Share
Γράφει ο ∗ Δρ. Βασίλης Μπίνας: Επίκουρος Καθηγητής στο Τμήμα Χημείας στο Α.Π.Θ.- Co-Founder & CTO της PCN Materials
Το πρόβλημα της ρύπανσης και των λοιμώξεων: Ατμοσφαιρικοί ρύποι και μικροβιακό φορτίο με ανθεκτικά στελέχη. Η τεχνολογία δίνει μια επαναστατική λύση
Όλες οι πτυχές της καθημερινότητάς μας -δουλειά, κοινωνικοποίηση, ξεκούραση- μοιράζονται έναν κοινό παρονομαστή: τον αστικοποιημένο τρόπο ζωής. Με το 85-90% του χρόνου μας να αναλώνεται σε εσωτερικούς χώρους και δεδομένου ότι ο αέρας είναι πιο επιβαρυμένος σε σχέση με τον εξωτερικό, ο αέρας που μας περιβάλλει παύει να είναι μια δεδομένη ανάσα ζωής και μετατρέπεται σε μια αόρατη, διαρκή απειλή.
Στους εσωτερικούς χώρους, η συνύπαρξη χημικών ρύπων, όπως τα οξείδια του αζώτου (NOx) και οι πτητικές οργανικές ενώσεις “Π.Ο.Ε”. (VOCs – Volatile Organic Compounds), με παθογόνους μικροοργανισμούς που αντιστέκονται στα συμβατικά αντιβιοτικά και καθαριστικά, δημιουργεί ένα «τοξικό» περιβάλλον που επιβαρύνει το αναπνευστικό και το ανοσοποιητικό σύστημα.
Αποτέλεσμα είναι τα καθημερινά συμπτώματα όπως πονοκέφαλοι, ερεθισμός των ματιών, κόπωση, αλλεργίες που επηρεάζουν αρνητικά την διάθεση και την ευεξία των ανθρώπων. Παράλληλα, η χρόνια έκθεση σε αυτούς σχετίζεται με άσθμα, λοιμώξεις του αναπνευστικού και άλλες χρόνιες παθήσεις.
Επίσης η εξάπλωση βακτηρίων «superbugs» όπως η Klebsiella pneumoniae, η ψευδομονάδα, το E-coli, και ο Streptococcus γίνονται όλο και πιο ανθεκτικά στα αντιβιοτικά, δυσκολεύοντας τη θεραπεία των λοιμώξεων, δημιουργώντας έτσι ένα πολυπαραγοντικό πρόβλημα με σοβαρές κοινωνικές και οικονομικές προεκτάσεις.
Οικονομικό κόστος
Οι επιπτώσεις δεν είναι μόνο υγειονομικές αλλά και οικονομικές. Η κακή ποιότητα αέρα συνδέεται με κακή διάθεση, μειωμένη αποδοτικότητα, περισσότερες απουσίες από την εργασία και αυξημένα κόστη για τις επιχειρήσεις. Επιπλέον, οι ενδονοσοκομειακές λοιμώξεις αυξάνουν τις δαπάνες περίθαλψης και επιβαρύνουν τα συστήματα υγείας με επιπλέον κόστος.
Τέλος, οι υπάρχουσες λύσεις για τον καθαρισμό του αέρα (π.χ. φίλτρα HEPA, χημικά απολυμαντικά) συχνά έχουν υψηλό κόστος εγκατάστασης, συντήρησης, καθώς και περιβαλλοντικό αποτύπωμα ενώ δεν αντιμετωπίζουν ταυτόχρονα τόσο τους χημικούς ρύπους όσο και τους μικροοργανισμούς.
Μεταμορφώνοντας το Φως σε Ασπίδα Προστασίας
Εκεί που οι παραδοσιακές μέθοδοι καθαρισμού σταματούν, η σύγχρονη τεχνολογία δίνει τη λύση σε ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα της εποχής μας. Η απάντηση κρύβεται στον “ευφυή” μηχανισμό της φωτοκατάλυσης – μια διαδικασία που μεταμορφώνει τις καθημερινές επιφάνειες σε ενεργές ασπίδες προστασίας.
