Nové postupy a materiály ve stavebnictví

Transkript

1

2 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Vzdělávací program s názvem Nové postupy a materiály ve stavebnictví pro účastníky dalšího vzdělávání v rámci zvyšování odborné kvalifikace a konkurenceschopnosti byla vytvořena v rámci realizace projektu Podpora nabídky dalšího vzdělávání prostřednictvím nových moderních postupů a materiálů ve stavebnictví, zkrácený název projektu Novinky ve stavebnictví, registrační číslo projektu CZ.1.07/3.2.06/ , financovaného z prostředků Evropského sociálního fondu prostřednictvím operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost a státního rozpočtu České republiky. Vzdělávací program Nové postupy a materiály ve stavebnictví s časovou dotací 72 hodin zahrnuje 2 části: 1. se 3 moduly s časovou dotací 36 hodin 2. Stavební chemie se 3 moduly s časovou dotací 36 hodin Vzdělávací program byl vytvořen odbornými pracovníky a metodiky realizátora projektu na základě jeho pilotního ověření, které proběhlo v období od října 2014 do května Realizátorem tohoto projektu je společnost Naděje - M, o.p.s. se sídlem Báňská 287, Most, IČ S t r á n k a 1

3 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví 2 S t r á n k a

4 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Obsah Doporučené vstupní předpoklady, potřebné pro zařazení do vzdělávacího programu... 7 Profil absolventa... 8 Cíl programu... 8 Klíčová témata programu... 8 Kompetence absolventa vzdělávání... 9 Uplatnění absolventa... 9 Organizační předpoklady výuky...10 Formy a metody výuky...11 Způsob a forma ověření získaných znalostí a dovedností...12 Doklad o ukončení...12 Tematický plán...13 Modul 1a Fotokatalýza, fotokatalytické materiály a multifunkční nátěrové hmoty s fotokatalytickým efektem...17 Lekce č. 1 Fotokatalýza Katalýza Fotochemické reakce Fotokatalyzátory Mechanismus fotokatalýzy na TiO Vliv fotokatalýzy na TiO2 na chemické látky a mikroorganismy ve vzdušném a vodním prostředí...21 Otázky k Modulu 1a - lekce č Lekce č. 2 Možnosti praktického využití fotokatalýzy Opatření proti vzniku a vývoji nebezpečných, velmi odolných kmenů bakterií, proti šíření bakteriálních i virových nákaz, růstu plísní a kvasinek Samočistící povrchy Fotokatalytické materiály na bázi nano TiO Nejběžnější fotokatalytické materiály Fotokatalytická účinnost Metody měření Fotokatalytická účinnost různých druhů materiálů a jejich praktická využitelnost...33 Otázky k Modulu 1a - lekce č Lekce č generace generace nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem...35 Využití standardních nátěrových pojivových systémů (matric)...35 Otázky k Modulu 1a - lekce č Lekce č generace generace nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem...39 S t r á n k a 3

5 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Využití speciální anorganické matrice vytvářející 3D porózní mikro strukturu s povrchovým ukotvením polovodičových nanokrystalů fotokatalyzátoru Otázky k Modulu 1a - lekce č Modul 1b Použití nátěrových hmot s fotokatalytickým multifunkčním efektem druhé generace (interiéry a exteriéry) Lekce č. 1 Existující nátěrové hmoty s fotokatalytickým multifunkčním efektem 2. generace PROTECTAM FN jako nový typ účinné technologie pro čištění vzduchu, ochranu proti nákazám a povrchy se samočistícím efektem fotokatalytická (nano)technologie Obecné možnosti a předpoklady pro využití FNT v interiérech Otázky k Modulu 1b - lekce č Lekce č. 2 Obecné možnosti a předpoklady pro využití fotokatalytické (nano)technologie v exteriéru Ochrana povrchů Čištění ovzduší Otázky k Modulu 1b - lekce č Lekce č. 3 Konkrétní možnosti a příklady použití fotokatalytické (nano)technologie v interiérech budov Zdravotnická zařízení Prevence nozokomiálních infekcí Prevence vypuknutí a rozšiřování nákaz ve zdravotnických zařízeních Ochrana personálu zdravotnických zařízení a pacientů před nebezpečnými látkami, jako jsou desinfekční prostředky a chemikálie, výpary z dřevotřískového nábytku a umělých hmot a toxiny produkovanými plísněmi nebo bakteriemi, které sídlí ve vzduchotechnice Ochrana personálu a pacientů před imisemi, které pronikají do interiérů budov z vnějšího prostředí a mají negativní dopad na jejich zdraví Menší narušení chodu zdravotnického zařízení v důsledku snížení frekvence malování Ekonomika Předškolní zařízení a školy Efekty a snížení rizika přenosu nákaz Ochrana dětí a personálu předškolních zařízení před nebezpečnými látkami, jako jsou chemikálie uvolňující se z úklidových prostředků, výpary z dřevotřískového nábytku a umělých hmot a toxiny produkovanými bakteriemi, které sídlí ve vzduchotechnice Ochrana dětí a personálu před imisemi, které pronikají do interiérů budov z vnějšího prostředí a mají negativní dopad na jejich zdraví Odstranění nepříjemných pachů Opatření proti usazování a růstu plísní na zdech Domovy seniorů Veřejné prostory Kanceláře Restaurace a jídelny S t r á n k a

6 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Hotely Odstraňování nepříjemných pachů v domácnosti Čištění vzduchu...76 Čištění vzduchu od alergenů...76 Čištění vzduchu od nebezpečných látek, které se do něj uvolňují z vybavení místností a úklidových prostředků...76 Čištění vzduchu od nebezpečných látek, které do interiéru pronikají z vnějšího prostředí Snížení koncentrace nebezpečných mikroorganismů, vytvoření bariéry proti přenosu nákaz Průmysl a potravinářská výroba Chovy živočichů Životnost a údržba...80 Otázky k Modulu 1b - lekce č Lekce č. 4 Konkrétní možnosti a příklady použití fotokatalytické (nano)technologie v exteriéru Samočistící povrchy fasád, zdí, střech a dalších stavebních prvků, použití na novostavbách a při rekonstrukcích (včetně památkové chráněných objektů) Antigraffiti úprava, odstranění graffiti Čištění ovzduší protihlukové bariéry, dopravní stavby, městský mobiliář, fasády a střechy objektů Životnost a údržba...84 Otázky k Modulu 1b - lekce č Modul 1c Chemické a fyzikální vlastnosti nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem druhé generace, postupy a zásady při užívání...87 Lekce č. 1 Chemické složení a vlastnosti multifunkčních nátěrů PROTECTAM FN Nátěrová suspenze FN1 - technický list...87 Použití...87 Doporučení k použití v interiéru...88 Doporučení k použití v exteriéru...88 Složení a vlastnosti...89 Funkce a vzhled ochranného nátěru Nátěrová suspenze FN2 - technický list...89 Použití...89 Doporučení k použití v interiéru...90 Doporučení k použití v exteriéru...91 Složení a vlastnosti...91 Funkce a vzhled ochranného nátěru Nátěrová suspenze FN3 - technický list...92 Použití...92 Doporučení k použití v interiéru...93 Doporučení k použití v exteriéru...93 S t r á n k a 5

7 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Složení a vlastnosti Funkce a vzhled ochranného nátěru Chemické a fyzikální vlastnosti vyzrálé nátěrové vrstvy vytvořené nátěry PROTECTAM FN Zdravotní a ekologická bezpečnost fotokatalytické (nano)technologie PROTECTAM FN Bezpečnostní list produktu FN Bezpečnostní list produktu FN Bezpečnostní list produktu FN Otázky k Modulu 1c - lekce č Lekce č. 2 Technologické požadavky instalace a provozu fotokatalytické (nano)technologie PROTECTAM FN PROTECTAM FN PROTECTAM FN PROTECTAM FN Postup nanášení FN Další pomůcky Postup instalace (nano)technologie PROTECTAM FN Zásady zajištění světelné energie pro fotokatalytickou (nano)technologii PROTECTAM FN Otázky k Modulu 1c - lekce č Lekce č. 3 Projekt instalace a používání FNT Analýza potřeb uživatele a podmínek instalace a používání FNT Stanovení vhodných ploch pro aplikaci FN nátěrů Stanovení optimálních hodnot nasvícení FN ploch UV zářením Provoz FNT a zajištění údržby (fotokatalytická plocha, systém nasvícení UV světlem) Stanovení postupu instalace a vypracování rozpočtu Stanovení obchodních a záručních podmínek Otázky k Modulu 1c - lekce č Lekce č. 4 Praktický nácvik instalace fotokatalytické (nano)technologie PROTECTAM FN Instalace v interiéru Instalace v exteriéru Otázky k Modulu 1c - lekce č Seznam obrázků S t r á n k a

8 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Doporučené vstupní předpoklady, potřebné pro zařazení do vzdělávacího programu Program je určen třem skupinám účastníků dalšího vzdělávání 1. skupina Projektanti ve stavebnictví, architekti 2. skupina Techničtí pracovníci a řemeslníci zabývající se aplikací nátěrových hmot 3. skupina Odborníci na stavební materiály a chemici působící v oblasti stavebnictví a životního prostředí Vstupní předpoklady pro 1. skupinu (projektanti ve stavebnictví, architekti) vysokoškolské odborné vzdělání v oblasti projektování staveb, vnitřního prostředí staveb a urbanistiky, praxe v oboru minimálně 2 roky, základní dovednosti v práci s IT (počítač, internet), zájem o uplatnění nových materiálů a technologií. Vstupní předpoklady pro 2. skupinu (techničtí pracovníci a řemeslníci zabývající se aplikací nátěrových hmot) vysokoškolské, střední odborné vzdělání v oboru stavebnictví s maturitní zkouškou nebo výučním listem, praxe v oboru minimálně 2 roky (aplikace nátěrových hmot exteriéry i interiéry), základní dovednosti v práci s IT (počítač, internet), zájem o uplatnění nových materiálů a technologií. Vstupní předpoklady pro 3. skupinu (odborníci na stavební materiály a chemici působící v oblasti stavebnictví a životního prostředí) vysokoškolské, střední odborné vzdělání v oboru stavebnictví s maturitní zkouškou nebo výučním listem, praxe v oboru minimálně 2 roky, základní dovednosti v práci s IT (počítač, internet), zájem o uplatnění nových materiálů a technologií. S t r á n k a 7

9 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Profil absolventa Stavebnictví a architektura jsou oblastí, v níž se v současnosti stále více prosazují nové materiály založené na využití výsledků vývoje v oblasti nanotechnologií. Tyto novinky nabízejí řadu zcela nových vlastností a možností využití. Prosperita firem závisí do značné míry na tom, jak jsou schopny si tyto novinky prakticky osvojit a přeměnit nové znalosti a dovednosti na konkurenční výhodu. Relativně samostatnou skupinou novinek v této oblasti jsou nátěrové hmoty s fotokatalytickým efektem. Tyto nátěry nabízejí praxi mnohostranné použití a zcela nové užitné hodnoty jako jsou čištění vzduchu a vody, silný antibakteriální efekt a samočistící funkci. Ve stavebnictví a architektuře je lze využít jako snadno použitelnou, účinnou, bezporuchovou a nízkonákladovou technologii. Cíl programu 1. Seznámit účastníky vzdělávání s: - existujícími produkty v této oblasti, - možnostmi jejich využití v praxi, - odlišnostmi a výhodami použití ve srovnání s jinými nátěrovými hmotami a stavebními materiály, - základními principy a procesy, které zajišťují jejich funkci, - fyzikálními a chemickými vlastnostmi fotokatalytických nátěrů (technické listy, bezpečnostní listy, ekologie, hygienické normy a předpisy), - zásadami a postupy aplikace fotokatalytických nátěrů (technologický postup, BOZP). 2. Naučit účastníky vzdělávání prakticky využít nové technologie pro vytváření povrchů s funkcemi: - čistička vzduchu, - antibakteriální prostor, - samočistící povrch, - ochrana proti plísním, kvasinkám a zelené řase, - antigraffiti opatření. Klíčová témata programu Nanotechnologie a nové materiály Fotokatalýza a možnosti jejího praktického využití Fotokatalytické materiály a jejich použití Nátěrové hmoty s fotokatalytickým efektem 8 S t r á n k a

10 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 PROTECTAM FN - fotokatalytické nátěry II. generace (dále FN) a možnosti jejich praktického využití Použití FN v exteriéru - samočistící povrchy - antigraffiti opatření - čištění ovzduší a vody Použití FN v interiéru - domácnosti - školská zařízení - zařízení humánní a veterinární medicíny - restaurace a jídelny - administrativní budovy a veřejné prostory - průmyslové a potravinářské provozy - chovy živočichů Postup aplikace FN Zajištění světelné energie pro fotokatalytický proces Vady, poruchy, nedostatky a jejich náprava Kompetence absolventa vzdělávání Dokáže se orientovat v oblasti nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem (aktuální nabídka na trhu, rozdíly, způsoby jejich aplikace a použití), Chápe základy fyzikálně chemického jevu fotokatalýzy a možnosti jeho využití v praxi aplikací nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem Zná způsoby a možnosti praktického využití II. generace nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem v exteriéru a interiéru; Zná a prakticky si osvojil zásady technologického postupu a aplikace II. generace nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem v exteriéru a interiéru; Umí prakticky využít získané znalosti k vypracování konkrétního projektu aplikace II. generace nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem; Umí prezentovat přednosti a přínosy využití II. generace nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem v exteriéru a interiéru zákazníkovi Uplatnění absolventa V návaznosti na jeho předchozí kvalifikaci: 1. Provádění instalace fotokatalytických nátěrových systémů v exteriéru a interiéru. 2. Projektování fotokatalytických nátěrových systémů v interiérech a exteriéru a rozhodování o jejich využití. 3. Poradenské služby a prodej v oblasti materiálů pro fotokatalytické nátěrové systémy. S t r á n k a 9

11 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Organizační předpoklady výuky Výuka je rozložena do pěti dnů. Tři dny po osmi hodinách a dva dny po šesti hodinách. Výukové dny Počet hodin 1. 6 Obsah Modul 1a - Fotokatalýza, fotokatalytické povrchy a multifunkční nátěrové hmoty s fotokatalytickým efektem 6 hodin teorie Přednáška (učebna) Samostudium - e-learning 4 hodiny 2 hodiny Modul 1a - Fotokatalýza, fotokatalytické povrchy a multifunkční nátěrové hmoty s fotokatalytickým efektem 2 hodiny teorie Seminář (učebna) 2 hodiny Vybavení učebny Přednáška: Digitální projektor propojený s notebookem, promítací plocha, tabule nebo flipchart s papírem a fixy. Samostudium - e-learning: Počítač s přístupem na internet pro každého účastníka. Seminář: Digitální projektor propojený s notebookem, promítací plocha, tabule nebo flipchart s papírem a fixy Modul 1b - Použití nátěrových hmot s fotokatalytickým multifunkčním efektem druhé generace (interiéry a exteriéry) 6 hodin teorie Přednáška (učebna) Samostudium - e-learning 4 hodiny 2 hodiny Modul 1b - Použití nátěrových hmot s fotokatalytickým multifunkčním efektem druhé generace (interiéry a exteriéry) 2 hodiny teorie Seminář (učebna) 2 hodiny Přednáška: Digitální projektor propojený s notebookem, promítací plocha, tabule nebo flipchart s papírem a fixy. Samostudium- e-learning: Počítač s přístupem na internet pro každého účastníka. Seminář: Digitální projektor propojený s notebookem, promítací plocha, tabule nebo flipchart s papírem a fixy Modul 1c - Chemické a fyzikální vlastnosti nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem druhé generace, postupy a zásady při užívání 6 hodin teorie Přednáška (učebna) Samostudium - e-learning 4 hodiny 2 hodina Přednáška: Digitální projektor propojený s notebookem, promítací plocha, tabule nebo flipchart s papírem a fixy. Samostudium - e-learning: Počítač s přístupem na internet pro každého účastníka. 10 S t r á n k a

12 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Výukové dny Počet hodin Obsah Modul 1c - Chemické a fyzikální vlastnosti nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem druhé generace, postupy a zásady při užívání 2 hodiny teorie Seminář (učebna) 6 hodin praxe v interiéru 2 hodiny Praxe - příprava pracoviště, příprava podkladu, aplikace technologie Modul 1c - Chemické a fyzikální vlastnosti nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem druhé generace, postupy a zásady při užívání 6 hodin praxe v exteriéru Praxe - příprava pracoviště, příprava podkladu, aplikace technologie Závěrečný test, vyhodnocení kurzu a předání certifikátů úspěšným absolventům Vybavení učebny Seminář: Digitální projektor propojený s notebookem, promítací plocha, tabule nebo flipchart s papírem a fixy. Praxe: Aplikace technologie v místnosti vymalované akrylátovou interiérovou barvou, multifunkční nátěr PROTECTAM FN (typ 1, 2, 3). Materiál: Každý typ nátěru 3 litry, testovací barvivo rhodamine B Pracovní pomůcky: 1 ks váleček molitanový, 1 ks váleček velurový, 2 ks vanička na rozmíchání barvy, reflektor se zdrojem UVA světla. Ochranné pomůcky: v množství dle počtu účastníků - respirátor, ochranné brýle, ochranný papírový overal. Praxe: Aplikace technologie na venkovní fasádu, multifunkční nátěr PROTECTAM FN (typ 1, 2, 3). Materiál: Každý typ nátěru 3 litry, testovací barvivo rhodamine B Pracovní pomůcky: 1 ks váleček molitanový, 1 ks váleček velurový, 2 ks vanička na rozmíchání barvy, reflektor se zdrojem UVA světla. Ochranné pomůcky: v množství dle počtu účastníků - respirátor, ochranné brýle, ochranný papírový overal. Závěrečný test: Počítač s přístupem na internet pro každého účastníka. Vyhodnocení: Formuláře certifikátu Formy a metody výuky Přednáška Seminář Samostudium prostřednictvím e-learningu Praktické cvičení S t r á n k a 11

13 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Způsob a forma ověření získaných znalostí a dovedností Účastník dalšího vzdělávání musí pro úspěšné ukončení prokazatelně absolvovat alespoň 80% výuky a dosáhnout alespoň 80% úspěšných znalostí v závěrečném testu. Závěrečný test bude probíhat s pomocí IT na konci každého modulu u teoretických modulů, nebo praktickým testem moderovaných lektorem u prakticky zaměřených modulů. V e-learningovém systému výuky budou získané znalosti průběžně ověřovány testem za každou lekci. Doklad o ukončení Absolvent, který vzdělávání úspěšně ukončí, získá certifikát o absolvování dané části vzdělávacího programu. Úspěšní absolventi vzdělávacího programu obdrží certifikát, který je opravňuje k aplikaci, projektování a prodeji funkčních nátěrů s fotokatalytickým efektem 2. generace PROTECTAM FN. 12 S t r á n k a

