού νιτριδίου του άνθρακα (2,7 eV) επιτρέπει την αξιοποίηση του ορατού μέρους του φάσματος, ενώ η φυσικοχημική του σταθερότητα και η εύκολη σύνθεση το καθιστούν κατάλληλο για μεγάλο εύρος εφαρμογών. Αντίστοιχα, ο φωσφορικός άργυρος εμφανίζει επίσης κατάλληλο εύρος ενεργειακού χάσματος (2,4 eV), ενώ η επαγωγική δράση των φωσφορικών ιόντων ευνοεί το διαχωρισμό ηλεκτρονίων-οπών. Έτσι, ο συνδυασμός των δύο ημιαγωγών σε εν ετεροδομές γραφιτικού νιτριδίου του άνθρακα και φωσφορικού αργύρου αναμένεται να οδηγήσει σε φωτοκαταλύτες με εξαιρετικά ενισχυμένη απόδοση.
Στο προτεινόμενο έργο, πραγματοποιείται η σύνθεση των ανωτέρω ετεροδομών με σκοπό τη δημιουργία φωτοκαταλυτών, με αντιβακτηριακή και αντιϊκή δράση, κατάλληλων παράλληλα και για οξείδωση αέριων ρύπων εσωτερικών χώρων. Οι ετεροδομές παρασκευάζονται στο ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, είτε με απλή ανάμειξη των δύο συστατικών ή με in-situ σχηματισμό του φωσφορικού αργύρου, παρουσία αποφλοιωμένου γραφιτικού νιτριδίου του άνθρακα. Επιπλέον, πραγματοποιείται σάρωση των αναλογιών των δύο ημιαγωγών, για την επίτευξη βέλτιστου ενεργειακού χάσματος και καθορισμού των ζωνών σθένους και αγωγιμότητας με σκοπό την ενίσχυση της αποτελεσματικότητας για την οξείδωση αέριων ρύπων και εξουδετέρωση των παθογόνων μικροοργανισμών.
Η ανάπτυξη σταθερών αιωρημάτων για ψεκασμό φωτοκαταλυτικών επιστρώσεων με προσθήκη των νέων ετεροδομών γίνεται σε συνεργασία με την εταιρεία NanoPhos Α.Ε.. Τα συστατικά και οι βέλτιστες αναλογίες καθορίζονται με κριτήρια σταθερότητας και δραστικότητας των αιωρημάτων και των επιστρώσεων. Η NanoPhos Α.Ε. έχει την απαραίτητη τεχνογνωσία και εμπειρία για την ενσωμάτωση των φωτοκαταλυτών σε υγρά συστήματα, τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων τους και την παρακολούθηση της σταθερότητας των νέων επιστρώσεων.
Η εκτίμηση της φωτοκαταλυτικής οξείδωσης αέριων ρύπων εσωτερικών χώρων, πραγματοποιείται με βάση το πρότυπο ISO 22197-2:2019 κατάλληλο για υλικά που περιέχουν φωτοκαταλύτη. Για τον προσδιορισμό της αντιβακτηριακής δράσης εφαρμόζεται το πρότυπο ISO 27447:2019, στο οποίο εκτιμάται ο πληθυσμός βακτηρίων που αναπτύσσονται πριν και μετά την επίδραση ακτινοβολίας. Ο προσδιορισμός της αντιϊκής δράσης πραγματοποιείται στο Ελληνικό Ινστιτούτο Παστέρ, το οποίο διαθέτει κατάλληλα εκπαιδευμένο προσωπικό και υποδομές για το χειρισμό παθογόνων μικροοργανισμών σε συνθήκες αυξημένης βιο-ασφάλειας. Εφαρμόζονται διαδικασίες βασισμένες στο πρότυπο ISO 21702:2019 για την μέτρηση της αντιϊκής δράσης σε πλαστικά και άλλες μη πορώδεις επιφάνειες προϊόντων, βάσει της μείωσης του ιϊκού φορτίου παθογόνων ιών. Επιπλέον εφαρμόζεται και το πρότυπο ISO 18071:2016, το οποίο επιτρέπει τον προσδιορισμό της αντιϊκής δραστικότητας υλικών που περιέχουν φωτοδραστικά φωτοκαταλυτικά υλικά εσωτερικού χώρου ή έχουν φωτοενεργά φωτοκαταλυτικά φιλμ εσωτερικού χώρου στην επιφάνεια, με μια πρότυπη μέθοδο που μετρά τον τίτλο μολυσματικότητας του βακτηριοφάγου Qβ σε καλλιέργειες E. coli, μετά από φωτισμό με φως εσωτερικού χώρου.
Οι παραπάνω δραστηριότητες αναμένεται να αναδείξουν καινοτόμες φωτοκαταλυτικές επιστρώσεις οι οποίες θα μπορούν άμεσα να ενσωματωθούν στη λίστα προϊόντων της NanoPhos Α.Ε., ενισχύοντας το προφίλ και την ανταγωνιστικότητα της εταιρείας διεθνώς. Οι νέες επιστρώσεις αναμένεται να έχουν θετικό αντίκτυπο στην αγορά, προσφέροντας εξυγίανση της ατμόσφαιρας εσωτερικών χώρων με χαμηλό κόστος και εύκολη εφαρμογή.