Φανταστείτε επιφάνειες σε νοσοκομεία, σχολεία και γραφεία που δεν περιμένουν το επόμενο πέρασμα με κοινά καθαριστικά, αλλά αυτο-καθαρίζονται αδιάκοπα. Τα φωτοκαταλυτικά υλικά έχουν την εκπληκτική ικανότητα να αποδομούν οργανικούς και ανόργανους ρύπους και να εξουδετερώνουν παθογόνους μικροοργανισμούς με έναν απλό τρόπο: χρησιμοποιώντας απλώς την ενέργεια του φωτός και το οξυγόνο της ατμόσφαιρας.
Η πρόταση της PCN Materials πηγαίνει την καινοτομία ένα βήμα παραπέρα. Σε αντίθεση με τις κοινές φωτοκαταλυτικές εφαρμογές που απαιτούν ισχυρή υπεριώδη ακτινοβολία (UV) για να δράσουν, τα προηγμένα υλικά της PCN Materials “ξυπνούν / ενεργοποιούνται” κάτω από οποιαδήποτε πηγή ορατού φωτός, δηλαδή ακόμα και με κοινό φως εσωτερικού χώρου (LED, Φθορισμού κτλ.).
Η εφαρμογή των φωτοκαταλυτικών πρόσθετων της PCN αποτελεί μια θεμελιώδη αναβάθμιση στην ποιότητα ζωής με μειωμένο περιβαλλοντικό αποτύπωμα και συμβάλει στην δημιουργία ενός περισσότερο ασφαλούς περιβάλλοντος για όλους και ειδικά για άτομα ευπαθών ηλικιών και ομάδων, ευαίσθητων σε αλλεργίες και προβλήματα του ανώτερου αναπνευστικού συστήματος όπως λ.χ. το άσθμα.
Η Τεχνολογία: Πώς το Φως Καθαρίζει τον Αέρα μας
Για να καταλάβουμε πώς λειτουργούν τα υλικά της PCN Materials, πρέπει πρώτα να γνωρίσουμε τη φυσική διαδικασία της Φωτοκατάλυσης. Με απλά λόγια, η φωτοκατάλυση αποτελεί για τον καθαρισμό της ατμόσφαιρας, ό,τι και η φωτοσύνθεση για τα φυτά: μια διαδικασία κατά την οποία το φως δίνει την ενέργεια του για να συμβούν ευεργετικές χημικές αντιδράσεις.
Η Βασική Αρχή: Ο «Μαγικός» Ημιαγωγός
Ο πρωταγωνιστής σε αυτή την τεχνολογία είναι το Διοξείδιο του Τιτανίου (TiO2). Πρόκειται για ένα λευκό, απόλυτα ασφαλές υλικό που χρησιμοποιείται εδώ και δεκαετίες σε εκατοντάδες προϊόντα, από καλλυντικά και επιχρίσματα μέχρι πλαστικά και τρόφιμα.
Στον κόσμο της τεχνολογίας, το TiO2 ονομάζεται “ημιαγωγός μεγάλου ενεργειακού χάσματος”. Όταν το φως πέφτει πάνω στην επιφάνειά του, το υλικό απορροφά μικροσκοπικά πακέτα ενέργειας που λέγονται φωτόνια. Αυτή η ενέργεια ενεργοποιεί τα ηλεκτρόνια του υλικού, δημιουργώντας μια κατάσταση διέγερσης.
Μόλις το υλικό ενεργοποιηθεί από το φως, ξεκινά μια αλυσιδωτή αντίδραση στην επιφάνειά του. Η υγρασία και το οξυγόνο που υπάρχουν στον περιβάλλοντα αέρα έρχονται σε επαφή με το ενεργοποιημένο TiO2 και μετατρέπονται σε αυτό που οι επιστήμονες ονομάζουν Δραστικές Μορφές Οξυγόνου (ROS).