14 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Tematický plán Obsah výuky Hodinová dotace Modul 1a Lekce č. 1 Lekce č. 2 Lekce č. 3 Lekce č. 4 Modul 1b Lekce č. 1 Lekce č. 2 Lekce č. 3 Fotokatalýza, fotokatalytické povrchy a multifunkční nátěrové hmoty s fotokatalytickým efektem Fotokatalýza - Katalýzy - Fotochemické reakce - Fotokatalyzátory - Mechanismus fotokatalýzy na TiO2 - Vliv fotokatalýzy na TiO2 na chemické látky a mikroorganismy ve vzdušném a vodním prostředí Možnosti praktického využití fotokatalýzy - Opatření proti vzniku a vývoji nebezpečných, velmi odolných kmenů bakterií, proti šíření bakteriálních i virových nákaz, růstu plísní a kvasinek - Samočistící povrchy - Fotokatalytické materiály na bázi nano TiO2 - Nejběžnější fotokatalytické materiály - Fotokatalytická účinnost - Metody měření - Fotokatalytická účinnost různých druhů materiálů a jejich praktická využitelnost 1. generace - 1. generace nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem Využití standardních nátěrových pojivových systémů (matric) 2. generace - 2. generace nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem Využití speciální anorganická matrice (pojivo) vytvářející 3D porózní mikro strukturu s povrchovým ukotvením polovodičových nanokrystalů fotokatalyzátoru Použití nátěrových hmot s fotokatalytickým multifunkčním efektem druhé generace (interiéry a exteriéry) Existující nátěrové hmoty s fotokatalytickým multifunkčním efektem 2. generace - PROTECTAM FN jako nový typ účinné technologie pro čištění vzduchu, ochranu proti nákazám a povrchy se samočistícím efektem, fotokatalytická (nano)technologie Obecné možnosti a předpoklady pro využití FNT v interiérech Obecné možnosti a předpoklady pro využití fotokatalytické (nano)technologie v exteriéru - Ochrana povrchů - Čištění ovzduší Konkrétní možnosti a příklady použití fotokatalytické (nano)technologie v interiérech budov - Zdravotnická zařízení Prevence nozokomiálních infekcí Prevence vypuknutí a rozšiřování nákaz ve zdravotnických zařízeních Ochrana personálu zdravotnických zařízení a pacientů před nebezpečnými látkami, jako jsou desinfekční prostředky a chemikálie, výpary z dřevotřískového nábytku a umělých hmot a toxiny produkovanými plísněmi nebo bakteriemi, které sídlí ve vzduchotechnice Ochrana personálu a pacientů před imisemi, které pronikají do interiérů budov z vnějšího prostředí a mají negativní dopad na jejich zdraví 8 8 S t r á n k a 13

15 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Lekce č. 4 Modul 1c Lekce č. 1 Obsah výuky Hodinová dotace Menší narušení chodu zdravotnického zařízení v důsledku snížení frekvence malování Ekonomika - Předškolní zařízení a školy Efekty a snížení rizika přenosu nákaz Ochrana dětí a personálu předškolních zařízení před nebezpečnými látkami, jako jsou chemikálie uvolňující se z úklidových prostředků, výpary z dřevotřískového nábytku a umělých hmot a toxiny produkovanými bakteriemi, které sídlí ve vzduchotechnice Ochrana dětí a personálu před imisemi, které pronikají do interiérů budov z vnějšího prostředí a mají negativní dopad na jejich zdraví Odstranění nepříjemných pachů Opatření proti usazování a růstu plísní na zdech - Domovy seniorů - Veřejné prostory Kanceláře Restaurace a jídelny Hotely - Odstraňování nepříjemných pachů v domácnosti - Čištění vzduchu Čištění vzduchu od alergenů Čištění vzduchu od nebezpečných látek, které se do něj uvolňují z vybavení místností a úklidových prostředků Čištění vzduchu od nebezpečných látek, které do interiéru pronikají z vnějšího prostředí - Snížení koncentrace nebezpečných mikroorganismů, vytvoření bariéry proti přenosu nákaz - Průmysl a potravinářská výroba - Chovy živočichů - Životnost a údržba Konkrétní možnosti a příklady použití fotokatalytické (nano)technologie v exteriéru - Samočistící povrchy fasád, zdí, střech a dalších stavebních prvků, použití na novostavbách a při rekonstrukcích (včetně památkové chráněných objektů) - Antigraffiti úprava, odstranění graffiti - Čištění ovzduší protihlukové bariéry, dopravní stavby, městský mobiliář, fasády a střechy objektů - Životnost a údržba Chemické a fyzikální vlastnosti nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem druhé generace, postupy a zásady při užívání Chemické složení a vlastnosti multifunkčních nátěrů PROTECTAM FN - Nátěrová suspenze FN1 - technický list Použití Doporučení k použití v interiéru Doporučení k použití v exteriéru Složení a vlastnosti Funkce a vzhled ochranného nátěru - Nátěrová suspenze FN2 - technický list Použití Doporučení k použití v interiéru Doporučení k použití v exteriéru Složení a vlastnosti Funkce a vzhled ochranného nátěru - Nátěrová suspenze FN3 - technický list Použití S t r á n k a

16 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Lekce č. 2 Lekce č. 3 Lekce č. 4 Obsah výuky Hodinová dotace Doporučení k použití v interiéru Doporučení k použití v exteriéru Složení a vlastnosti Funkce a vzhled ochranného nátěru - Chemické a fyzikální vlastnosti vyzrálé nátěrové vrstvy vytvořené nátěry PROTECTAM FN - Zdravotní a ekologická bezpečnost fotokatalytické (nano)technologie PROTECTAM FN Bezpečnostní list produktu PROTECTAM FN1 Bezpečnostní list produktu PROTECTAM FN2 Bezpečnostní list produktu PROTECTAM FN3 Technologické požadavky instalace a provozu fotokatalytické (nano)technologie PROTECTAM FN - PROTECTAM FN1 - způsob nanášení, ředění, spotřeba, čištění nářadí, balení, skladování, bezpečnostní opatření pro zacházení s FN1 suspenzí, likvidace odpadů - PROTECTAM FN2 - způsob nanášení, ředění, spotřeba, čištění nářadí, balení, skladování, bezpečnostní opatření pro zacházení s FN2 suspenzí, likvidace odpadů - PROTECTAM FN3 - způsob nanášení, ředění, spotřeba, čištění nářadí, balení, skladování, bezpečnostní opatření pro zacházení s FN3 suspenzí, likvidace odpadů - Postup nanášení FN - Další pomůcky - Postup instalace (nano)technologie PROTECTAM FN - Zásady zajištění světelné energie pro fotokatalytickou (nano)technologii PROTECTAM FN Projekt instalace a používání FNT - Analýza potřeb uživatele a podmínek instalace a používání FNT - Stanovení vhodných ploch pro aplikaci FN nátěrů - Stanovení optimálních hodnot nasvícení FN ploch UV zářením - O provoz FNT a zajištění údržby (fotokatalytická plocha, systém nasvícení UV světlem) - Stanovení postupu instalace a vypracování rozpočtu - Stanovení obchodních a záručních podmínek Praktický nácvik instalace fotokatalytické (nano)technologie PROTECTAM FN - Instalace v interiéru Stanovení postupu, výběr materiálu, pomůcek a techniky Příprava místa instalace Nácvik správných postupů nanášení suspenzí PROTECTAM FN Úklid místa instalace - Instalace v exteriéru Stanovení postupu, výběr materiálu, pomůcek a techniky Příprava místa instalace Nácvik správných postupů nanášení suspenzí PROTECTAM FN Úklid místa instalace Celkem 36 S t r á n k a 15

17 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví 16 S t r á n k a

18 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Modul 1a Fotokatalýza, fotokatalytické materiály a multifunkční nátěrové hmoty s fotokatalytickým efektem Lekce č. 1 Fotokatalýza Nanotechnologie, nanomateriály a jejich využití ve stavebnictví Nanotechnologie je nový technický obor (zahrnuje výzkum, vývoj, materiály a technologie) jehož vznik a rozvoj umožnil rozvoj vědeckého poznání a vytvoření technických prostředků, jako je elektronový mikroskop, které nám umožnily zkoumat mikroskopické objekty o velikosti menší než 100 nm a manipulovat s nimi. Výzkum nanoobjektů (objekty s velikostí pod 100nm) ukázal mimo jiné, že některé látky získávají jako prachové částice (nanočástice) v těchto rozměrech zcela nové vlastnosti, které se u nich neprojevují, jsou-li ve větších velikostech. Využití těchto poznatků se projevilo ve vývoji a výrobě nových materiálů nazývaných nanomateriály, výrobků se zcela novými, nebo výrazně vylepšenými užitnými vlastnostmi a samozřejmě také nových technologických postupů a výrobních zařízení. Příklady nanomateriálů: např. kvantové tečky, nanoprášky, funkcionalizované nanočástice, nanokompozity, uhlíkové nanostruktury (nanotrubičky), grafen, nanovlákna, tenké filmy, nanovrstvy, koloidní systémy, modelování nanokrystalických materiálů, aj. Nanomateriály v podobě nanočástic nebo nanovláken nacházejí přirozeně stále širší uplatnění i ve stavebnictví. Jedná se jak o využití v kompozitních konstrukčních prvcích staveb, tak i o široké spektrum nátěrových hmot (barvy a laky s vysokou odolností proti otěru, ultrafialovému záření a dalším erozním vlivům, nátěry se sníženou prostupností tepla, nátěry s dlouhodobou antibakteriální funkcí, samočistící nátěry a nátěry čistící vzduch), povrchové úpravy stavebních prvků a vnitřního vybavení budov, využití nanovlákenných filtrů ve vzduchotechnice a další. patří do skupiny nanotechnologických produktů, které vytvářejí zcela nový segment trhu fotokatalytické technologie. Tyto technologie mají široké spektrum využití, které zahrnuje průmysl, potravinářskou výrobu, zemědělství, stavebnictví, ochranu životního prostředí, zdravotnictví i vojenství. Odkazy: a%20web.pdf S t r á n k a 17

19 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví 1.1 Katalýza Pojem fotokatalýza je spojením slovních částí: foto a katalýza. Foto se používá pro označení světla a katalýza (urychlení) je v převážné míře využíváno v chemii pro proces změny rychlosti (nebo i vyvolání) chemické reakce látkami, které se touto reakcí nezmění. Tyto látky jsou označovány jako katalyzátory. Katalyzátory mohou nejen reakci urychlit, ale i vyvolat reakci, která by bez katalyzátoru vůbec neprobíhala. Katalyzátor se během reakce nespotřebovává a nemá vliv na množství přeměněného produktu. Rozlišujeme katalýzu homogenní, kdy katalyzátor i reagující látka jsou v téže fázi, a heterogenní neboli kontaktní, kde katalyzátor je zpravidla tuhá látka a vlastní reakční směs je plynná nebo kapalná. Existují také látky, které naopak brzdí rychlost reakce látek, které spolu jinak velmi ochotně reagují. Těmto látkám říkáme negativní katalyzátory nebo také inhibitory nebo stabilizátory. Příklad využití fotokatalýzy Mezi nejvíce rozšířená zařízení využívající katalýzu patří katalyzátory výfukových plynů v automobilech. Toto zařízení snižuje množství škodlivin ve výfukových plynech tím, že usnadňuje chemické reakce látek v nich obsažených. Jako katalyzátor jsou v něm využívány platina a rhodium. Ty jsou umístěny na nosiči s velkým povrchem plochou na niž jsou tyto katalyzátory umístěny. Čím větší je tato plocha, tím větší je kapacita, s níž je schopno toto zařízení redukovat množství škodlivin ve výfukových plynech automobilu. Katalyzátory jsou také široce využívány v chemické výrobě (až 60% chemických syntéz). 1.2 Fotochemické reakce Fotokatalýza, fotosyntéza, fotolýza Pojem fotokatalýza používáme pro označení procesu vyvolání a urychlení chemické reakce, na němž se podílí světlo a katalyzátor. Chemické reakce, které probíhají v souvislosti s působením světla, nazýváme fotochemické reakce. Přesně řečeno fotochemické jsou všechny reakce, ve kterých je energie, potřebná pro jejich průběh, nebo vznik poskytována energií elektromagnetických kmitů viditelného světla, ultrafialových paprsků, nebo méně často paprsků infračervených. 18 S t r á n k a

20 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 K takovým reakcím může docházet jak v plynech, tak i v kapalinách a pevných látkách. Fotochemické reakce mohou být různé. Patří k nim nejen reakce fotosyntézy uhlovodíků, ke kterým dochází v rostlinách za přítomnosti slunečního záření, ale i reakce, které jsou základem fotografického procesu, jevy luminiscence, apod. Co do chemické podstaty jsou fotochemické reakce velmi různorodé. Vlivem světla může docházet k reakcím syntézy (fosgen, chlorovodík), rozklad (H2O2), okysličování a dalším. Chemicky aktivní je pouze to světlo, které je pohlcováno reakčním prostředím a množství produktů, získaných při konkrétní fotochemické reakci je úměrné množství pohlcené světelné energie. Fotochemické působení světla spočívá v tom, že atomy nebo molekuly reagující látky se nabuzují (aktivují) tím, že pohlcují světlená kvanta. Dochází ke zvýšení jejich vnitřní energie zejména té její formy, která má vliv na průběh dané reakce (v některých případech způsobuje i disociaci molekul). Podle toho lze rozdělit fotochemické reakce na dvě skupiny: 1. Reakce, které i bez působení světla mohou termodynamicky za daných podmínek probíhat samovolně (například reakce H2 + Cl2 = 2HCl.). V tomto případě hraje světlo roli pouze takovou, že nabudí reakci a pomáhají překonat (nebo snížit) její vysokou aktivační energii. Přitom množství látky v procesu nemusí být úměrné množství pohlcené světelné energie. Takové reakce nazýváme fotokatalytickými. 2. Reakce, které za daných podmínek nemohou termodynamicky probíhat samovolně, a pro jejich uskutečnění je třeba dodat energii zvnějšku. Tuto práci dodáváme ve formě elektromagnetického záření. V případě těchto reakcí množství reagujících látek jsou úměrná pohlcené energii v souladu se zákonem fotochemické ekvivalence. Nejdůležitější z fotochemických reakcí takového typu je fotosyntéza, ke které dochází v rostlinách. Tyto reakce jsou silně endotermické a jsou doprovázeny růstem izobaricko-izotermického potenciálu (G > 0). Bez světla nemohou samovolně probíhat. K této skupině reakcí patří také reakce fotochemického rozkladu látek - reakce fotolýzy. Tak např. pod vlivem ultrafialových paprsků v oblasti vlnových délek nm dochází k částečnému rozkladu amoniaku, zejména při vysoké teplotě. Obdobně může fotolýza probíhat i u řady jiných látek. S t r á n k a 19

21 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví 1.3 Fotokatalyzátory Fotokatalyzátory jsou látky, které mohou ovlivňovat rychlost chemické reakce (případně takovou reakci iniciovat) za podmínky že na ně dopadá světlo (absorbují světelná) kvanta. Pro fotokatalýzu jsou nejčastěji používány polovodiče TiO 2, WO 3, SrTiO 3, alfa-fe 2O 3, ZnO, a ZnS. Nejvíce využívaným fotokatalyzátorem jsou nanočástice krystalického oxidu titaničitého - TiO 2. Hlavními krystalickými formami tohoto materiálu jsou rutil a anatas. Zatímco rutil se jako bílý pigment, tzv. titanová běloba, průmyslově vyrábí a používá již dlouhou dobu, aplikace založené na specifických vlastnostech nanokrystalického anatasu se začínají rozvíjet teprve v současnosti. 1.4 Mechanismus fotokatalýzy na TiO2 Jednou ze specifických vlastností nanokrystalického anatasu je fotokatalytická aktivita anatasu umožňující degradovat na povrchu jeho nanočástic působením ultrafialového záření za pokojové teploty veškeré organické struktury, včetně mikroorganismů. Nakonec dochází k jejich úplné oxidativní mineralizaci, tedy přeměně na jednoduché anorganické sloučeniny (vodu, oxid uhličitý a příslušné minerální kyseliny). Tyto děje jsou založeny na pohlcování světelných kvant polovodičovou elektronovou strukturou anatasu, což vede ke vzniku dvojic kladných a záporných nábojů. Ty se na povrchu nanočástic transformují na vysoce reaktivní radikály, které následně atakují veškeré organické látky a mikroorganismy obsažené v okolním vodném roztoku popř. plynné fázi. Tím je zahájen sled jejich degradačních reakcí vedoucí nakonec až k neškodným minerálním produktům. 1 Obr. 1 - Oxidativní degradace organických látek 1 Text, obrázek k textu - zdroj: J. Jirkovský, Přednáška: Heterogenní fotokatalýza na oxidu titaničitém 20 S t r á n k a

22 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část Vliv fotokatalýzy na TiO2 na chemické látky a mikroorganismy ve vzdušném a vodním prostředí Organické látky Fotokatalýza na TiO 2 ve vzdušném a vodním prostředí účinně rozkládá prakticky všechny organické látky na základní minerální oxidy tím, že spouští a urychluje jejich oxidační proces. Produktem tohoto rozkladu jsou molekuly vody (H 2O) a oxidu uhličitého (CO 2) a také (v násobně menších množstvích) molekuly dalších minerálních oxidů s jinými látkami, které jsou součásti původní organické molekuly. Pokud se molekuly, nebo mikroskopické částice organických látek, dotknou světlem aktivovaného povrchu fotokatalyzátoru, dojde ke stejnému efektu, jako by byly spáleny Anorganické látky Iniciace a urychlení oxidačních procesů fotokatalýzou na TiO 2 se vztahuje i k některým anorganickým látkám. Dochází tak například k urychlení oxidace NO na NO 2 a následně NO 3, nebo CO na CO 2 a případně i SO na SO 2 a SO 3. Viry, bakterie, kvasinky, řasy Těla mikroorganismů (virů, bakterií, kvasinek a řas jsou) jsou tvořena organickými molekulami. Pokud se mikroorganismus dotkne světlem aktivovaného povrchu fotokatalyzátoru, spustí se oxidační rozklad organických molekul, z nichž se jeho tělo skládá a dojde ke stejnému efektu, jako by byl spálen. Mikroorganismy jsou usmrceny a jejich mrtvá těla jsou postupně, beze zbytku, fotokatalyticky rozložena. Rychlost a účinnost tohoto procesu závisí na velikosti konkrétního mikroorganismu a fotokatalytickou účinností povrchu, se kterým mikroorganismus přišel do přímého kontaktu. Smrtící efekt fotokatalýzy je označován také jako fototoxicita. Fototoxicita fotokatalytického povrchu působí pouze na mikroorganismy. Organismy s většími rozměry totiž svým tělem zamezí přístupu světla k fotokatalyzátoru (rozměr fotoaktivních nanočástic polovodičových krystalu TiO 2 nepřesahuje velikost několika nanometrů) a tím fotokatalytický proces zastaví. Otázky k Modulu 1a - lekce č Co jsou nanotechnologie a nanomateriály? 2. Jaké nanomateriály se uplatňují ve stavebnictví a k čemu jsou využívány? 3. Co je katalýza? 4. Co jsou fotochemické reakce? 5. Co jsou fotokatalytické reakce? 6. Jaké známe fotochemické reakce? S t r á n k a 21

23 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví 7. Co je to fotokatalyzátor? 8. Jaké látky jsou nejčastěji využívány jako fotokatalyzátory? 9. Jak probíhá mechanismus fotokatalýzy na TiO2? 10. Jak působí fotokatalýza na organické látky, anorganické látky a mikroorganismy ve vzdušném a vodním prostředí? 22 S t r á n k a

24 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Lekce č. 2 Možnosti praktického využití fotokatalýzy Čistění vzduchu, vody od nebezpečných látek Znečištění vzduchu, vody a půdy látkami, které ohrožují zdraví lidí i zvířat a přírodní rovnováhu je, v současnosti vnímáno stále více jako velký problém. Značná část tohoto znečištění je navíc působena činností člověka jak v lokálním, tak i celosvětovém měřítku. Lidé svojí činností na místní i celosvětové úrovni znečišťují přírodní prostředí širokou škálou anorganických i organických látek v množství a složení, které ohrožuje přírodní rovnováhu a zdravotní stav i samotnou existenci živých organismu včetně člověka. Nejde přitom jen o populární hrozbu posilování skleníkového efektu atmosféry a s tím spojené globální oteplování planety. Závažný problém představuje, zejména v hustě osídlených oblastech, znečištění vzduchu, vody a půdy celou škálou jedovatých, karcinogenních, mutagenních a jinak zdraví ohrožujících látek, které představují hrozbu i ve velmi malých koncentracích (často i pod 1 ppb = méně než jedna molekula znečišťující látky na 1 miliardu molekul vody nebo vzduchu). Látky v takto nízkých koncentracích jsou standardními technologiemi jen velmi těžko odstranitelné. Mnohé z nich jsou navíc chemicky velmi stabilní a velmi obtížně rozložitelné (např. dioxiny a DDT). V přírodním prostředí přetrvávají dlouhodobě a postupně se akumulují v živých organismech, které zdravotně poškozují nebo působí jejich mutace. Většina z těchto polutantů (znečišťujících látek) je organického charakteru. Dostanou-li se tyto látky do vzduchu, vody a půdy, je velmi obtížné se jich zbavit. Nejběžnější organické látky, které ohrožují zdraví lidí a životní prostředí: polycyklické aromatické uhlovodíky benz(a)pyren dehty dioxiny DDT PVC a další široká škála látek obsažených v masově vyráběných a používaných umělých hmotách formaldehyd hormony antibiotika Materiály s fotokatalytickým účinkem mohou být využity jako nová technologie pro čištění vody a vzduchu od široké škály škodlivých látek. Obrovskou výhodou fotokatalýzy je její schopnost účinně rozkládat i ty nejodolnější organické polutanty (i v extrémně nízkých koncentracích) cestou jejich mineralizace S t r á n k a 23

25 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví převážně na H 2O a CO 2 jak ve vzdušném, tak i ve vodním prostředí. Energie, se kterou dochází k tomuto rozkladu na TiO 2 je vyjádřena hodnotou 3eV. Energii světlem aktivovaného povrchu polovodičového krystalu fotokatalyzátoru lze v této souvislosti přirovnat k plotně rozpálené na teplotu 30 tisíc stupňů Celsia. Při kontaktu s tímto povrchem shoří prakticky jakákoli látka, schopná oxidace. Světlem aktivovaný povrch tvořený fotokatalyzátorem může být proto efektivně využit pro likvidaci a tedy čištění nebezpečných polutantů ze vzduchu a vody (a za určitých podmínek i z půdy). Čistící efekt světlem aktivovaného fotokatalytického povrchu na vzduch a vodu je podmíněn jejich pohybem molekul a dalších mikroskopických částic, které jsou v nich obsaženy. Tento pohyb působí těsné přiblížení a kolize v něm obsažených látek (v podobě samostatných molekul nebo jejich shluků v prachových částicích) s aktivovaným povrchem fotokatalyzátoru. Teprve tehdy může dojít k jejich fotokatalytickému rozkladu. K fotokatalytickému rozkladu polutantů může přitom docházet, i když jsou voda a vzduch relativně nehybné a neproudí. Molekuly a další částice se totiž v nich neustále neuspořádaně pohybují. Proudění vzduchu a vody zvyšuje četnost kolizí molekul a mikroskopických částic látek v nich obsažených s fotokatalytickou plochou a tím zrychluje proces čištění. Pokud je fotokatalytický povrch umístěn ve venkovním prostředí, je aktivace fotokatalyzátoru dostatečně zajištěna ultrafialovým zářením, které je přirozenou součástí denního světla - slunečního záření, včetně rozptýleného světla (i pod zcela zamračenou oblohou nebo ve stínu). Při použití ve venkovním prostředí je proto fotokatalytická technologie velmi úsporná, protože energie pro její provoz je zadarmo. Dodává ji Slunce. Tam, kde nemůže být fotokatalytický povrch aktivován ultrafialovým zářením (UV) obsaženým v denním světle, musí být zajištěno jeho nasvícení UV světlem z umělého zdroje (výbojky, LED). Protože je čistící proces založen na využití katalyzátoru. Ten se sám neúčastní jím iniciované a urychlované chemické reakce a proto nedochází k jeho spotřebovávání a úbytku. Fotokatalytický povrch se proto, na rozdíl od jiných, vyznačuje velmi dlouhou čistící funkčností (i desítky let), pokud nedojde k fyzickému odstranění fotokatalyzátoru, nebo jeho překrytí jiným materiálem. Možnosti využití Zejména jako nízkonákladová technologie pro účinné čištění vzduchu a vody od nízkých koncentrací v nich obsažených nebezpečných organických látek. Pro čištění vysokých koncentrací těchto látek (zpravidla hned u zdroje tohoto znečištění) je vhodné použít jiné standardní technologie, jako např. filtrace, sorpce a absorpce, odlučování aj., a fotokatalytickou technologii využít pro dočištění. Venkovní prostředí - čištění ovzduší od imisí (ve vzduchu rozptýlené škodlivé látky velmi nízké koncentrace) ve formě volných molekul a mikroskopických prachových částic; 24 S t r á n k a

26 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 - čištění vody od nízkých koncentrací škodlivých organických látek, jako další stupeň za standardními technologiemi, nebo jako zvláštní zařízení umístěná jak ve volně tekoucí, tak ve stojaté vodě (potoky, řeky, rybníky, jezera, bazény). Vnitřní prostředí - vnitřní prostředí budov - snižování koncentrací nebezpečných látek nebo zápachu, které se do vzduchu místností vypařují z umělých hmot a chemických prostředků, jsou do něj emitovány používanými výrobními technologiemi, chovanými živočichy, koloniemi mikroorganismů nebo do vnitřku budov pronikají ze znečištěného vnějšího prostředí. Možnosti uplatnění jsou v této oblasti velmi široké: průmyslová výroba, zemědělská výroba, bydlení, zdravotnická zařízení a zařízení veterinární péče, školy, veřejné budovy, kanceláře, domovy seniorů aj. 2.1 Opatření proti vzniku a vývoji nebezpečných, velmi odolných kmenů bakterií, proti šíření bakteriálních i virových nákaz, růstu plísní a kvasinek Jak již je uvedeno v Lekci č. 1 (str. 17): Pokud se mikroorganismus dotkne světlem aktivovaného povrchu fotokatalyzátoru, spustí se oxidační rozklad organických molekul, z nichž se jeho tělo skládá, a dojde ke stejnému efektu, jako by byl spálen. Mikroorganismy jsou usmrceny a jejich mrtvá těla jsou postupně, beze zbytku, fotokatalyticky rozložena. Rychlost a účinnost tohoto procesu závisí na velikosti konkrétního mikroorganismu a fotokatalytickou účinností povrchu, se kterým mikroorganismus přišel do přímého kontaktu. Povrch, který vykazuje silný fotokatalytický efekt, vytváří účinnou zábranu proti usazování a růstu mikroorganismů. Biocidní účinek světlem aktivované fotokatalytické plochy je dlouhodobý (10 i více let). To je první zásadní výhoda proti chemickým biocidním prostředkům, které jsou proti mikroorganismům účinné jenom krátkodobě. Většina z desinfekčních prostředků přestane proti mikroorganismům působit v okamžiku, kdy jimi ošetřený povrch uschne. Druhou zásadní výhodou povrchů se silným fotokatalytickým efektem je skutečnost, že mikroorganismy nejenom usmrtí, ale také postupně zlikvidují ( spálí ) jejich mrtvá těla. Chemické prostředky sice bakterie zabijí, ale jejich mrtvá těla se pak následně rozkládají a zamořují prostředí okolo sebe řadou nebezpečných látek. A konečně třetí zásadní výhodou je fakt, že si mikroorganismy proti fotokatalytickému efektu nejsou schopny, na rozdíl od chemických látek, vytvořit odolnost. Vysoce účinný fotokatalytický povrch může v interiéru, na základě stejného mechanismu, jako je tomu u čištění vzduchu od nebezpečných nebo zapáchajících polutantů, snižovat koncentrace mikroorganismů ve vzduchu místností, kde je použit. Nižší koncentrace mikroorganismů přináší v konečném důsledku i snížení rizika přenosu nákaz mezi osobami nebo živočichy, kteří v místnosti dlouhodobě pobývají. S t r á n k a 25

27 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví 2.2 Samočistící povrchy Povrchy s TiO 2 fotokatalyzátorem vykazují schopnost samy se čistit od prachu, sazí a mikrokapének mastnoty, které se jinak postupně na povrchu stěn, střech a stavebních konstrukcí usazují jako nános špíny. Samočistící funkce je působena dvěma efekty: 1. fotokatalýzou, která spálí lepkavé organické materiály, jimiž jsou na povrchu přilepeny prachové částice špíny, a 2. superhydrofilitou. Druhou významnou vlastností anatasu je jeho fotokatalyticky indukovaná superhydrofilita. Neozářený povrch anatasu má, podobně jako je tomu u jiných oxidů kovů, hydrofobní charakter. Vysrážená vodní pára na něm tvoří oddělené kapičky, které rozptylující světlo, a tím vytvářejí neprůhlednou vrstvu. Působením ultrafialového záření se však povrch anatasu stává silně hydrofilním, vodní kapičky se spojí a vytvoří na něm dokonale průhledný molekulární film, po kterém další voda snadno stéká. 2 V důsledku kombinace fotokatalytického efektu se superhydrofilitou pak na povrchu tvořeném TiO 2 fotokatalyzátorem neulpívá špína. Její organické složky jsou spáleny fotokatalýzou a anorganické prachové zbytky jsou pak z povrchu snadno odstraněny v důsledku působení deště a větru. Vysoce účinné fotokatalytické povrchy navíc brání zašpinění fasád, zdí a střech v důsledku rozrůstání zelené řasy a plísní. 2.3 Fotokatalytické materiály na bázi nano TiO2 Fotokatalytický jev na oxidu titaničitém byl objeven a popsán japonským profesorem Akiro Fujishimou na konci sedmdesátých let minulého století. Efekty, které nově objevený jev nabízel, se rychle staly inspirací pro vědce a inženýry, kteří se snažili využít vlastnosti nanočástic TiO 2 pro praktické aplikace v konkrétních výrobcích a technologiích. Od konce osmdesátých let se již na trhu začaly objevovat (zejména v Japonsku) první produkty s fotokatalytickým efektem. Šlo především o nátěrové hmoty, jejichž složkou byl prachový nanokrystalický TiO 2 (anatas). Následně se na trhu objevily i další fotokatalytické stavební materiály využívající TiO 2: keramika, sklo a beton a také fólie a textilie (devadesátá léta a přelom století). 2 Zdroj: J. Jirkovský, Přednáška: Heterogenní fotokatalýza na oxidu titaničitém 26 S t r á n k a

28 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část Nejběžnější fotokatalytické materiály Nátěrové hmoty V současné době existují na trhu 3 základní skupiny nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem, které se od sebe liší především použitým typem pojiva (matricí). a) fotokatalytické barvy se silikátovým pojivem, b) fotokatalytické nátěrové hmoty s pojivem na bázi sol-gel, c) fotokatalytické nátěrové hmoty se speciálním anorganickým pojivem vytvářejícím 3D porózní strukturu nátěrové vrstvy s povrchovým ukotvením Beton fotokatalyzátoru. Speciální beton s vysokým obsahem fotokatalyzátoru TiO 2 (konstrukční beton i betonové potěry). Sklo Sklo se speciální úpravou povrchové vrstvy, na níž jsou naneseny a ukotveny nanokrystaly fotokatalyzátoru (obvykle TiO 2). Keramika Obvykle obkladové keramické materiály, na jejichž povrchu je nanesen a ukotven fotokatalyzátor (obvykle TiO 2). 2.5 Fotokatalytická účinnost Fotokatalytickou účinností nazýváme účinnost, s jakou fotokatalytický materiál působí na urychlení oxidačního procesu látek ve vzdušném nebo vodním prostředí. Fotokatalytické materiály se vyznačují různou mírou fotokatalytické účinnosti v závislosti na tom, jak velký povrch světlem aktivovaných polovodičových nanokrystalů fotokatalyzátoru může přijít do kontaktu s látkami, které vstupují do oxidační reakce, jíž fotokatalyzátor iniciuje. Z toho je zřejmé, že fotokatalytická účinnost materiálů je dána podílem fotokatalyzátoru v materiálu a rozmístěním nanokrystalů fotokatalyzátoru - tím jak velký povrch těchto nanokrystalů je přístupný pro energii ultrafialového záření a molekuly látek, které vstupují do oxidační reakce. Výchozí hodnotou pro stanovení fotokatalytické účinnosti je účinnost čistého fotokatalyzátoru. Takový materiál představuje například prášek tvořený nanočásticemi nano anatasu (fotoaktivní forma TiO 2), který je nanesen (rozprostřen) souvisle S t r á n k a 27

29 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví na skleněné podložce. Účinnost, s níž tento prášek katalyzuje oxidační reakci je možno označit za teoretické maximum tj. 100% fotokatalytické účinnosti. Samotný prášek tvořený fotokatalyzátorem má velmi špatnou přídržnost k jiným materiálům. Aby bylo možno fotokatalytický efekt uplatnit v praxi je nezbytné nanočástice nějakým způsobem ukotvit v nátěrové hmotě nebo jiném materiálu. Fotokatalyticky účinným potom bude ale jenom jeho povrchu, který může být aktivován ultrafialovým zářením a k němuž mají přístup látky, které vstupují do fotokatalytické oxidační reakce. Pokud je práškový fotokatalyzátor TiO 2 namíchán například do betonu, budou fotokatalytickou oxidační reakci iniciovat jen ty nanokrystaly TiO 2, které jsou umístěny na povrchu betonového objektu, dopadá na ně UV záření (např. denní světlo) a má k nim přístup vzduch, v němž jsou obsaženy oxidovatelné látky ve formě molekul nebo velmi jemných prachových částic. Pokud je tedy do betonu přimícháno například 2% práškového fotokatalyzátoru, může být fotokatalytický proces iniciován maximálně jen 2% jeho povrchu. Ve skutečnosti je to však ještě méně, protože do fotokatalytického procesu nevstupuje celá plocha nanokrystalů TiO 2, ale jen ta její část, která není překryta ostatním materiálem, z něhož je beton tvořen (viz Obr. 2). Obr. 2 - Vzduch s polutanty Autor: Mgr. Pavel Šefl, CSc., Advanced Materials-JTJ s.r.o. Skutečná účinnost fotokatalytického betonu tak je výrazně nižší, než je účinnost povrchu tvořeného jen čistým fotokatalyzátorem (zpravidla méně než 1% účinnosti čistého fotokatalyzátoru). Obdobně je tomu i u převažující části jiných fotokatalytických materiálů, jako jsou nátěrové hmoty, sklo a keramika. Jejich povrch v některých případech dosahuje vyšší koncentrace nanočástic fotokatalyzátoru, než je tomu u fotokatalytického betonu a jejich účinnost dosahuje obvykle 1 8% účinnosti čistého fotokatalyzátoru. Teprve nejnovější - 2. generace nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem, dosahuje účinnosti 40 a více procent účinnosti čistého fotokatalyzátoru. 28 S t r á n k a

30 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část Metody měření K měření fotokatalytické účinnosti materiálu se využívají speciální měřící soustavy skládající se z fotokatalytického reaktoru, čerpadla, dávkovacího zařízení a měřící a vyhodnocovací techniky, která umožňuje analyzovat látky vznikající v reaktoru v důsledku fotokatalytické reakce probíhající na fotokatalytickém materiálu umístěném v reaktoru. V případě měření fotokatalytické účinnosti ve vzdušném prostředí je do fotokatalytického reaktoru vháněn vzduch s látkou, která je fotokatalyticky oxidovatelná. Při kontaktu tohoto vzduchu s destičkou, na níž je nanesen UV fotokatalytický materiál aktivovaný UV světlem, dochází k fotokatalytické oxidaci látky přimíchané do vzduchu. Výsledkem této oxidace je snížení množství molekul oxidované látky a vznik molekul jiných látek, které jsou výsledkem oxidační reakce. V případě organických látek je typickým projevem nárůst množství CO 2. Rozdíl v hodnotách koncentrace látky přimíchané do vzduchu na vstupu do reaktoru a hodnotách její koncentrace ve vzduchu vystupujícím z reaktoru, a také změny v koncentraci CO 23, pak ukazují, s jakou účinností rozkládá měřený fotokatalytický materiál konkrétní látku, která je použita při měření. Obr. 3 - Příklad aparatury pro měření fotokatalytické účinnosti fotokatalytických materiálů na látky v plynné fázi 1. UV zářivka, 2. fotokatalytický reaktor, 3. destička s fotokatalytickým materiálem, 4. membránové čerpadlo, 5. vzorkovací ventil, 6. plynový chromatograf, 7. hmotnostní spektrometr Autor: Mgr. Václav Štengl, Ph.D., Cvičení k předmětu Metody studia fotochemických procesů 3 Měření hodnot koncentrace CO2 je velmi důležité pro zjištění, zda úbytek měřené látky je důsledkem fotokatalytického rozkladu, nebo přímé chemické reakce, či absorpce, testovaného materiálu s testovací látkou přimíchanou do vzduchu. Nedostatečný nárůst koncentrace CO2 na výstupu z reaktoru jednoznačně dokazuje, že redukce koncentrace měřené látky ve vzduchu není důsledkem fotokatalýzy. Řada fotokatalytických nátěrových hmot s velmi nízkou fotokatalytickou účinností si totiž při čištění vzduchu nebo biocidní funkci pomáhá využitím chemických prostředků. Jejich účinnost však na rozdíl od fotokatalýzy poměrně rychle klesá a do jednoho až dvou let se prakticky úplně vyčerpá. S t r á n k a 29