Οι σημαντικότερες από αυτές είναι οι ρίζες Υδροξυλίου (*HO) και ρίζες Υπεροξειδίου (*Ο2-) τις οποίες μπορεί κανείς να τις φανταστεί ως «μικροσκοπικές ακίδες». Μόλις ένας ρύπος (όπως ΝΟx και VOCs) ή ακόμη και ένα παθογόνο ακουμπήσει την επιφάνεια του υλικού, αυτές οι «ακίδες” τον καταστρέφουν ακαριαία. Διασπούν τους δεσμούς οργανικών και ανόργανων ρύπων μετατρέποντας τους σε κάτι εντελώς αβλαβές, όπως υδρατμούς και άλατα, ενώ στα παθογόνα καταστρέφουν το κέλυφος και την δομή τους.
Το εντυπωσιακό είναι ότι επειδή το φωτοκαταλυτικό υλικό δρα ως καταλύτης, δεν καταναλώνεται· παραμένει εκεί, έτοιμο να επαναλάβει τη διαδικασία ξανά και ξανά, όσο υπάρχει φως και οξυγόνο στην ατμόσφαιρα.
Η εφαρμογή φωτοκαταλυτικών υλικών σε μια επιφάνεια 1.000 τ.μ. έχει περιβαλλοντικό όφελος αντίστοιχο με τη φύτευση 70 μεγάλων δέντρων.
Η Καινοτομία της PCN Materials: Η Δύναμη του Ορατού Φωτός
Το κοινό Διοξείδιο του Τιτανίου έχει ένα μεγάλο μειονέκτημα: για την ενεργοποίησή του απαιτείται υπεριώδη ακτινοβολία (UV). Όμως, το υπεριώδες φως, που αποτελεί μόλις το 5% του ηλιακού φωτός, δεν παράγεται σχεδόν καθόλου από τις λάμπες που χρησιμοποιούμε για φωτισμό στα σπίτια ή τα γραφεία μας.
Στο σημείο αυτό η PCN Materials κάνει τη διαφορά. Μέσα από χρόνια ερευνών στο ΙΤΕ (Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας), η ερευνητική ομάδα της PCN Materials, κατάφερε να «ξεκλειδώσει» το υλικό. Μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται Doping (Τροποποίηση), προσθέτουμε ειδικά στοιχεία στους νανοκρυστάλλους του TiO2, αλλάζοντας τον τρόπο που το υλικό «βλέπει» το φως.
Έτσι, ενώ τα συμβατικά υλικά «κοιμούνται» κάτω από το απλό φως της λάμπας, τα υλικά της PCN Materials ενεργοποιούνται πλήρως από το ορατό φάσμα του φωτός. Αυτό σημαίνει ότι:
• Σε εσωτερικούς χώρους: Καθαρίζουν τον αέρα χρησιμοποιώντας το φως από τις λάμπες φωτισμού (LED, φθορισμού, πυρακτώσεως) ή το φως που μπαίνει από το παράθυρο.
• Σε εξωτερικούς χώρους: Εκμεταλλεύονται πολύ μεγαλύτερο μέρος της ηλιακής ενέργειας, λειτουργώντας αποτελεσματικά ακόμα και τις μέρες με συννεφιά.
Συνοπτικά, η τεχνολογία της PCN παίρνει μια φυσική διαδικασία καθαρισμού και την κάνει να λειτουργεί παντού, κάθε στιγμή, με ΜΗΔΕΝΙΚΗ κατανάλωση ενέργειας και με τη βοήθεια οποιασδήποτε πηγής φωτός, δημιουργώντας ένα περιβάλλον πιο υγιές για όλους μας.
Με την φωτοκατάλυση, το φως ενεργοποιεί και μεταμορφώνει τις παθητικές επιφάνειες σε ανεξάντλητα ενεργά φίλτρα καθαρισμού
Μικροβιακή & Χημική Δράση: Αποδόμηση Ρύπων και Παθογόνων
Η τεχνολογία της PCN Materials δεν περιορίζεται απλώς στο να καθαρίζει τον αέρα, αλλά αλλάζει τη χημική δομή των επικίνδυνων ουσιών και των μικροοργανισμών, καθιστώντας τους εντελώς αβλαβείς. Η διαδικασία αυτή βασίζεται στην οξειδωτική ισχύ των δραστικών μορφών οξυγόνου (ROS) που παράγονται στην επιφάνεια του τροποποιημένου TiO2.