31 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Za desítky let výzkumu fotokatalýzy na TiO 2 byly provedeny statisíce měření účinnosti fotokatalytické oxidace na širokém spektru organických i anorganických látek. Tyto testy prokázaly, že TiO 2 fotokatalyzátor je schopen ve vzdušném a vodním prostředí účinně degradovat (iniciovat a urychlovat oxidační rozklad) prakticky všech organických látek. Fotodegradativní účinnost čistého TiO 2 fotokatalyzátoru se přitom většinově pohybuje v rozmezí 50 65% degradace měřené látky 4 (při jednom kontaktu vzdušné masy, v němž je rozptýlena) s aktivovaným povrchem měřící destičky, na níž je fotokatalyzátor umístěn. Pro stanovení fotokatalytické účinnosti konkrétního materiálu není nutno měřit jeho fotokatalytickou účinnost na celém spektru látek, s jejichž fotokatalytickým čištěním je uvažováno. V praxi je tato účinnost stanovována na limitovaném množství konkrétních modelových látek. Rozvoj trhu s fotokatalytickými technologiemi vede k postupnému stanovování technických norem a standardů, které jsou využívány v rozvíjející se oblasti zkušebnictví a stanovování fotokatalytické účinnosti konkrétních produktů. Současný stav 5 Technické předpisy Pokyny k právním předpisům týkajícím se biocidních přípravků 98/8/EC (Manual Of Decisions For Implementation Of Directive 98/8/EC Concerning The Placing On The Market Of Biocidal Products), se v kapitole zabývají analýzou účinků oxidu titaničitého a vyjímají jej ze seznamu biocidních látek. Technická normalizace Technická normalizace v oboru fotokatalytických materiálů a fotokatalýzy je soustředěna na mezinárodní úrovni do technických komisí ISO/TC 229 Nanotechnologie a ISO/TC 206 Jemná keramika WG 37 Zkušební metody pro fotokatalytické materiály a na evropské úrovni do technických komisí CEN/TC 352 Nanotechnologie a CEN/TC 386 Fotokatalýza. ISO/TC 229 byla založena v roce 2005, ISO/TC 206/WG 37 v roce 2002, CEN/TC 352 v roce 2005 a CEN/TC 386 v roce Na národní úrovni byla v roce 2008 založena TNK 144 Nanotechnologie, která má v současnosti cca 25 členů, zastupujících převážně vysoké školy, výzkumné instituce, organizace státní správy. Mezinárodní normy ISO Čištění vzduchu schválené normy ISO :2007 Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials - Part 1: Removal of nitric oxide. 4 Pro fotokatalýzu je typické, že se fotokatalytická účinnost oxidace látek nesnižuje (pro koncentrace do 100 ppm) s rostoucí koncentrací látky ve vzduchu nebo vodě. 5 Dle České společnosti pro aplikovanou fotokatalýzu: 30 S t r á n k a

32 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 ISO :2011 Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials - Part 2: Removal of acetaldehyde. ISO :2011 Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials - Part 3: Removal of toluene. ISO :2013 Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials - Part 4: Removal of formaldehyde. ISO :2013 Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials - Part 5: Removal of methyl mercaptan. Čištění vzduchu návrhy norem ISO/DIS Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials by test chamber method under indoor lighting environment -- Part 1: Removal of formaldehyde. Čištění vody schválené normy ISO 10676:2010 Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Test method for water purification performance of semiconducting photocatalytic materials by measurement of forming ability of active oxygen. Samočištění schválené normy ISO 27448:2009 Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Test method for self-cleaning performance of semiconducting photocatalytic materials- Measurement of water contact angle. ISO 10678:2010 Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Determination of photocatalytic activity of surfaces in an aqueous medium by degradation of methylene blue. Biologické čištění schválené normy ISO 27447:2009 Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Test method for antibacterial activity of semiconducting photocatalytic materials. ISO13125:2013 Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Test method for antifungal activity of semiconducting photocatalytic materials. Biologické čištění návrhy norem ISO/DIS Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Test method for antibacterial activity of semiconducting photocatalytic materials under indoor lighting environment ISO/CD Fine Ceramics (Advanced Ceramics, Advanced Technical Ceramics) - Determination of antiviral activity of semiconducting photocatalytic materials - Test method using bacteriophage Q-beta. S t r á n k a 31

33 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Světelné zdroje schválené normy ISO 10677:2011 Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Ultraviolet light source for testing semiconducting photocatalytic materials. ISO14605:2013 Fine Ceramics (Advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Light source for testing semiconducting photocatalytic materials used under indoor lighting environment. Související normalizační dokumenty ISO/NP TR Nanotechnologies - Guidance on sample preparation methods and dosimetry considerations for manufactured nanomaterials. ISO/DTS Nanotechnologies - Generic requirements for reference materials for development of methods for characteristic testing, performance testing and safety testing of nanoparticle and nanofibre powders. ISO/PRF TS Guidance on the labelling of manufactured nano-objects and products containing manufactured nano-objects. ISO/DTS Nanotechnologies -- Nano-titanium dioxide -- Part 1: Characteristics and measurement methods. Evropské normy CEN TC 386 WG 1 až 8 FprCEN/TS Photocatalysis - Irradiation conditions for testing photocatalytic properties of semiconducting materials and the measurement of these conditions. WG 1 Preliminary Work Item on EN "Photocatalysis Glossary of terms. WG 2 Work Item on EN "Photocatalysis - Continuous flow test methods Part 1: Determination of the degradation of nitric oxide (NO) in the air by photocatalytic materials. Work Item on EN "Photocatalysis Batch mode test methods Part 1: Measurement of efficiency of photocatalytic devices used for the elimination of VOC and odour in indoor air, in active mode. WG 4 Preliminary Work Item on EN "Photocatalysis - Anti-soiling chemical activity using adsorbed organics under solid/solid conditions Part 1: Dyes. Preliminary Work Item on EN "Photocatalysis - Anti-soiling chemical activity using simulated weathering conditions Part 2: Fatty Acids. WG 6 Preliminary Work Item on CEN/TS "Photocatalysis - Irradiation conditions for testing photocatalytic properties of semiconducting materials and the measurement of these conditions. WG 7 Pre-adoption of a potential future NWI CEN XX Photocatalysis - Accelerated aging of photocatalytic materials. Národní normy ČSN České národní normy vydává Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, který je národní normalizační organizací a je členem mezinárodních a evropských normalizačních organizací. Ačkoli zde existuje široká škála technických norem pro testování fotokatalytických materiálů, chybí (kromě Japonska) ucelený systém posuzování fotokatalytické 32 S t r á n k a

34 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 účinnosti a využitelnosti konkrétních výrobků v praxi. Dodavatelé fotokatalytických technologií nejsou povinni dokládat fotokatalytické vlastnosti svých produktů při jejich prodeji certifikáty akreditovaných laboratoří a pro jejich praktické využití nejsou stanoveny závazné národní normy. Technický vývoj a vývoj trhu v této oblasti předběhl systém technické normalizace a legislativu. Spotřebitelé se proto v současné nabídce fotokatalytických produktů jen obtížně orientují. 2.7 Fotokatalytická účinnost různých druhů materiálů a jejich praktická využitelnost Fotokatalytická účinnost různých materiálů se může významně lišit. To zásadním způsobem limituje jejich praktickou využitelnost. Jak již bylo uvedeno v předchozím textu, jedná se o tyto oblasti užití: - čistění vzduchu, vody od nebezpečných látek; - likvidace mikroorganismů; - samočistící povrchy. Obecně lze říci, že k čištění vzduchu a vody od nebezpečných nebo obtěžujících látek lze efektivně využít pouze ty materiály, jejichž účinnost dosahuje alespoň 20% účinnosti čistého fotokatalyzátoru. Materiály s nižší fotokatalytickou účinností sice čistí vzduch také, ale jejich praktický efekt je minimální nebo zcela zanedbatelný. Prakticky všechny fotokatalytické materiály vykazují biocidní efekt a brání růstu mikroorganismů na svém povrchu. Účinnost tohoto efektu je však přímo vázána na fotokatalytickou účinnost materiálu. Teprve materiály s fotokatalytickou účinností vyšší než 40% účinnosti čistého fotokatalyzátoru jsou schopny likvidovat mikroorganismy stejně razantně jako nejúčinnější chemické biocidní přípravky. To je možno využít nejenom k vytvoření povrchů, na němž dlouhodobě není schopen přežívat a množit se žádný mikroorganismus, ale vede to i ke snížení koncentrace mikroorganismů ve vzduchu uzavřených prostor, kde je vysoce účinná fotokatalytická technologie použita. Všechny fotokatalytické materiály vykazují samočistící efekt svého povrchu. Účinnost tohoto efektu je prakticky využitelná již u materiálů s účinností od 1% fotokatalytické účinnosti čistého fotokatalyzátoru. Nicméně platí, že čím vyšší fotokatalytická účinnost materiálu, tím vyšší je samočistící schopnost jeho povrchu. S t r á n k a 33

35 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Rozdíly ve fotokatalytické účinnosti hlavních fotokatalytických materiálů používaných ve stavebnictví Obr. 4 - Účinnost degradace polutantů při jednom kontaktu vzdušné masy s fotokatalytickým povrchem Zdroj: Otázky k Modulu 1a - lekce č Jaké jsou hlavní látky znečišťující vzduch a vodu a jaký je jejich vliv na zdraví lidí a životní prostředí? 2. Jaké jsou hlavní výhody využití fotokatalýzy (fotokatalytické technologie) pro čištění vzduchu a vody? 3. Co je podmínkou, aby došlo k eliminaci škodlivin rozptýlených ve vzduchu nebo vodě fotokatalytickou technologií? 4. K čemu je možno využít fotokatalýzu (fotokatalytickou technologii)ve venkovním prostředí? 5. K čemu je možno využít fotokatalýzu (fotokatalytickou technologii)ve vnitřním prostředí budov? 6. Jak funguje mechanismus samočistícího efektu na fotokatalytické ploše z TiO2? 7. Co je to fotokatalytická účinnost a co určuje fotokatalytickou účinnost materiálů? 8. Jakým způsobem se měří fotokatalytická účinnost? 9. Existují nějaké technické normy pro fotokatalytické produkty? Jaké? 10. Jaké jsou fotokatalytické účinnosti hlavních skupin fotokatalytických produktů ve stavebnictví? 34 S t r á n k a

36 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Lekce č generace Nátěrové hmoty s fotokatalytickým efektem vytvářejí povlaky, které nezajišťují pouze funkci ochrany povrchu předmětů před povětrnostními vlivy nebo jejich nabarvení, ale zajišťují také další škálu funkcí jako je čištění vzduchu, biocidní účinek, samočištění povrchu a ochranu povrchu před ultrafialovým zářením. Proto používáme termín multifunkční nátěrové hmoty generace nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem Využití standardních nátěrových pojivových systémů (matric) První generace fotokatalytických nátěrových hmot byla vytvářena na základě využití víceméně standardních silikátových, akrylátových nebo silikonových pojiv užívaných ve výrobě barev a laků. Bezprostředně po prvních pokusech se ukázalo, že akrylátová a silikonová pojiva nejsou pro fotokatalytické nátěrové hmoty vhodná. Akrylátové pojivo (stejně tak jako jakýkoli jiný organický materiál) totiž bylo postupně nanočásticemi TiO 2 rozkládáno. V důsledku toho docházelo ke žloutnutí a postupnému rozkladu nátěrové vrstvy. Silikonová pojiva zase vedla k úplnému zablokování fotokatalýzy, protože molekuly SiO 2, obsažené v pojivu, okamžitě obalily částice fotokatalyzátoru. Obr. 5 - Fotokatalytický nátěr 1. generace (silikátová kompozice) Fotoaktivní částice jsou téměř dokonale obaleny silikátovým pojivem (fotografie z elektronového mikroskopu) Autor: Advanced Materials-JTJ s.r.o. Ani silikátová pojiva však nepřinesla výrazně uspokojivější výsledek. Pojivo totiž většinu nanočástic fotokatalyzátoru dokonale obalilo a tím zamezilo přístupu UV záření S t r á n k a 35

37 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví a vzduchu s polutanty k povrchu fotokatalyzátoru. Koncentrace fotokatalyzátoru v těchto nátěrech navíc není příliš vysoká. Tím dochází k výraznému snížení fotokatalytické účinnosti nátěru. Ta se u silikátových kompozic pohybuje typicky okolo 0,1-1% účinnosti čistého fotokatalyzátoru. Typickým představitelem silikátové fotokatalytické barvy na českém trhu je Detoxy Color vyráběný společností Rokospol. Druhá skupina nátěrových hmot využívá k ukotvení fotokatalyzátoru na povrchu předmětů sol-gel technologie vytváření tenkých vrstev. Po vytvrzení (zpravidla nastříkaného) gelu na povrchu předmětu, kam je nátěr aplikován dojde k vytvoření velmi tenké vrstvy homogenní vrstvy ( nm) v níž jsou pevně ukotveny nanočástice fotokatalyzátoru. Koncentrace nanočástic TiO 2 v tomto typu nátěrů je obvykle také poměrně nízká. V případě sol-gel materiálů je dosahována fotokatalytická účinnost nátěrové vrstvy zpravidla ve výši do 5 % účinnosti čistého fotokatalyzátoru. Výhodou sol-gel produktů je jejich plná transparentnost. Lze je proto používat i tam, kde je nutno zachovat průhlednost (sklo), nebo, kde je zájem zachovat původní vzhled povrchu ošetřovaného předmětu. Typickými reprezentanty sol-gel produktů na českém trhu jsou materiály SmartCoat (prodejce a aplikační společnost NanoGT s.r.o. a Slovacom s.r.o.) a GENS NANO, které aplikuje společnost AIR Nano s.r.o. Silikátové a sol-gel fotokatalytické produkty jsou relativně dobře využitelné pro vytváření povrchů se samočistícím efektem. Jejich fotokatalytická účinnost pro efektivní čištění vzduchu a dosažení silného antimikrobiálního efektu je však nedostatečná. Vysoká antibakteriální účinnost a schopnost eliminovat ze vzduchu zapáchající a nebezpečné látky je těchto výrobků založena na doplňkovém využití chemických prostředků. Silikátové produkty jsou zásadité a i sol-gel produkty vykazují poměrně silnou zásaditou nebo kyselou reakci. Nátěrová vrstva pak chemicky reaguje s organickými látkami, které s ní přijdou do kontaktu. Antibakteriální efekt bývá posilován také přidáním nanočástic stříbra, které je vůči bakteriím toxické. Funkčnost chemických prostředků je časově omezena horizontem jednoho až dvou let, v němž dojde k vyčerpání chemického efektu. Proto výrobci nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem 1. generace garantují jejich funkčnost pouze na dobu dvou let, ačkoli fotokatalytický efekt je nevyčerpatelný (vzhledem k tomu, že při něm nedochází ke spotřebovávání fotokatalyzátoru). U nátěrových hmot první generace dochází proto po jejich aplikaci k velmi rychlému snižování jejich schopnosti čistit vzduch a likvidovat mikroorganismy. Někteří výrobci fotokatalytických nátěrových hmot první generace také marketingově využívají toho, že jejich materiál obsahuje modifikovaný fotokatalyzátor, který může být aktivován i světlem ve viditelné části spektra (nad 370 nm) a proto k aktivaci fotokatalytické funkce v interiéru nemusí být použita světla vyzařující ultrafialovou část spektra pod 370 nm. Takto modifikovaný fotokatalyzátor skutečně existuje. Jeho fotokatalytická účinnost je však při excitaci světlem s vlnovou délkou nad 380 nm 36 S t r á n k a

38 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 nízká. Při celkově nízké fotokatalytické účinnosti nátěrových hmot 1. generace pak využití takového materiálu nemá žádný prakticky využitelný efekt. Prezentování této výhody spotřebiteli je tak trochu jeho klamáním, protože zastírá tuto skutečnost. Pro posouzení skutečné fotokatalytické účinnosti je proto potřebné vyžadovat od výrobce předložení výsledků porovnání fotokatalytické účinnosti nabízeného produktu a čistého fotokatalyzátoru podle metodiky doporučené Českou společností pro aplikovanou fotokatalýzu. Pro produkty s nízkou fotokatalytickou účinností a sporným efektem je typické, že jejich prodejci a výrobci barvitě prezentují možnosti a výhody fotokatalytické technologie, ale velmi skoupí jsou na konkrétní informace o způsobu a výsledcích testování účinnosti. Často je nedostupná základní technická a bezpečnostní dokumentace produktu (technické a bezpečnostní listy). Zvláště pikantní je, když firmy aplikujících sol-gel produkty, vyzdvihují modernost technologie jejich aplikace cestou elektrostatického stříkání (tzv. 3D technologie). Mikrokapénky sol-gel nástřiku se dostanou úplně všude a to i tam, kde žádná fotokatalýza nemůže fungovat. V případě, že je nástřik například silně kyselý (v případě jednoho z produktů na českém trhu je ph tohoto produktu menší než 2 (silná kyselina) hrozí dokonce poškození věcí a zdraví lidí v místnostech, kde je produkt aplikován! Otázky k Modulu 1a - lekce č Co jsou multifunkční nátěrové hmoty s fotokatalytickým efektem? 2. Jaká pojiva (matrice) využívá 1. generace nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem? 3. Jaký je vliv pojiv využívaných 1. generací nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem na nanočástice fotokatalyzátoru a na celkovou fotokatalytickou účinnost nátěru? 4. Jaká je typická fotokatalytická účinnost u nátěrových hmot využívajících silikátové pojivo (matrici)? 5. Jaká je typická fotokatalytická účinnost u nátěrových hmot využívajících sol-gel pojivo (matrici)? 6. S jakými fotokatalytickými nátěrovými hmotami 1. generace se můžeme setkat na českém trhu? 7. K čemu je možno využít fotokatalytické nátěrové hmoty 1. generace? 8. Čím si vypomáhají fotokatalytické nátěrové hmoty 1. generace ke zvýšení čistícího a antibakteriálního efektu a jakou nevýhodu to přináší? 9. Jaké marketingové triky používají dodavatelé fotokatalytických nátěrů 1. generace k tomu, aby zvýšili zájem spotřebitelů o své produkty? S t r á n k a 37

39 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví 38 S t r á n k a

40 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Lekce č generace generace nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem Využití speciální anorganické matrice vytvářející 3D porózní mikro strukturu s povrchovým ukotvením polovodičových nanokrystalů fotokatalyzátoru Nízká fotokatalytická účinnost nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem první generace je dána použitím takového typu pojiva (matrice), který obalí většinu nanokrystalů fotokatalyzátoru v nátěrové vrstvě a tím silně redukuje fotokatalytický proces. Tato skutečnost vedla českého vědce Jana Procházku ke snaze vyvinout nový speciální typ pojiva, který vytvoří matrici, v níž nanokrystaly fotokatalyzátoru nebudou obaleny materiálem pojiva ale naopak, budou ukotveny a koncentrovány zejména na jeho povrchu. Dalším požadavkem na nový materiál matrice bylo, aby vytvářel vysoce porózní strukturu a tak maximalizoval velikost povrchu, na němž jsou nanokrystaly fotokatalyzátoru ukotveny a koncentrovány. A konečně třetím požadavkem na nový typ matrice je, že musí být vytvořena z materiálu, který bude plně anorganický a tím odolný proti degradativnímu působení fotokatalýzy. Obr. 6 - Schéma speciální anorganické matrice vytvářející 3D porózní mikro strukturu s povrchovým ukotvením polovodičových nanokrystalů fotokatalyzátoru Autor: Mgr. Pavel Šefl, CSc., Advanced Materials-JTJ s.r.o. S t r á n k a 39

41 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Po několika letech výzkumných a vývojových prací se J. Procházkovi podařilo tento nový druh pojiva vyvinout a v roce 2009 byl na trh uveden pod názvem PROTECTAM FN první multifunkční nátěrové hmoty s fotokatalytickým efektem 2. generace. Na Obr. 7 jsou zřetelně vidět malinké kuličky na povrchu květákovitých útvarů pojivového materiálu matrice - ukotvené nanokrystaly TiO 2. Obr. 7-3D porózní mikro struktura nátěrové vrstvy s povrchovým ukotvením polovodičových nanokrystalů fotokatalyzátoru vytvořená nátěrem PROTECTAM FN (fotografie z elektronového mikroskopu) Autor: Advanced Materials-JTJ s.r.o. Nová matrice zásadně zvýšila fotokatalytickou účinnost nátěrů. 1m 2 plochy natřené PROTECTAM FN obsahuje v rámci své 3D porózní mikro struktury nátěrové vrstvy přibližně 500 m 2 povrchu nanokrystalů fotokatalyzátoru, na němž může probíhat fotokatalýza! To vedlo ve srovnání s produkty 1. generace k enormnímu nárůstu fotokatalytické účinnosti. Ta se u nejúčinnějšího produktu (PROTECTAM FN 3) přiblížila 100% účinnosti čistého fotokatalyzátoru! Účinnost nátěrů PROTECTAM FN byla testována předními vědecko-výzkumnými pracovišti v ČR i v zahraničí. Testy se týkaly zejména nejsledovanějších látek znečišťujících ovzduší: oxidů dusíku (NO x; pro testování použita norma ISO ) a těkavých organických uhlovodíků (VOC). Výsledek porovnání účinnosti silikátové barvy s fotokatalytickým efektem 1. generace s nátěrovými hmotami s fotokatalytickým efektem 2. generace (měření prováděné na Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského Akademie věd ČR a na dalších pracovištích) - viz Obr S t r á n k a

42 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Obr. 8 - Fotokatalytická konverze NOx Zdroj: Grafy ukazují výrazný rozdíl mezi účinností standardní silikátové barvy s fotokatalytickým efektem - červená čára a účinností čistého fotokatalyzátoru (Degussa P25) -černá čára a účinností fotokatalytického nátěru 2. generace (typ FN1 a FN2) fialová, zelená a modrá čára. Šipky UV zapnuto a UV vypnuto označují čas, kdy bylo zapnuto (a vypnuto) ultrafialové světlo v reaktoru. Testy prokázaly schopnost fotokatalytických nátěrů druhé generace oxidovat (konvertovat NO na NO 2 a to pak na NO 3) na ploše 1m 2 za jednu hodinu (dle podmínek ISO normy) mg Nox, což bylo při koncentraci tohoto plynu ve vzduchu stanoveném normou 51 54% z jeho množství. Výsledky testování účinnosti fotokatalytických nátěrů 2. generace PROTECTAM FN při degradaci VOC (podle normy ISO ) na specializovaném pracovišti Vysoké školy chemicko-technologické v Praze dokládá následující protokol. S t r á n k a 41

43 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Obr. 9 - Protokol testů odbourávání VOC vypracovaný VŠCHT (1. strana) Obr Protokol testů odbourávání VOC vypracovaný VŠCHT (2. strana) 42 S t r á n k a

44 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Také testy VOC prokázaly mimořádnou fotokatalytickou účinnost fotokatalytických nátěrů 2. generace PROTECTAM FN. Výsledky ukázaly schopnost odbourat (konvertovat na CO 2 a H 2O) v průměru 50% těkavých organických uhlovodíků rozptýlených ve vzduchu, který procházel reaktorem. Při podmínkách stanovených použitou ISO normou to znamená, že 1m2 testovaných nátěrů je schopen za 1 hodinu odstranit ze vzduchu 18 mg. sledované látky. Otázky k Modulu 1a - lekce č Co jsou multifunkční nátěrové hmoty s fotokatalytickým efektem 2. generace? 2. Jak vypadá struktura zaschlé nátěrové vrstvy fotokatalytického nátěru 2. generace a v čem se odlišuje od struktury nátěrové vrstvy fotokatalytického nátěru 1. generace? 3. Který výrobek reprezentuje fotokatalytickou nátěrovou hmotu 2. generace? 4. Kdo vyvinul a vyrábí multifunkční nátěry s fotokatalytickým efektem PROTECTAM FN? 5. Kde, jak a s jakým výsledkem byla testována fotokatalytická účinnost nátěrů PROTECTAM FN? 6. Jaká je průměrná fotokatalytická účinnost odbourávání těkavých organických uhlovodíků (VOC) povrchem vytvořeným nátěrem PROTECTAM FN ve fotokatalytickém reaktoru dle platné ISO normy? S t r á n k a 43

45 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví 44 S t r á n k a

46 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Modul 1b Použití nátěrových hmot s fotokatalytickým multifunkčním efektem druhé generace (interiéry a exteriéry) Lekce č. 1 Existující nátěrové hmoty s fotokatalytickým multifunkčním efektem 2. generace 1.1 PROTECTAM FN jako nový typ účinné technologie pro čištění vzduchu, ochranu proti nákazám a povrchy se samočistícím efektem fotokatalytická (nano)technologie Tyto nátěrové hmoty vyvinula a vyrábí česká společnost Advanced Materials -JTJ s.r.o. Na trhu jsou tři druhy těchto nátěrů s označením FN 1, FN 2a FN 3. Tyto nátěry neplní funkci barvy (viz Obr. 11). Obr Nátěrové hmoty PROTECTAM FN Zdroj: Jsou určeny k vytváření vysoce účinných fotokatalytických vrstev na povrchu stěn, stavebních konstrukcí, fasád a střech. Tyto vysoce účinné fotokatalytické vrstvy jsou, za podmínky přístupu ultrafialového světla (světelná energie), novým typem technologie založené na využití nanomateriálů a nanotechnologických poznatků. Používáme pro ni název fotokatalytická (nano)technologie (FNT). Bez dodávky energie (UV světla) tato technologie nefunguje, stejně tak, jako nefungují elektrické spotřebiče bez dodávky elektrické energie. Zaschlá, ultrafialovým světlem aktivovaná, nátěrová vrstva plní několik funkcí: S t r á n k a 45

47 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví 1. účinně čistí vzduch od široké škály znečišťujících látek, 2. velmi efektivně likviduje mikroorganismy, 3. brání růstu plísní, zelené a černé řasy a návazně pak rozrůstání lišejníků a mechů, 4. je schopna se sama čistit od špíny, která se na povrchu fasád a střech usazuje ze znečištěného ovzduší, 5. dokonale chrání podklad, na němž je nanesena, před degradujícími účinky ultrafialového záření, 6. při nanesení šesti a více nátěrových vrstev vytváří ochranu proti znehodnocení podkladu čmáranicemi sprejerů (graffiti) antigraffiti efekt. FN jsou svým chemickým složením vodné suspenze fotoaktivního oxidu titaničitého a anorganických pojiv. Nanesená suspenze vytvoří, po zaschnutí, na povrchu tenkou vrstvu o síle 0,01 mm. Čistící proces ve vrstvě je aktivován ultrafialovým světlem (UV), které je přirozenou součástí denního světla. V prostorech, kde je tohoto světla nedostatek, je nutno zajistit UV-A záření jeho umělým zdrojem (optimální vlnová délka 365 nm). Mezi látky rozložitelné fotokatalýzou patří např. oxidy dusíku (NO x), oxidy síry (SO x), oxid uhelnatý (CO), ozón (O 3), čpavek (NH 3), sirovodík (H 2S), většina chlorovaných uhlovodíků, dioxiny, chlorbenzen, chlorofenol, jednoduché uhlovodíky (např. CH 3OH, C 2H 5OH, CH 3COOH, CH 4, C 2H 6, C 3H 8, C 2H 4, C 3H 6), aromatické uhlovodíky (benzen, fenol, toluen, etylbenzen, o-xylen), pesticidy (Tradimefon, Primicarb, Asulam, Diazinon, MPMC, atrazin), organická barviva a další. Současně na fotokatalytickém povrchu dochází k eliminaci bakterií, virů, kvasinek, hub a spor. Fotokatalýza zároveň čistí povrch mikroprachu od nebezpečných organických látek. Obecné možnosti a předpoklady pro využití FNT v interiérech Fotokatalytickou nanotechnologii multifunkčních nátěrů s mimořádně silným fotokatalytickým efektem lze v interiérech budov využít k plnění řady funkcí. Účinné a ekonomicky úsporné čištění vzduchu od jedovatých a jinak zdraví ohrožujících látek, zápachu, mikroprachu (zejména extrémně jemných prachových částic). Dlouhodobé (roky) vysoce účinné likvidaci mikroorganismů na povrchu vytvořené fotokatalytické nátěrové vrstvy a redukci koncentrace mikroorganismů (virů a bakterií) ve vzduchu místností, kde je fotokatalytická (nano)technologie instalována. Dlouhodobá (roky) účinná ochrana proti usazování a rozrůstání plísní a kvasinek. 46 S t r á n k a

48 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Tyto funkce mohou být využity při řešení řady problémů vnitřního prostředí budov. FNT je schopna účinně a ekonomicky efektivně doplnit, nebo i zcela nahradit řadu standardních prostředků a technologií, které jsou dnes využívány při řešení problémů s kvalitou vzduchu, infekcemi, alergiemi, plísněni a kvasinkami a také nepříjemnými pachy v budovách. Čištění vzduchu Porovnání FNT s technologiemi používanými v současných čističkách vzduchu (ČV) při srovnatelné účinnosti čištění vzduchu: Funkce ČV FNT Filtrace prachu (nad 5µm) ano ne Filtrace prachu (1-5µm) Odstranění zápachu a nízkých koncentrací cizorodých látek Likvidace virů a bakterií na povrchu stěny Likvidace plísní a kvasinek na povrchu stěny ano s HEPA filtrem ano s uhlíkovým filtrem nebo fotokatalytickým nebo plazmovým filtračním stupněm ne ne snížení koncentrace ultra jemných prachových částic tvořených organickými látkami ano ano (dlouhodobě) ano (dlouhodobě) Ionizace ano ne Zvlhčování vzduchu ano ne Snížení koncentrace bakterií ve vzduchu Snížení koncentrace virů ve vzduchu ano s HEPA filtrem ano jen s fotokatalytickým nebo plazmovým filtračním stupněm ano (dlouhodobě) ano (dlouhodobě) Hluk ano zcela bezhlučná Spotřeba elektrické energie % 100% Výměna filtrů ano (i několikrát ročně) ne (nemá filtry) Průměrná životnost 4-5 let let Provozní náklady 400% 100% S t r á n k a 47

49 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Faktory ovlivňující účinnost FNT v místnosti při čištění vzduchu 1. Fotokatalytická účinnost nátěru Schopnost čistit vzduch vyjadřuje procento průměrné účinnosti, s níž je schopna aktivovaná fotokatalytická plocha oxidativně degradovat znečišťující látky rozptýlených ve vzduchu při jedné kolizi vzdušné masy s fotokatalytickým povrchem. Za FNT je možno označit jenom takové fotokatalytické nátěrové hmoty, jejichž fotokatalytická účinnost je minimálně 25%. V případě multifunkčních nátěrů s fotokatalytickým efektem PROTECTAM FN (dále FN nátěr) je průměrná fotokatalytická účinnost 50%. 2. Rozloha a umístění plochy opatřené FN nátěrem a cirkulace vzduchu Obecně platí, že čím větší je v místnosti plocha opatřena fotokatalytickým nátěrem, tím větší je objem čištěného vzduchu a množství odstraněných škodlivin. Nejčastěji je pro umístění fotokatalytické plochy, vytvořené nátěrem, volen strop místností. Důvodem je přirozené proudění vzduchu v místnosti, kdy teplejší vzduch stoupá vzhůru, po dotyku se stropem se ochlazuje a při stěnách, proudí zpět k podlaze. Cirkulace vzduchu v místnosti může je často ovlivněna umístěním elektrospotřebičů, radiátorů topení nebo ventilací. Vždy však platí, že teplejší vzduch stoupá nahoru a ochlazený pak klesá zpět k podlaze. Proudící vzduch sebou unáší molekuly a mikroskopické prachové částice znečišťujících látek (ale také viry a bakterie). Pokud se tyto dotknou aktivované fotokatalytické plochy, jsou oxidačně rozloženy. Čím větší je fotokatalytická plocha, tím k většímu počtu kolizí molekul, prachových částic, virů a bakterií s ní může docházet a tím více jich bude ze vzduchu odstraněno. Čím větší plocha v místnosti je opatřena fotokatalytickým povrchem, který je aktivován UV světlem, tím větší je čistící efekt. V případě, že k vytvoření fotokatalytické plochy není možno využít strop místnosti, je možno zvýšit čistící efekt ovlivněním proudění vzduchu tak, aby směřovalo k fotokatalytickému povrchu (například využitím ventilátoru). 3. Zajištění přístupu UV světla k ploše opatřené FN nátěrem, množství světelné energie dopadající na tuto plochu Jak již bylo uvedeno v předchozím textu, fotokatalytický efekt nemůže fungovat bez světelné energie aktivující fotokatalyzátor. Pro zajištění dobré funkčnosti FNT PROTECTAM FN je potřebná intenzita UV záření 0,2W/1m 2 a větší. UV záření je přirozenou součástí denního světla. Vyskytuje se zde jak v přímé, tak i rozptýlené formě. V denním světle je ultrafialové záření obsaženo, i v zimních měsících a při silné oblačnosti, v intenzitách, které plně postačují k aktivaci fotokatalyzátoru tj. k zajištění funkčnosti FNT. Rozptýlené UV záření umožňuje aktivaci fotokatalyzátoru i ve stínu. 48 S t r á n k a

50 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 V interiérech budov však denní světlo pronikající dovnitř okny nebo světlíky nemusí stačit. Běžné okenní sklo totiž odfiltruje až 90% ultrafialového záření z denního světla. 6 Jsou-li okna malá nebo umístěná na sever bude (zejména v zimním období a zatažené obloze) UV pronikající do místnosti zvenku zcela zanedbatelné a nedostatečné pro aktivaci FNT a zajištění funkcí, jejichž plnění od této technologie v konkrétním prostoru požadujeme. V takovém případě je nezbytné zajistit v interiéru aktivaci fotokatalytického povrchu UV světlem z umělého zdroje. Pro nasvícení fotokatalytického povrchu vytvořeného FN používáme v interiéru výhradně zdroje, které produkují měkké UV záření (označované jako UVA) o vlnové délce nm. Nejvyšší excitace dosahují nanokrystaly fotokatalyzátoru při vlnové délce světla 365nm a nižší. Použití zdrojů umělého UV záření o vlnových délkách nižších než 340 nm není možno doporučit v místnostech, kde v době jeho použití jsou lidé nebo živočichové, z hlediska obecně známých zdravotních rizik, které toto tvrdší UV záření má (viz Obr. 12). Obr Vlnová délka záření Zdroj: Při použití vhodných a doporučených zdrojů UV-A světla, a pokud nebude mnohonásobně překročena minimální intenzita UV-A záření doporučená pro interiéry, nehrozí lidem ani doma chovaným zvířatům žádné nebezpečí zdravotního poškození. Taková intenzita UV záření je totiž násobně nižší, než jsou hodnoty naměřené ve venkovním prostředí v zimním období, když je pod mrakem! Důrazně je třeba varovat před použitím UV-B a UV-C zdrojů ultrafialového světla, které vydávají tzv. tvrdé UV záření (vlnové délky menší než 300 nm). To je lidskému zdraví nebezpečné. UV zdroje nabízí speciální obchody s osvětlovací technikou. Na Internetu si lze vybrat z poměrně bohaté nabídky. Vybírat lze z lineárních nebo kompaktních zářivek, výbojek a LED diod (viz Obr. 13). 6 UV záření špatně propouštějí i některé umělohmotné náhrady skla. Na druhou stranu je možno využít speciální křemičitá a umělohmotná skla, která UV propouštějí. Tato skla však nejsou na trhu běžně dostupná a jejich cena je vyšší. S t r á n k a 49

51 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Obr UV zdroje Zdroj: Nasvícení z umělého zdroje je vhodné kombinovat s denním světlem všude tam, kde okna nepropouštějí do místnosti dostatek UV světla nebo tam, kde chceme zajistit vysokou účinnost fotoaktivní plochy například stropu v kuchyni, kde nám jde o co nejvyšší účinnost eliminace pachů z jídla. Stejně tak je tomu například v místnostech, kde se kouří. Nasvícení UV-A světlem z umělého zdroje je nutno v interiéru realizovat tak, aby maximum tohoto světla dopadalo na plochy ošetřené FN (viz Obr. 14). ABSORPCE UV => AKTIVOVANÝ POVRCH TiO 2 VIDITELNÉ SVĚTLO Obr Nasvícení UV-A světlem plochy ošetřené FN Zdroj: 50 S t r á n k a