Η φωτοκατάλυση αποτελεί μια επαναστατική «πράσινη» τεχνολογία που καθαρίζει την ατμόσφαιρα και τους εσωτερικούς μας χώρους, μετατρέποντας επικίνδυνους ρύπους σε εντελώς αβλαβείς ουσίες. Με τη βοήθεια του φωτός, ειδικά υλικά -όπως αυτά της PCN Materials- ενεργοποιούνται, εξουδετερώνουν τα οξείδια του αζώτου (NOx) από τα καυσαέρια και τα μετατρέπουν σε σταθερά νιτρικά άλατα που απομακρύνονται απλά με νερό. Ταυτόχρονα, αποδομούν πλήρως τις πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs), όπως το βενζόλιο και τη φορμαλδεΰδη, μετατρέποντας τις σε καθαρό νερό και ελάχιστο διοξείδιο του άνθρακα.
Πέρα όμως από την απορύπανση, η μέθοδος προσφέρει μια πανίσχυρη ασπίδα υγείας: οι δραστικές ρίζες που παράγονται επιτίθενται στο κυτταρικό τοίχωμα των βακτηρίων και διαλύουν το περίβλημα των ιών (συμπεριλαμβανομένου του SARSCoV-2), καταστρέφοντας ακόμη και το γενετικό τους υλικό, καθιστώντας έτσι τα σχολεία, τα νοσοκομεία και τα σπίτια μας χώρους απόλυτα ασφαλείς και υγιεινούς.
Η Αποτελεσματικότητα σε αριθμούς
Σύμφωνα με τις μελέτες και τις πιστοποιήσεις που συνοδεύουν τα υλικά της PCN Materials (όπως αυτές από το ΙΤΕ, τον “ΔΗΜΟΚΡΙΤΟ” και διεθνείς οργανισμούς από Ευρώπη και Ασία):
• Μείωση Ρύπων: Σε ελεγχόμενες συνθήκες, η τεχνολογία επιτυγχάνει μείωση των επιπέδων NOx και VOCs σε ποσοστά που υπερβαίνουν το 70-80% μέσα σε λίγες ώρες έκθεσης σε ορατό φως.
• Μικροβιακή Εξόντωση: Οι δοκιμές δείχνουν εξουδετέρωση βακτηριακών πληθυσμών σε ποσοστό 99,9% εντός σύντομου χρονικού διαστήματος.
• Διάρκεια Δράσης: Σε αντίθεση με τα κοινά απολυμαντικά που δρουν στιγμιαία και μετά εξατμίζονται, η φωτοκαταλυτική επιφάνεια παραμένει ενεργή και συνεχίζει να εξοντώνει παθογόνα όσο υπάρχει φωτισμός, παρέχοντας μια ανεξάντλητη «ασπίδα» προστασίας.
Η αποτελεσματικότητα της φωτοκατάλυσης τεκμηριώνεται από αυστηρά διεθνή πρότυπα όπως: ISO 22197-1:2016 για την Μείωση Ρύπων και ISO 22196:2011 για την Αντιμικροβιακή Δράση.
Σε ένα δωμάτιο 20 τ.μ., η χρήση φωτοκαταλυτικής βαφής στους τοίχους μπορεί να μειώσει τις συγκεντρώσεις πτητικών οργανικών ενώσεων (VOCs) και οσμών (όπως το τσιγάρο) κατά 80-90% μέσα σε λίγες ώρες έκθεσης στο φως
Εφαρμογές που ήδη γράφουν ιστορία
Η επιστημονική υπεροχή και αποτελεσματικότητα της φωτοκατάλυσης υπό ορατό φως επιβεβαιώνεται μέσα από εφαρμογές μεγάλης αλλά και μικρότερης κλίμακας.
1. Ολυμπία Οδός: Ο πρώτος «Φωτοκαταλυτικός» Αυτοκινητόδρομος
Σε ένα έργο-σταθμό για τις ελληνικές υποδομές, η Ολυμπία Οδός ολοκλήρωσε έναν εκσυγχρονισμό μεγάλης κλίμακας ολόκληρου του συστήματος φωτισμού της, καλύπτοντας τις σήραγγες και τα ημιστέγαστρα (lane cover) σε όλο το μήκος της.