52 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 K tomu je nutno zvolit vhodná osvětlovací tělesa (viz Obr. 15), která mají reflektor z hliníku (hliník, na rozdíl od železa nebo umělých hmot, odráží UV záření, železo ho pohlcuje). Obr Kuchyně nasvícená UV svítidly s hliníkovým reflektorem Autor: Advanced Materials-JTJ s.r.o. Pokud takový reflektor nemají, je možno si vypomoci vyložením reflektoru hliníkovou fólií. Likvidace mikroorganismů, ochrana proti jejich šíření Světlem aktivovaný vysoce účinný fotokatalytický povrch účinně likviduje mikroorganismy. Fotokatalytický oxidační proces je nejenom zabije, ale také úplně rozloží jejich těla na neškodné minerální látky Biocidní účinnost (schopnost zabíjet mikroorganismy) byla testována a ověřena zkouškami několika zdravotních ústavů v České republice na modelových mikroorganismech. Smrtící účinek je pro organismy jako u nejsilnějších chemických prostředků. Ukazuje to i souhrn výsledků testů, které byly provedeny. S t r á n k a 51

53 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Obr Likvidace mikroorganismů, ochrana proti jejich šíření - výsledky testů Autor: Ing. Jan Procházka, Ph.D., Advanced Materials-JTJ s.r.o. FN nátěry, i přes svůj smrtící efekt pro mikroorganismy, nejsou ve smyslu legislativy biocidem, tj. jedovatou látkou, která mikroorganismy zabíjí svým vlastním chemickým účinkem. FN nátěry lze proto jako ochranu proti mikroorganismům využít i tam, kde není možno nasadit chemické prostředky. 52 S t r á n k a

54 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Druhou významnou výhodou FNT je její permanentní účinek. Chemické prostředky ztratí svůj smrtící vliv na mikroorganismy za velmi krátkou dobu (obvykle po zaschnutí desinfekce) 7. Třetí výhodou je, že FNT mikroorganismy nejenom zabije, ale také úplně rozloží jejich mrtvé pozůstatky na CO 2, H 2O a další neškodné látky. V případě použití chemických prostředků zůstanou mrtvá těla mikroorganismů ležet na povrchu, kde vytvářejí rozkládající se povlak, z něhož se do ovzduší uvolňují velmi nebezpečné látky, a stává se také živnou půdou pro nástup a množení jiných bakterií. Čtvrtou výhodou FNT je fakt, že si mikroorganismy proti fotokatalýze (na rozdíl od chemických prostředků) nejsou schopny vybudovat imunitu. Ochrana proti usazování a růstu plísní a kvasinek Mezi mikroorganismy zařazujeme také plísně, kvasinky, některé řasy a prvoky. Testy FNT ukázaly, že světlem aktivovaný FN povrch účinně brání usazování a růstu plísní a kvasinek. FN nátěry lze proto úspěšně využít k tomuto účelu jak v domácnostech, tak i zdravotnických zařízeních, potravinářské výrobě a mnoha dalších oblastech. Obr Test účinnosti FN nátěru v prostorech ČOV pivovaru Testovací plocha bez FN nátěru začíná po několika měsících znovu porůstat plísní, plocha s FN nátěrem zůstává dlouhodobě čistá Autor: Petr Michálek, Nano4people s.r.o. 7 Některé speciální nátěry, obsahující biocidní látky (např. nanočástice stříbra), si tento efekt zachovávají až po dobu několika měsíců nebo maximálně 2 let, dochází však k jeho postupnému snižování. S t r á n k a 53

55 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Protiplísňový účinek fotokatalytického efektu je navíc u nátěrů PROTECTAM FN doplňován fyzikálními a chemickými vlastnostmi zaschlé nátěrové vrstvy. Její složení neposkytuje plísním potřebnou výživu a navíc se tato vrstva vyznačuje extrémně malými póry (méně než 3µm), kterými plísně nedokážou prorůstat8. To vytváří bariéru, která je schopna plíseň dlouhodobě (i 12 a více měsíců) udržet ve zdi. Tím se zamezí i tomu, aby plíseň uvolňovala do vzduchu místnosti nebezpečné látky. Otázky k Modulu 1b - lekce č Jaké druhy nátěrů PROTECTAM FN jsou vyráběny a dodávány na trh? 2. Co je FNT? 3. Jaké funkce plní zaschlá (vyzrálá), ultrafialovým světlem aktivovaná, nátěrová vrstva PROTECTAM FN? 4. Jaký je základní předpoklad pro zajištění funkčnosti zaschlé nátěrová vrstva PROTECTAM FN? 5. Jaké základní funkce může plnit FNT v interiérech budov? 6. Které faktory ovlivňují účinnost FNT při čištění vzduchu v místnosti? 7. Jaké ultrafialové záření používáme pro aktivaci fotokatalytického povrchu FNT v interiérech? 8. Jaké základní typy zdrojů UVA záření můžeme využívat k nasvícení fotokatalytického povrchu v interiérech? 9. Jaký reflektor (odrazovou plochu) musí mít osvětlovací těleso použité k nasvícení fotokatalytického povrchu UVA? 10. Jak funguje protiplísňový efekt nátěrů PROTECTAM FN? Jaký je rozdíl mezi působením nátěrů PROTECTAM FN a jiných protiplísňových nátěrů? 8 Zaplísněné povrchy se často vyznačují tím, že jsou velmi vlhké, nebo mokré. Podmínkou funkčnosti FN nátěrové vrstvy je, aby po provedení nátěru zaschla a v ní obsažené látky vytvořily vodou nerozpustný minerální kompozit. Proto je nutno zajistit vysušení ošetřovaného povrchu a zaschnutí naneseného nátěru (např. použitím vysoušecího zařízení). 54 S t r á n k a

56 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Lekce č. 2 Obecné možnosti a předpoklady pro využití fotokatalytické (nano)technologie v exteriéru Největší výhodou využití FNT v exteriéru je, že pro její funkčnost není nutno zajišťovat zdroj umělého ultrafialového záření. Denní světlo nám ho poskytuje víc než dostatečné množství a navíc je tato energie zcela zadarmo! Ve venkovním prostředí můžeme využít FNT PROTECTAM FN k dvěma účelům k ochraně povrchů a k čištění ovzduší. 2.1 Ochrana povrchů Proti postupnému šednutí a zašpinění ze znečištěného ovzduší, mechanismus samočištění V oblastech s vysokou úrovní zátěže automobilovou dopravou, v průmyslových oblastech a v městech a obcích, jejichž vzduch je znečišťován z lokálních topenišť, dochází v důsledku silného znečištění ovzduší k rychlému šednutí a černání fasád. Tento proces způsobují mikroskopické částice sazí, dehtu a prachu obaleného lepkavými organickými materiály (nebo tvořené jen aglomeráty těchto molekul), které jsou rozptýleny ve vzduchu. Tyto částice se pevně nalepí na fasádu a látky na ně navázané ji často penetrují do hloubky. Čím znečištěnější vzduch je, tím rychleji tento proces postupuje. V některých oblastech je tento proces zjevný již po jednom až dvou letech po vytvoření nové fasády nebo jejím očištění mechanickými a chemickými prostředky. Čištění fasády je proces, při kterém dojde vždy k narušení její soudržnosti a jejímu otevření pro působení vnějších vlivů. Pokud fasáda není po očištění opatřena ochranným nátěrem, postupuje proces jejího znečišťování zašpiněným ovzduším a degradace v důsledku povětrnostních vlivů ještě rychleji než před čištěním. Pokud je fasáda opatřena ochrannou povrchovou vrstvou FN nátěru, je schopna dlouhodobě odolávat postupnému šednutí a černání. Vytvořený fotokatalytický povrch se účinně brání usazování špíny dvěma mechanismy. Tím prvním je fotokatalýza, která účinně rozloží všechny lepkavé a zabarvené organické složky mikroprachu a tak mu zamezí pevně se přilepit na povrch fasády nebo do ní pronikat. Druhým mechanismem je superhydrofilita světlem aktivovaného fotokatalytického povrchu. Kapénky vody se na něm roztečou do souvisle vrstvy, po níž další voda snadno stéká (viz Obr. 18). S t r á n k a 55

57 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Obr Účinky superhydrofility Zdroj: (úprava obrázku Mgr. Pavel Šefl, CSc., Advanced Materials-JTJ s.r.o.) Fotokatalýza a superhydrofilita umožňují, aby anorganické zbytky prachových mikročástic byly z fasády snadno odstraněny působením deště a větru. Popsaný efekt je dlouhodobý a působí, dokud není fotokatalytický povrch mechanicky odstraněn z povrchu fasády (např. po desetiletích abrazivního působení povětrnostních vlivů) nebo není překryt vrstvou jiného materiálu (např. nátěru). Na Obr. 19 je zřetelný rozdíl v zašpinění střechy a fasády mezi částmi, které jsou nebo nejsou ošetřeny FN nátěry (3 roky po realizaci). Obr Povrch střechy a fasády (3 roky po realizaci) Zdroj: 56 S t r á n k a

58 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Obr Stav znečištění fasády Horní řada: stav znečistění po zimě (únor); dolní řada: stav po 3 měsících (květen) Autor: Mgr. Pavel Šefl, CSc., Advanced Materials s.r.o. Proti porůstání řasami a plísněni Jak již je uvedeno v předchozím textu, UV světlem aktivovaný fotokatalytický povrch vytvořený FN nátěry velmi účinně likviduje mikroorganismy, mezi něž zařazujeme také plísně, kvasinky, některé řasy a prvoky. Tento efekt samozřejmě funguje velmi účinně ve venkovním prostředí, kde je UV záření přirozenou součástí denního světla. Ve venkovním prostředí, kde je dostatek vlhkosti, se na povrchu zdí a střech (ale také na jiných objektech ploty, betonové konstrukce mostů sochy aj.) dobře daří řasám (zejména zelená řasa) a plísním. Tyto mikroorganismy vytvářejí příznivé podmínky pro to, aby se na povrch, kde se již usadily, zasídlily návazně mechy a lišejníky. Tento porost často nejenom hyzdí vzhled stavebních objektů, ale také zesiluje erozivní působení 9 na podklady, na nichž je umístěn. Provedením FN nátěru je možno tomuto procesu dlouhodobě zamezit. 9 Mechy a lišejníky produkují kyseliny, které rozleptávají podklad, na němž rostou. S t r á n k a 57

59 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Obr Zahradní sloupek z bílých cihel Polovina ošetřena FN stav po 5 letech Zdroj: Obr Náhrobní desky Materiál teraso: deska vlevo stav po 4 letech od aplikace FN; deska vpravo bez ošetření FN Zdroj: Obr Podezdívka kostela Zbečno - spodní část ošetřena nátěrem FN není porostlá zelenou řasou ani po 4 letech Zdroj: 58 S t r á n k a

60 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Proti degradujícímu působení UV záření Zaschlá FN nátěrová vrstva dokonale chrání podklad před degradujícími účinky ultrafialového záření. Tloušťka této vrstvy je zpravidla 7 12 µm. Materiál vrstvy je z 100% anorganický, nepodléhá degradujícím účinkům ultrafialového záření, a co je nejdůležitější, obsahuje více než 90% TiO 2 ve formě fotoaktivních nanokrystalů anatasu. TiO 2 obsažené v nátěrové vrstvě pohltí a odstíní, v prvních třech mikrometrech její tloušťky, prakticky 100% ultrafialového záření, které na ni dopadá. Na podklad, na němž je FN nátěr nanesen, proto nepronikne žádné UV záření, které by působilo jeho degradaci. To je velmi důležité pro prodloužení životnosti a funkčnosti nátěrů nebo stěrkovacích hmot vytvářejících na povrchu betonu, fasád atp. ochranné vrstvy, které zamezují, aby do vnitřku pronikala voda a další látky spouštějící a urychlující destruktivní proces eroze. Tyto prostředky obvykle obsahují pojivové materiály, které jsou postupně ultrafialovým zářením obsaženým v denním světle, rozkládány. Po čase pak v důsledku toho stále více ztrácejí svoji ochrannou funkci. Provedením FN nátěru jako finální vrstvy, je možno tomuto degradujícímu působení UV záření zamezit a výrazně prodloužit životnost a funkčnost těchto ochranných prostředků. Pro snadné odstranění graffiti Při nanesení šesti a více vrstev FN nátěru je vytvořen povrch, na němž se obtížně vytvářejí čmáranice sprejerů (graffiti), pokud jsou už vytvořeny, lze je snadno odstranit. Při použití fixů je hrot fixu po několika centimetrech pohybu po FN povrchu zanesen a fix se stává nefunkčním. Pro odstranění graffiti z FN povrchu stačí velmi jednoduché prostředky tlaková voda a tvrdý (rýžový) kartáč. Není třeba používat žádné chemikálie. Postup odstranění graffiti (celkový čas 10 min) Snímky z instruktážního videa (viz Obr ) Zdroj: Obr Postup odstranění graffiti - vytvořené graffiti S t r á n k a 59

61 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Obr Postup odstranění graffiti - ostříkání tlakovou vodou Obr Postup odstranění graffiti - čištění tvrdým kartáčem Obr Postup odstranění graffiti - závěrečné očištění tlakovou vodou 60 S t r á n k a

62 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část Čištění ovzduší Znečistěné ovzduší je závažný problém ve většině velkých měst a průmyslových aglomerací po celém světě, Českou republiku nevyjímaje. Cesty k jeho zlepšení jsou složité a teprve nově se ukazuje fotokatalýza jako možné řešení, tam kde ostatní nástroje již selhávají. Hlavním zdrojem znečištění jsou průmyslová výroba, automobilová doprava a regionálně i spalování fosilních paliv v domácnostech. Ve znečistěném ovzduší je rozptýlena široká škála cizorodých látek, které se tam dostává v důsledku činnosti člověka. V souhrnu je pro ně používán pojem imise 10. Imise v současném světě negativně ovlivňují jak životní prostředí, tak i zdravotní stav obyvatelstva na rozsáhlých územích. Vzestup výskytu alergií, astma, rakoviny vlivem imisí se stává stále větším problémem, který přináší také reálné a stupňující se škody v ekonomice i sociální oblasti. Úkol snížit koncentrace škodlivých látek v ovzduší je stále naléhavějším, jeho řešení však doposud nebylo vůbec jednoduché. Zásadní zlepšení kvality ovzduší by bylo možno dosáhnout masovým zavedením nových bezemisních, nízkoemisních a čistících technologií, které nebudou vzduch znečisťovat prakticky vůbec. Dosažení takového cíle však není v několika dalších dekádách realistické. Evropská Unie a v jejím rámci i Česká republika patří do té části světa, kde je otázkám kvality ovzduší a opatřením na snížení jeho znečistění imisemi věnována dlouhodobá pozornost a je snaha aktivně prosazovat opatření zaměřená na zlepšování stavu ovzduší. Stát se snaží řešit problém se znečistěným ovzduším dvěma cestami. Jednou jsou legislativní a administrativně-správní opatření (emisní a imisní limity s velmi nepopulární možností omezování automobilové dopravy a průmyslové výroby s následnými negativními dopady na ekonomiku). Tou druhou jsou dotační programy na podporu zavádění moderních nízkoemisních technologií a zařízení na čistění vzduchu od emisí u jejich zdroje. S novou generací fotokatalytických nátěrů vyvinutých v České republice se rýsuje třetí možnost dekontaminace ovzduší pomocí nevyčerpatelného oxidačního efektu nátěrů s obsahem nanočástic TiO 2, které imise na svém povrchu doslova oxidačně spálí. Efekt opatření a nástrojů dosud používaných státem není dostatečný a situace v oblastech s nejvíce znečistěným ovzduším se v posledních pěti letech v zásadě nelepší a to i přes rozsáhle prostředky, které byly v této oblasti investovány s využitím 10 Tento pojem je někdy zaměňován s pojmem emise, který označuje látky emitované zdrojem znečistění do ovzduší a to přímo na výstupu z tohoto zdroje. Imise jsou pak výsledným koktejlem cizorodých látek, který byl vytvořen rozptýlením, vzájemnými reakcemi a promícháním emisních látek v ovzduší. Konkrétní chemické složení imisí se regionálně může odlišovat podle struktury zdrojů znečistění S t r á n k a 61

63 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví fondů EU. Podle údajů ministerstva životního prostředí žije na území se zhoršenou kvalitou ovzduší 51% obyvatelstva ČR a toto teritorium představuje 22% rozlohy ČR 11. V posledních 4 letech byly uzákoněny nové imisní limity, závazné v celé EU, které však ve většině evropských měst nejsou dodržovány. Situace je dost problematická zvláště poté, co International Agency for Research on Cancer (IARC), součást World Health Organisation (WHO), klasifikovala v květnu 2012 spaliny z dieselových motorů jako karcinogenní pro člověka (Group 1). Direktiva EU 1999/30/ES zároveň požaduje výrazné snížení emisí oxidů dusíku a to již od ledna 2010 ve všech členských zemích EU a nedávné snížení povolených koncentrací benz(a)pyrenu pod 2ppb (dvě miliardtiny) reaguje na jeho vysokou nebezpečnost nejenom v ovzduší, ale také ve spodních vodách. Ukazuje se, že zaměření na snižování množství emisí cestou legislativních, administrativně správních regulačních opatření a dotačních programů na zavádění moderních technologií naráží na obtížně překonatelné ekonomické, sociální a politické a také na technické limity využívaných technologií. Současné technologie na čistění vzduchu 12 od emisí u jejich zdroje dokážou snižovat vysoké koncentrace polutantů, ale nejsou schopny si poradit s velmi nízkými koncentracemi velmi nebezpečných látek a jejich malými prachovými částicemi. Možnosti dnešních technologií jsou prakticky vyčerpány a pro čistění ovzduší od imisí jsou nepoužitelné. Pokrok v oblasti nanotechnologií však v současnosti nabízí novou možnost, jak zlepšit kvalitu ovzduší a významně snížit koncentrace nebezpečných imisních látek. Jedná se o novou generaci multifunkčních nátěrových hmot s mimořádně silným fotokatalytickým efektem. S pomocí těchto nátěrů lze vytvořit na zdech, střechách, mostech, protihlukových bariérách a dalších objektech vysoce oxidační fotokatalytický povrch, který dokáže účinně čistit vzduch i od velmi nízkých koncentrací organických a některých anorganických látek. Tento druh čističky vzduchu má proti standardním technologiím několik zásadních výhod: 1. dokáže velmi efektivně čistit i ty nejnižší koncentrace polutantů a hravě zvládne i koncentrace mnohonásobně překračující imisní limity, likviduje volné molekuly imisních látek ale také suspendované částice PM 2,5 a menší, 2. má dlouhodobou, teoreticky časově neomezenou funkčnost a prakticky nulové náklady na provoz a údržbu, 3. ve venkovním prostředí ji pohání denní světlo a pomáhá déšť a vítr. 11 Zdroj: 12 Využívající filtrace, sorpce, absorpce nebo elektromagnetického odlučování 62 S t r á n k a

64 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Mechanismus likvidace hlavních imisních látek fotokatalytickým povrchem Fotokatalýza rozkládá, jak již bylo uváděno v předchozím textu, molekuly prakticky všech organických látek. Testy prováděné ve venkovním prostředí dokladují, že povrchy s vysokou fotokatalytickou účinností jsou schopny efektivně rozkládat i velmi jemné prachové částice (PM 2,5 a menší), které jsou zpravidla aglomerovanými shluky molekul organických látek). Organické molekuly a suspendované prachové částice z organického materiálu jsou při kontaktu s vysoce účinným fotokatalytickým povrchem degradovány převážně na molekuly oxidu uhličitého 13 a vody. Nejvíce sledované anorganické polutanty oxidy dusíku (NO x) a síry (SO x) jsou fotokatalyticky oxidovány a následně se vážou s vodou v podobě kyselin (H 2SO 4 a HNO 3). Kyseliny pak následně reaguji s dalšími látkami, se kterými přicházejí do kontaktu. Například v omítce reagují s CaCO 3. Výsledkem jsou CaSO 4 a Ca (NO3) 2 plus voda a oxid uhličitý. Tyto popsané procesy probíhají v přírodním prostředí i bez přispění fotokatalýzy. Jejich tempo je však podstatně pomalejší. Zrychlení procesu, při němž jsou ze vzduchu odstraňovány oxidy dusíku, je důležité proto, že tato látka reaguje ve vzduchu za přítomnosti slunečního záření s těkavými aromatickými uhlovodíky (VOC). Vedlejším produktem této reakce je pak vznik molekul agresivního přízemního ozónu (CO 3). Redukce koncentrací NO x a VOC vede pak ve svém důsledku i ke snížení množství přízemního ozónu. Obr Mechanismus likvidace hlavních imisních látek fotokatalytickým povrchem 13 V případě čištění ovzduší od imisí se není třeba obávat toho, že by vytvořený oxid uhličitý vzniklý z fotokatalytické degradace organických látek rozptýlených v ovzduší výrazně přispíval ke zvyšování efektu globálního oteplování. Z hlediska celkové bilance zdrojů CO2 by se totiž jednalo o zcela zanedbatelné množství. S t r á n k a 63

65 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Zdroj: Úroveň fotokatalytické účinnosti produktu při degradaci polutantů je pro praktickou využitelnost k účinnému čistění ovzduší zcela zásadní a pro dekontaminaci měst jako je Třinec nebo Ostrava nelze použít žádný produkt, který nevykazuje účinnost alespoň 30% teoretického maxima. Uveďme následující příklad. Pokud budeme uvažovat na následujícím obrázku využití různých fotokatalytických nátěrových hmot na kruhovém území o průměru 1 km a výšce kontaminovaného sloupce vzduchu (imisemi) 300 m, jedná se o masu vzduchu o objemu m 3. Obr Příklad dekontaminace vzduchu v městské aglomeraci Zdroj: Do úvahy jsou zahrnuty faktory, jako jsou proudění a turbulence vzduchu, různé úrovně koncentrací imisí, největší znečistění v průmyslových a městských aglomeracích v nejnižších vrstvách atmosféry do 300 m, typ a zdroje znečištění, velikost vhodných ploch pro vytvoření fotokatalytických povrchů na daném území a různá intenzita UV záření v závislosti na zeměpisné šířce a ročním období. Základní otázka, kterou je nutno řešit, zní: Jak velkou plochu je nutno natřít fotokatalytickými nátěry s různou úrovní účinnosti, aby bylo možno z ovzduší za jeden den, v daném prostoru, odstranit všechny fotokatalyticky degradovatelné polutanty? Použijeme-li zjednodušený výpočet, dojdeme k zajímavým číslům (viz Obr. 30): Při účinnosti produktu 5% je nutné natřít téměř 1 milion metrů čtverečních plochy ( m 2 ). 64 S t r á n k a

66 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Obr Výpočet nutné minimální plochy pro dekontaminaci vzduchu ve městech Zdroj: V případě, že účinnost produktu je 50% (10x vyšší než v minulém případě), je nutné natřít pouze desetinu plochy, tj. necelých 100 tisíc metrů čtverečních. Je zřejmé, že v uvedeném případě je u nátěrových hmot s nízkou fotokatalytickou účinností nutno pro dosažení významnějšího efektu natřít tak velký rozsah ploch, že je to i v podmínkách husté městské zástavby prakticky neřešitelný právní a organizační problém, nehledě na mimořádně vysoké náklady takové operace. Použití nátěrových hmot s fotodegradativní účinností přes 50% je však po všech stránkách proveditelné a ekonomicky úsporné. Investice do natření 82 tis. m 2 zdí, fasád, střech a mostních konstrukcí by při dnešních cenách činila přibližně 29 mil. Kč a vytvořená plocha by za jeden den vyčistila od polutantů 235,5 milionu m 3 ovzduší bez jakýchkoli dalších nákladů na energie a údržbu po dobu minimálně 10 let. Na světě neexistuje žádná jiná levnější a výkonnější čistička vzduchu, než je tato plocha ošetřená fotokatalytickým nátěrem s vysokou účinností. FNT se tak může stát vedle výsadby stromů a keřů významným nástrojem zlepšování kvality ovzduší. Stromy a keře jsou schopny prostřednictvím svých listů zachytit a absorbovat značné množství prachu a škodlivých látek. Navíc v průběhu svého vegetačního období produkují (jako vedlejší produkt fotosyntézy) kyslík. Tím zlepšují kvalitu ovzduší. Škodlivé látky absorbované listovím vegetace však nejsou odstraněny. Hromadí se v organismu rostlin a po opadání listí na zem se postupně dostávají do půdy a vody. Protože FNT převažující část polutantů likviduje tím, že je rozkládá na základní minerální látky, je schopna snižovat i množství nebezpečných látek, které se ze znečištěného ovzduší dostávají do půdy a vody (viz Obr. 31). S t r á n k a 65

67 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Obr Zlepšování kvality ovzduší Zdroj: Významnou předností FNT je její schopnost eliminovat polutanty rozptýlené ve vzduchu se stejnou účinnosti jak při velmi nízkých, tak i při relativně vysokých koncentracích. Proto je pro zlepšení kvality ovzduší nejvhodnější aplikovat FNT v místech s co nejvyšší koncentrací škodlivin např. na protihlukové bariéry a další konstrukce u komunikací. Protihlukové bariéry (viz Obr. 32) o délce 1 km a výšce 5 m natřených oboustranně FN sníží za jeden den o 50% koncentrace škodlivin v objemu milionů m 3 vzduchu. Cena za nátěr - 36 mil. Kč, garance funkčnosti - 10 let, cena za vyčištění 1m 3 vzduchu od 50% polutantů 0, Kč. Obr Protihlukové bariéry Autor: Mgr. Pavel Šefl, CSc., Advanced Materials-JTJ s.r.o. 66 S t r á n k a

68 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Fotokatalytický povrch vytvořený FN nátěry dekontaminuje ze vzduchu 50% rozložitelných škodlivin bez ohledu na to, jestli je jejich koncentrace 120 µg/m 3 nebo jen 20 µg/m 3. Rozmístěním fotokatalytických ploch do nejvíce znečistěných oblastí omezí jejich šíření do okolí a sníží celkové koncentrace škodlivých látek i na okolním území. Otázky k Modulu 1b - lekce č V čem je výhoda využívání FNT v exteriéru? 2. Jaké hlavní funkce plní FNT v exteriéru? 3. Jaký je mechanismus ochrany povrchů FNT před postupným tmavnutím v důsledku usazování špíny ze znečištěného vzduchu? 4. Jak působí FNT proti porůstání povrchu řasami a plísněni? 5. Jak chrání nátěrová vrstva PROTECTAM FN povrch před degradujícími účinky UV záření, které je obsaženo v denním světle? 6. Jak je možno využít PROTECTAM FN k ochraně proti graffiti? 7. Co jsou imise, jaký je rozdíl mezi imisemi a emisemi? Jaké jsou hlavní látky znečišťující ovzduší? 8. Které látky je schopna FNT účinně eliminovat ze znečištěného ovzduší? 9. Jaké jsou hlavní výhody pro využití FNT při čištění ovzduší? 10. Proč není možno pro efektivní čištění ovzduší využít fotokatalytických nátěrových hmot 1. generace? S t r á n k a 67

69 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví 68 S t r á n k a

70 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Lekce č. 3 Konkrétní možnosti a příklady použití fotokatalytické (nano)technologie v interiérech budov 3.1 Zdravotnická zařízení Povrchová vrstva vytvořená FN nátěrem působí, je-li aktivována ultrafialovým světlem, jako katalyzátor oxidační reakce mezi vzdušným kyslíkem a molekulami oxidovatelných látek, které se vrstvy dotknou. Dochází k úplné oxidaci molekul látek. Tento efekt je poháněn světlem a je nevyčerpatelný (na rozdíl od chemie). Pokud se aktivované vrstvy dotkne virus, bakterie, nebo mikroskopická částice organického materiálu, okamžitě reagují se vzdušným kyslíkem, a dojde k jejich rozložení až na molekuly vody, oxidu uhličitého a dalších zdraví neohrožujících látek. Popsaná vlastnost aktivované FN vrstvy má ve spojení s její extrémní fotokatalytickou účinností řadu praktických efektů využitelných ve zdravotnictví a při ochraně zdraví. Prevence nozokomiálních infekcí Velkým problémem ve zdravotnických zařízeních jsou nákazy vyvolané odolnými kmeny bakterií. Na plochách, které nejsou pravidelně desinfikovány (např. stropy), žijí bakterie, které jsou vystavovány molekulárním množstvím biocidních látek a léčiv, které se uvolňují z častěji desinfikovaných ploch a z léků podávaných pacientům. Množství těchto látek jsou tak nízká, že bakterie nezabijí, ale naopak v nich postupně vybudují ( vytrénují ) odolnost proti jejich smrtícímu působení. Pokud takové bakterie napadnou člověka, často proti nim neexistuje účinný prostředek. Infekce vyvolané těmito odolnými mikroorganismy vypěstovanými ve zdravotnických zařízeních jsou označovány jako nozokomiální. V nemocnicích v ČR stojí až za 17% pooperačních komplikací a mají často za následek smrt pacientů, nebo vážné poškození jejich zdraví. FNT je možno využít jako účinný nástroj omezení rizika vzniku odolných mikroorganismů a přenosu jimi působených nákaz. Na vysoce oxidačním, světlem aktivovaném FN povrchu není schopen přežít a rozvíjet se žádný mikroorganismus. Viry, které se dotknou povrchu, jsou likvidovány prakticky okamžitě a i ty nejodolnější bakterie jsou zabity během pár desítek minut a zbytek jejich mrtvého těla je rozložen ( spálen ) na neškodné látky. Mikroorganismy si nejsou schopny vytvořit proti fotokatalytickému spálení odolnost (nemutují jako při použití chemických prostředků). Popsaná biocidní funkce fotokatalytické plochy aktivované ultrafialovým světlem je na rozdíl od chemických prostředků dlouhodobá! Zatímco účinnost chemických prostředků vyprchá většinou do 30 minut po jejich nanesení na desinfikovaný S t r á n k a 69

71 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví povrch (účinkují, dokud nezaschnou) a prakticky okamžitě po zaschnutí je desinfikovaná plocha zasídlena novými mikroorganismy, fotokatalytický povrch je schopen likvidovat mikroorganismy trvale (roky). Potvrzují to i testy zdravotních ústavů prováděné na površích ošetřených FN nátěry. Využívání technologie vysoce účinných fotokatalytických povrchů vytvořených FN nátěry může proto významně napomoci snížení rizika nozokomiálních infekcí. Prevence vypuknutí a rozšiřování nákaz ve zdravotnických zařízeních Vysoká fotokatalytická účinnost aktivovaného FN povrchu přeměňuje plochy, natřené FN suspenzí na účinnou čističku vzduchu. Při přirozeném proudění vzduchu v místnosti dochází ke kolizím mikroorganismů rozptýlených ve vzduchu s aktivní FN vrstvou. Přitom jsou rychle likvidovány všechny viry, které se této vrstvy dotknou. Bakterie, které se na zdi uchytí, jsou likvidovány také. Tímto způsobem dochází ke snižování koncentrace patogenních mikroorganismů i ve vzduchu místností, jejichž stěny a strop jsou ošetřeny FN. Po rozsvícení aktivačních světel dochází typicky ke snížení koncentrace mikroorganismů a vyčištění vzduchu o 4 log řády během 120 minut. Ochrana personálu zdravotnických zařízení a pacientů před nebezpečnými látkami, jako jsou desinfekční prostředky a chemikálie, výpary z dřevotřískového nábytku a umělých hmot a toxiny produkovanými plísněmi nebo bakteriemi, které sídlí ve vzduchotechnice Aktivovaná FN plocha čistí vzduch od molekul a mikroskopických částic nebezpečných látek, s nimiž si neumí poradit žádná jiná technologie. Při kolizích těchto látek, rozptýlených ve vzduchu místnosti, s aktivní FN plochou, dochází k rychlému odstraňování jejich účinným rozložením převážně na molekuly H 2O a CO 2. Ochrana personálu a pacientů před imisemi, které pronikají do interiérů budov z vnějšího prostředí a mají negativní dopad na jejich zdraví Efekt působení je stejný, jak je popsán v předchozím bodu. Aktivovaná FN plocha účinně degraduje i nebezpečné látky obsažené v imisích jak v podobě molekul, tak i ve vazbě na jemné prachové částice (PM 2,5 a menší). Dochází k účinné likvidaci benz(a)pyrenu, polyaromatických uhlovodíků, výfukových plynů a dalších látek ohrožujících lidské zdraví. Menší narušení chodu zdravotnického zařízení v důsledku snížení frekvence malování FN je klasifikován jako antibakteriální nátěrová hmota. V případě jejího použití se četnost malování prostor řídí, podle 10 vyhlášky č. 306/2012 Sb., v novelizovaném znění, doporučením výrobce. Výrobce antibakteriálních FN nátěrů doporučuje obnovit nátěr jedním nástřikem po 5 letech na místech, kde je dle vyhlášky jinak nutno malovat 70 S t r á n k a

72 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 každý rok a po 7 letech tam, kde vyhláška ukládá bez použití antibakteriálních nátěrů malování ve dvouletém cyklu. Ekonomika Využití FN nátěrů ve zdravotnictví je ekonomicky efektivnější než pravidelné malování nejlevnějšími interiérovými hlinkovými barvami. Aktivovaná FN plocha má samočistící schopnosti redukující aerosolové kapénky mastných nečistot, prach a saze. Ošetřené stěny a stropy proto zůstávají dlouhodobě čisté. Přímé náklady na aplikaci FN nátěrů instalaci UVA nasvícení, údržbu a elektrickou energii pro UVA světelné zdroje vycházejí v horizontu 5 let stejné nebo nižší, než pravidelné malování nejlevnější bílou interiérovou barvou. Výraznou ekonomickou úsporu představují nepřímé náklady a ztráty spojené s každoročním narušením chodu zdravotnického zařízení v souvislosti s častým malováním. Tím, že aktivovaná FN plocha redukuje ve vzduchu mikroskopické částice lepivých organických látek, dochází i ke snížení zanášení vzduchotechniky. To vede k menší četnost výměny filtrů (včetně drahých HEPA filtrů) a snížení nákladů údržby vzduchotechniky. Významným ekonomickým efektem využití FN nátěrů ve zdravotnictví je redukce nákladů na léčbu pacientů v souvislosti se snížením rizika přenosu a šíření infekcí v důsledku sanitárního efektu fotokatalytického povrchu zdí ošetřených těmito nátěry. 3.2 Předškolní zařízení a školy Uzavřené prostory s větším počtem lidí jsou vhodným prostředím pro přenos nákaz. Čím vyšší koncentrace osob v jedné místnosti, tím vyšší je i koncentrace mikroorganismů, které jsou do tohoto prostoru přinášeny každým člověkem. Čím vyšší je koncentrace patogenních mikroorganismů v prostoru, kde se nacházíme, tím vyšší je i riziko, že se nakazíme nějakou nemocí. Záleží na tom, jak velké infekční dávce původce nemoci jsme vystaveni a jak silný je náš imunitní systém. Vzduch, který dýcháme v interiérech budov, obsahuje velké množství alergenů a řady nebezpečných cizorodých látek, které jsou uvolňovány z nátěrových hmot, plastů, textilu, nábytku a úklidových a desinfekčních prostředků. Pokud jsou budovy klimatizovány, je jejich vzduch kontaminován bakteriemi a plísněni, které se usazují v jejich vzduchotechnice. Kolonie těchto bakterií a plísně navíc vylučují do vzduchu řadu nebezpečných látek. Děti samy jsou nosičem velkého množství mikroorganismů. Vzduch ve školkách proto obsahuje vysoké koncentrace mikroorganismů. To zvyšuje riziko přenosu nákaz. Do interiérů budov navíc přirozeně proniká znečistění ovzduší z vnějšího prostředí. To platí zejména pro oblasti jako je Pražský region, Ostravsko S t r á n k a 71