• Η Εφαρμογή: Στο πλαίσιο του έργου επαναχρωματίστηκε το εσωτερικό των σηράγγων και των ημιστεγάστρων επιφάνειας πάνω από 125.000 τ.μ. με το καινοτόμο, υψηλής ανακλαστικότητας, φωτοκαταλυτικό χρώμα (Vitex FOS) το οποίο ενσωματώνει την τεχνολογία της PCN Materials. Πρόκειται για την πρώτη εφαρμογή τέτοιας έκτασης στην Ελλάδα.
• Τα Οφέλη: Ενίσχυση της διάχυσης του φωτός στις σήραγγες, μείωση στη συσσώρευση ρύπων διοξειδίων του αζώτου (ΝΟx) στους κλειστούς χώρους κυκλοφορίας οχημάτων και συμβολή στη διάσπαση των συγκεκριμένων αέριων ρύπων καθιστώντας τις σήραγγες ασφαλέστερες και καθαρότερες.
Η Ολυμπία Οδός επιτυγχάνει πλήρη εκσυγχρονισμό του φωτισμού – Olympia Odos
Πρωτοπόρος ο Δήμος Αγίων Αναργύρων-Καματερού με την εφαρμογή εξελιγμένων βιώσιμων προϊόντων στα έργα
2. Σήραγγα Σταλίδας (ΒΟΑΚ, Κρήτη)
Στην πρώτη μεγάλης κλίμακας εφαρμογή σε σήραγγα, το φωτοκαταλυτικό χρώμα με την τεχνολογία της PCN, οδήγησε σε σημαντική μείωση των ρύπων, ενώ η αυτοκαθαριζόμενη επιφάνεια παρέμεινε καθαρή για πάνω από 12 χρόνια, διασφαλίζοντας σταθερή φωτεινότητα, οδική ασφάλεια και εξοικονόμηση δαπανών φωτισμού και συντήρησης.
3. Σχολή Ναυτικών Δοκίμων (Πειραιάς, Αττική)
Σε συνεργασία με τον Ελληνικό Στρατό, πραγματοποιήθηκε πιλοτική εφαρμογή φωτοκαταλυτικής βαφής σε αίθουσες διδασκαλίας, με σκοπό την αξιολόγηση της μείωσης των αέριων ρύπων και του μικροβιακού φορτίου. Συγκεκριμένα, διεξήχθη συγκριτική μελέτη μεταξύ μιας συμβατικής αίθουσας και μιας πανομοιότυπης στην οποία εφαρμόστηκε το υλικό. Τα αποτελέσματα κατέδειξαν σημαντική πτώση των ρύπων επομένως και μειωμένη ανάγκη για μηχανικό αερισμό και τεχνητό καθαρισμό του αέρα, οδηγώντας έτσι σε εξοικονόμηση ενέργειας και βελτίωση των συνθηκών διαβίωσης.
4. Σχολή Εφέδρων Αξιωματικών Πεζικού (Σ.Ε.Α.Π)
Αφορά μελέτη εφαρμογής καινοτόμου επιχρίσματος σε χώρους υγειονομικού ενδιαφέροντος με στόχο τη βελτίωση της ποιότητας του αέρα και της υγιεινής σε εσωτερικούς χώρους ιατρείων. Τα αποτελέσματα κατέδειξαν σημαντική μείωση των ρύπων οξειδίων του αζώτου, ενώ παράλληλα παρατηρήθηκε εντυπωσιακή μείωση και στο μικροβιακό φορτίο.
5. ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ/ Σταθμός Πανόρμου
Αφορά πιλοτική εφαρμογή του χρώματος Vitex FOS στο σταθμό ΜΕΤΡΟ της ΠΑΝΟΡΜΟΥ το φθινόπωρο του 2024 τόσο σε χώρους στάθμευσης όσο και εκδοτήρια και σκάλες εισόδου/εξόδου. Ανεξάρτητες μετρήσεις αέριων ρύπων όπως οι πτητικές οργανικές ενώσεις (TVOC) σε επτά σταθμούς της Αθήνας έδειξαν μείωση της συγκέντρωσης ρύπων κατά >50% στο σταθμό της Πανόρμου σε σχέση με άλλους σταθμούς.
6. Γεν. Γραμ. ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΣ Κρήτης / Υπόγειος χώρος στάθμευσης
Αφορά την εφαρμογή στους υπόγειους χώρους στάθμευσης σε δυο επίπεδα, του νεόδμητου κτιρίου διοίκησης της Γεν. Γραμματείας της Περιφέρειας Κρήτης στο Ηράκλειο (2026).
Το Μέλλον είναι Φωτεινό (και Καθαρό)
Η φωτοκατάλυση δεν είναι πλέον μια υποσχόμενη τεχνολογία του μέλλοντος, αλλά μια ώριμη τεχνολογία έτοιμη για μαζική εφαρμογή που θα αναβαθμίσει τις υποδομές μας.
Οι εφαρμογές αποδεικνύουν ότι η φωτοκατάλυση τόσο σε εξωτερικό αλλά κυρίως σε εσωτερικό χώρο προσφέρει μια αυθεντικά πράσινη λύση που συνδυάζει:
1. Περιβαλλοντική Αναβάθμιση: Ενεργή αποδόμηση καυσαερίων και ρύπων.
2. Οικονομία: Μείωση κόστους καθαρισμού και συντήρησης λόγω της ιδιότητας αυτοκαθαρισμού.
3. Βιώσιμη Ανάπτυξη: Συμβολή στους Στόχους Βιώσιμης Ανάπτυξης (SDGs) και στη δημιουργία «έξυπνων» πόλεων.
Για τον αρχιτέκτονα και τον μηχανικό, αποτελεί ένα ισχυρό εργαλείο στη φαρέτρα του βιοκλιματικού σχεδιασμού και επιλέγοντας υλικά που ενσωματώνουν αυτή την «αόρατη τεχνολογία», μπορούν να δημιουργήσουν κτίρια και υποδομές που δεν καταλαμβάνουν απλώς χώρο, αλλά προσφέρουν ενεργά στην ποιότητα ζωής των πολιτών με παράλληλη σημαντική μείωση στην ενέργεια λειτουργίας συστημάτων HVAC.
Με τη στροφή προς τις “έξυπνες φωτοκαταλυτικές επιφάνειες” για πρώτη φορά μπορούμε να οραματιστούμε κάθε κτίριο να μετατρέπεται σε ενεργό παράγοντα περιβαλλοντικής προστασίας.. Κάθε τοίχος να λειτουργεί ως ένας αόρατος πνεύμονας. Κάθε σήραγγα να καθαρίζει τους αέριους ρύπους. Κάθε νοσοκομείο να προσφέρει ένα επιπλέον επίπεδο προστασίας. Κάθε σχολική αίθουσα να αποτελεί έναν πιο υγιεινό χώρο μάθησης. Κάθε σταθμός μεταφορών να συμβάλλει ενεργά στη βελτίωση της ποιότητας ζωής χιλιάδων πολιτών.
H PCN Materials είναι ελληνική ιδιωτική εταιρεία τεχνολογίας υλικών, η οποία ιδρύθηκε το 2019 ως τεχνοβλαστός του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ), με έδρα το Ηράκλειο της Κρήτης και στόχο την ανάπτυξη και εμπορική αξιοποίηση των κατοχυρωμένων φωτοκαταλυτικών υλικών της.
πηγή: Εργοληπτικόν Βήμα Νο_147 της ΠΕΣΕΔΕ Το επιστημονικό σημείο αναφοράς του εργοληπτικού κόσμου
ΥΓΕΙΑ ΚΑΙ ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΣΤΗΝ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΑΠΟ ΤΗΝ ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ ΣΤΗΝ ΠΡΑΞΗ
Αυτά και άλλα πολλά άκρως ενδιαφέροντα θέματα στο περιοδικό της ΠΕΣΕΔΕ που κυκλοφορεί – ΠΑΤΗΣΤΕ ΕΔΩ! Καλή ανάγνωση!