73 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví a Severní Čechy. Imunitní systém člověka a jeho zdravotní stav ovlivňují negativně i mimořádně malé koncentrace oxidů dusíku, oxidu uhelnatého, aromatických uhlovodíků, přízemního ozónu, benz(a)pyrenu a dehtů produkované zejména automobilovou dopravou a spalováním fosilních paliv a odpadů. Funkční nátěry PROTECTAM FN umožní řešení tohoto problému v prostorech předškolních zařízení a škol. Výše popsaná vlastnost aktivované FN vrstvy má, ve spojení s její extrémní fotokatalytickou účinností, řadu praktických efektů využitelných v předškolních zařízeních a školách. Zkušenosti z řady praktických realizací v mateřských školách dokládají, že využití FN nátěrů v prostorech, kde jsou děti, vede ke snížení jejich nemocnosti. Efekty a snížení rizika přenosu nákaz Vysoká fotokatalytická účinnost aktivovaného FN povrchu přeměňuje plochy natřené FN suspenzí na účinnou čističku vzduchu. Při přirozeném proudění vzduchu v místnosti dochází ke kolizím mikroorganismů rozptýlených ve vzduchu s aktivní FN vrstvou. Přitom jsou rapidně likvidovány všechny viry, které se této vrstvy dotknou. Bakterie, které se na zdi uchytí, jsou likvidovány také. Tímto způsobem dochází ke snižování koncentrace patogenních mikroorganismů i ve vzduchu místností, jejichž stěny a strop jsou ošetřeny FN. Sledování nemocnosti dětí v Mateřské škole v Paskově a v dalších předškolních zařízeních, kde jsou aplikovány FN, prokázalo, že nemocnost dětí v období respiračních nákaz poklesla o 30 40%, ve srovnání s třídami kde FN nátěry aplikovány nebyly. Ochrana dětí a personálu předškolních zařízení před nebezpečnými látkami, jako jsou chemikálie uvolňující se z úklidových prostředků, výpary z dřevotřískového nábytku a umělých hmot a toxiny produkovanými bakteriemi, které sídlí ve vzduchotechnice Aktivovaná FN plocha čistí vzduch od molekul a mikroskopických částic nebezpečných látek, s nimiž si neumí poradit žádná jiná technologie. Při kolizích těchto látek, rozptýlených ve vzduchu místnosti, s aktivní FN plochou, dochází k rychlému odstraňování jejich účinným rozložením převážně na molekuly H2O a CO2. Ochrana dětí a personálu před imisemi, které pronikají do interiérů budov z vnějšího prostředí a mají negativní dopad na jejich zdraví Efekt působení je stejný, jak je popsán v předchozím bodu. Aktivovaná FN plocha účinně degraduje i nebezpečné látky obsažené v imisích jak v podobě molekul, tak i ve vazbě na jemné prachové částice (PM 2,5 a menší). Dochází k účinné likvidaci benz(a)pyrenu, polyaromatických uhlovodíků, výfukových plynů a dalších látek ohrožujících lidské zdraví. 72 S t r á n k a

74 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Odstranění nepříjemných pachů Aktivovaná FN plocha účinně degraduje i molekuly nepříjemných pachových látek, které se do vzduchu dostávají například v souvislosti s vařením nebo použitím desinfekčních nebo čisticích prostředků. Tím dochází i k odstranění zápachu. Opatření proti usazování a růstu plísní na zdech Povrch vytvořený FN nátěry účinně zamezuje usazování a růstu plísní, které se mohou stát vážnou překážkou provozu předškolních zařízení a škol v případě, kdy dojde k promáčení zdí v důsledku nějaké havárie vody, zatékání střechou nebo povodně. 3.3 Domovy seniorů Senioři patří mezi skupiny obyvatelstva se sníženou odolností proti infekcím a zdraví ohrožujícím látkám rozptýleným ve vzduchu. Využití technologie FN nátěrů v domovech seniorů je proto obdobné jako ve zdravotnických a předškolních zařízeních. 3.4 Veřejné prostory Veřejné prostory jako jsou letiště, metro, nákupní centra, kina atp. jsou místem, kde se koncentruje velké množství lidí. Z tohoto důvodu jsou vhodným prostředím pro rychlé šíření epidemií šířených vzduchem (kapénkové nákazy). Využití technologie FN nátěrů může přispět ke snížení rizika přenosu takových nákaz a zároveň může sloužit jako doplňková technologie pro zajištění zdravého vnitřního prostředí budov a pro snížení nákladů na údržbu vzduchotechniky (nižší zanášení vzduchotechniky mastnými nečistotami). Kanceláře Kvalita vzduchu ve vnitřním prostředí budov má vliv na zdravotní stav a pracovní výkonnost lidí, kteří v nich dlouhodobě pobývají. Moderní luxusní kancelářské budovy jsou proto dnes vybaveny dokonalým systémem vzduchotechniky, který zajišťuje větrání a čištění vzduchu a tím i jeho dobrou kvalitu. Využití této moderní technologie není levné a promítá se přirozeně do nákladů na provoz a pořízení takových budov. Starší kancelářské budovy, které neprošly zásadní rekonstrukcí a také větší část nově stavěných objektů nemá dokonalou vzduchotechniku s čištěním a úpravou vzduchu. Kvalita vzduchu v takových budovách často nebývá dobrá. Vzduch v nich obsahuje množství nebezpečných látek, které se do něj odpařují z umělých hmot, nábytku, podlahových krytin, úklidových prostředků a kolonií mikroorganismů sídlících ve vzduchotechnice. Kromě toho do vnitřního prostředí budov pronikají také S t r á n k a 73

75 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví znečišťující látky rozptýlené v ovzduší 14. Využití technologie FN nátěrů v budovách, které nejsou vybaveny dokonalým (a také drahým) systémem ventilace a čištění vzduchu, představuje ekonomicky nenáročné (jak investicí, tak i provozně) řešení, které může významně napomoci zvýšení kvality vzduchu v jejich vnitřním prostředí. FN nátěry lze také využít při vytvoření prostoru pro kuřáky. Zde se uplatní jejich schopnost účinně odstraňovat ze vzduchu cigaretový kouř. Použití FNT se v tomto případě jeví jako výhodnější než využití speciálních budek se zabudovaným účinným systémem čištění vzduchu, který využívá uhlíkové a HEPA filtry. Náklady na jejich pořízení a provoz jsou podstatně vyšší než je tomu u FNT. Restaurace a jídelny V restauračních a stravovacích zařízeních je možno multifunkční nátěry FN uplatnit jak v prostorech pro hosty a strávníky, tak i v kuchyních a skladech. FN umístěné na stropech a stěnách plní nátěry jak funkci čističky vzduchu, tak i zábrany proti růstu plísní a kvasinek. Obr Uplatnění FNT v restauracích a jídelnách Ilustrační foto; zdroj: Nátěr FN uplatněný jak v kuchyni, tak i v prostorech, kde se podává jídlo, dokáže účinně redukovat nejenom pachy z kuchyně, ale tam, kde se kouří, i cigaretový kouř. V místnostech, kde se kouří je pro efektivní likvidaci zápachu z cigaret nutno aplikovat FN nejenom na strop, ale i na stěny a zajistit intenzivnější nasvícení zdrojem umělého UVA záření (1-2 W UVA na 1m 2 FN plochy). Vytvoří se tak bezporuchová, bezúdržbová a zcela nehlučná čistička vzduchu. 14 Velmi jemné prachové částice tvořené kondenzáty organických molekul jsou pružné a schopné se protáhnout do vnitřku budov i mikroskopickými průduchy a prasklinami. Pokud budova nemá hermetické uzavření a dokonalý ventilační systém opatřený uhlíkovými a HEPA filtry, není prakticky možno zamezit tomu, aby znečištění vnějšího prostředí kontaminovalo vzduch uvnitř budov. 74 S t r á n k a

76 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Na stěnách ošetřených FN a nasvícených UVA světlem se navíc daleko méně usazuje špína a vydrží tak déle čisté. Hotely FN nátěry je možno uplatnit i v hotelích a to nejenom v jejich restauracích a barech, ale také v pokojích pro alergiky, kde je možno s jejich pomocí vytvořit prostředí se sníženým množstvím alergenů. FN nátěry lze také aplikovat v pokojích a místnostech pro kuřáky, kde najdou využití jako nízkonákladová, bezporuchová a účinná čistička vzduchu od cigaretového kouře. 3.5 Odstraňování nepříjemných pachů v domácnosti Popsaná vlastnost aktivované FN vrstvy má řadu praktických efektů, které je možno využít prakticky v každé domácnosti. Natřením zdí a stropu místností, v kombinaci s přístupem ultrafialového světla lze tyto stěny přeměnit ve vysoce efektivní, bezporuchovou a ekonomicky úspornou čističku vzduchu. K jejímu pohonu slouží světlo a jinak nepotřebuje vyměňovat žádné filtry ani jinou údržbu a je zcela bezhlučná. Její životnost je dlouhodobá, 10 i více let, pokud je zajištěn přístup ultrafialového světla, a nedojde k mechanickému odstranění FN vrstvy, nebo jejímu přemalování. Obr Uplatnění FNT v domácnosti Ilustrační foto; zdroj: Drtivá většina pachů, je tvořena organickými molekulami zapáchajících látek, které jsou rozptýleny ve vzduchu. Citelný zápach vyvolávají i extrémně malá množství takových látek (řádově tisíciny miligramů na 1m3 vzduchu). Povrchová vrstva, vytvořená FN nátěrem a osvětlená ultrafialovým světlem, účinně rozkládá molekuly S t r á n k a 75

77 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví zapáchajících látek převážně na molekuly vody (H 2O) a oxidu uhličitého (CO 2), které nezapáchají a v mikroskopických množstvích, o která se jedná, prakticky vůbec neovlivňují ani vlhkost místnosti, ani množství oxidu uhličitého v ní. FN odstraňují pachy velice účinně. Například strop kuchyně natřené FN 3, který je nasvícen UVA zářivkou, dokáže zcela eliminovat pach po smaženém jídle do minut. Obdobně účinně fungují FN nátěry i proti zápachu z cigaretového kouře, nebo pachu, jehož zdrojem mohou být někteří živočichové chovaní v domácnostech. 3.6 Čištění vzduchu Čištění vzduchu od alergenů Pokud se aktivované FN vrstvy dotkne molekula, nebo mikroskopická částice oxidovatelného alergenu, okamžitě reaguje se vzdušným kyslíkem a dojde k jejímu rozložení až na molekuly vody, oxidu uhličitého a dalších zdraví neohrožujících látek. Stejně jako u pachů se jedná o mikroskopická množství látek, které jsou zdrojem alergické reakce. Nejčastěji jde o látky, které do vzduchu místností uvolňují plísně, nebo jde o alergenní trus roztočů, kteří jsou početnými "spolubydlícími" v každé domácnosti a v kožíšcích domácích mazlíčků. Lidé trpící alergiemi tvoří početnou skupinu zákazníků, kterým funkční FN nátěry účinně pomáhají zmírňovat jejich zdravotní obtíže. Obr Čištění vzduchu od alergenů Ilustrační foto; zdroj: Čištění vzduchu od nebezpečných látek, které se do něj uvolňují z vybavení místností a úklidových prostředků Člověk za jeden den "zkonzumuje" ohromné množství vzduchu (přibližně asi 15 kg). Se vzduchem do lidského organizmu snadno pronikají také všechny ostatní látky, jimiž je nasycen. Kvalita vzduchu významně ovlivňuje náš zdravotní stav. Zdrojem značné části znečisťujících látek jsou také interiéry moderních budov, které jsou napěchovány množstvím umělých hmot a dalších uměle připravených materiálů, 76 S t r á n k a

78 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 z nichž se do vzduchu uvolňují nejrůznější zdraví ohrožující látky. Snaha šetřit teplem vede k vytváření klimatizovaných objektů s uzavřenou cirkulací vzduchu, kde se tyto látky hromadí ve zvýšené míře. To spolu s dalšími negativními vlivy negativně ovlivňuje zdravotní stav lidí, kteří v takových budovách přebývají. Pro tento jev se používá pojem syndrom nezdravých budov (Sick Building Syndrome - SBS). Fotokatalytický povrch stropu a případně i stěn, vytvořený FN nátěry je schopen cizorodé látky, které se dostávají do vzduchu místností z umělých hmot, nábytku, lina, koberců, pracích prostředků aj. efektivně eliminovat. Účinně Funguje i na jejich extrémně malé koncentrace, s nimiž si jiné technické prostředky umí poradit jen obtížně. V moderních budovách, kde bývají okna opatřena speciálními filtry, které nepropouštějí ultrafialovou složku denního světla, je potřebné zajistit čistící funkci vytvořeného fotokatalytického povrchu jeho nasvícením UVA zářením z umělého zdroje. Obr Čištění vzduchu od nebezpečných látek Ilustrační foto; zdroj: Čištění vzduchu od nebezpečných látek, které do interiéru pronikají z vnějšího prostředí V roce 2011 žilo v oblastech, kde jsou překračovány denní imisní limity (LV) PM10, 51% populace ČR (22% území). Situace je víceméně setrvalá i v letech Lze kvalifikovaně odhadnout, že na tomto území dosahují průměrné koncentrace imisních látek v ovzduší úrovně vyšší než 0, g (35 µg)/1 m 3 vzduchu). S t r á n k a 77

79 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Obr Oblasti se zhoršenou kvalitou ovzduší vzhledem k imisním limitům pro ochranu zdraví, 2011 Zdroj: V regionech se silným znečištěním ovzduší průmyslovými a dopravními exhalacemi není možno uniknout před škodlivými látkami ve vzduchu. Nepůsobí na nás pouze venku, ale pronikají do vzduchu ve vnitřních prostorech budov. Zavřená okna a dveře pomáhají jenom částečně a kontaminovaný vzduch pronikne dovnitř dříve nebo později. UV zářením aktivovaná FN plocha však dokáže nebezpečné imise, které pronikají dovnitř domů, efektivně odstranit tím, že je rozloží na neškodné látky. Použití FN nátěrů je proto velmi vhodné všude tam, kde jsou lidé, které imise nejvíce ohrožují. Jde zejména o malé děti do deseti let, nemocné, lidi s oslabenou imunitou a seniory. 3.7 Snížení koncentrace nebezpečných mikroorganismů, vytvoření bariéry proti přenosu nákaz Všude tam, kde jsou v interiérech instalovány funkční nátěry PROTECTAM FN, a na jimi vytvořený povrch dopadá ultrafialové světlo, dochází ke snížení koncentrace mikroorganismů v místnostech. Testy zdravotních ústavů prokázaly, že na aktivovaném FN povrchu nedokážou přežít žádné bakterie ani viry. Tím, že v každé místnosti cirkuluje vzduch, dochází ke kontaktu mikroorganismů, které jsou jím unášeny, s aktivní FN plochou. Ta mikroorganismy, které se jí dotknou, efektivně, prostřednictvím fotokatalytického efektu, likviduje. Koncentrace mikroorganismů v místnosti se snižuje až o desítky procent. Snížením koncentrace mikroorganismů v místnosti se zároveň snižuje i riziko přenosu virových a bakteriálních nákaz. FN nátěry proto nacházejí uplatnění v domácnostech, kde žijí lidé s oslabenou imunitou. 78 S t r á n k a

80 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Velmi užitečné jsou v obdobích chřipkových epidemií. FN jsou také účinnou ochranou i proti nově zmutovaným virům, které hrozí vyvoláním celosvětové pandemie vražedné infekce. 3.8 Průmysl a potravinářská výroba Multifunkční nátěry PROTECTAM FN mohou být využity velmi dobře v širokém spektru průmyslových provozů všude tam, kde se je nutno řešit problémy se vzduchem znečištěným nebezpečnými nebo zapáchajícími organickými látkami, které není možno dostatečně eliminovat standardně využívanými technologiemi, jako jsou filtrace, odlučování, sorpce a absorpce. Fotokatalytická technologie FN je totiž schopna velmi účinně a s minimálními náklady odstraňovat i velmi nízké koncentrace polutantů (i pod 1 ppm). Obr Využití FN při odstraňování zápachu a nebezpečných výparů při zpracování recyklovaného granulátu pro výrobu PET fólií Zdroj: Jako čističku vzduchu je možno ji využít například v potravinářských provozech produkujících nepříjemný zápach, výrobě a zpracování plastů, při lakování a sváření, v chemické výrobě, při výrobě bioplynu a mnoha dalších činnostech. S t r á n k a 79

81 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví potravinářské výrobě je FN využíváno jako účinná dlouhodobá nechemická ochrana proti růstu plísní a kvasinek V převážné většině průmyslových aplikací FN je nutno zajistit aktivaci fotokatalytického povrchu FN plochy pomocí umělého zdroje UVA světla. Vlnová délka a intenzity použitého UVA záření mají parametry plně odpovídající platným normám a předpisům a nepředstavují pro zaměstnance žádné zdravotní ani pracovní riziko. Instalační a provozní náklady technologie FN nátěrů jsou výrazně nižší než je tomu u standardních technologií (které si navíc s řadou polutantů při nižších koncentracích dokážou poradit jen velmi obtížně). 3.9 Chovy živočichů Široké uplatnění má technologie FN nátěrů také v chovech zvířat. I zde lze využít efekty uplatňované v interiérech objektů, kde jsou lidé. Jedná se především o: snižování rizika přenosu virových a bakteriálních nákaz, účinnou redukci nebezpečných, agresivních a zapáchajících látek, které se do vzduchu odpařují ze zvířat a jejich exkrementů, účinnou likvidaci mikroorganismů a látek vznikajících při jejich rozkladu. Výhodou využití technologie FN nátěrů jsou nízké náklady na její pořízení a provoz a její dlouhodobá životnost. Její efektivní nasazení vidíme v komplexu dalších opatření proti šíření nákaz Životnost a údržba Fotokatalytický povrch vytvořený FN nátěry má dlouhodobou životnost v řádu let. Jeho funkčnost může být omezena pouze jeho mechanickým odstraněním, nebo překrytím jiným materiálem (např. přetřením barvou, nebo pokrytím silnou vrstvou prachu, která znemožní přístup ultrafialového světla k fotokatalytickému povrchu). Vedle fotokatalytického povrchu tvoří druhou složku FNT energie ultrafialového světla. V interiérech je přísun této energie k fotokatalytickému povrchu často zajišťován systémem nasvícení fotokatalytického povrchu z umělých zdrojů UV záření. V takovém případě je nutno zajistit pravidelnou údržbu tohoto systému. V interiéru budov navíc dochází k postupnému zanášení porózní struktury fotokatalytického povrchu velmi jemnými částicemi anorganického prachu, s nímž si fotokatalýza neumí poradit. V důsledku toho může po čase docházet k oslabování fotokatalytického efektu a snižování účinnosti nátěrové vrstvy. Z tohoto důvodu se doporučuje obnovit plnou funkčnost nátěrové vrstvy po 5 7 letech nástřikem (nátěrem) jedné vrstvy FN. 80 S t r á n k a

82 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Otázky k Modulu 1b - lekce č Jak je možno využít FNT ve zdravotnických zařízeních? 2. Jaké jsou hlavní výhody využití FNT proti mikroorganismům ve zdravotnických zařízeních v porovnání se standardními biocidními prostředky. 3. Jaké jsou ekonomické přínosy využití FNT ve zdravotnických zařízeních? 4. Jak je možno využít FNT v předškolních zařízeních a školách? 5. Jak je možno využít FNT v domovech seniorů? 6. Jak je možno využít FNT ve veřejných prostorech - kanceláře, restaurace a jídelny, hotely? 7. Jak je možno využít FNT v domácnostech? 8. Jak je možno využít FNT v průmyslu a potravinářské výrobě? 9. Jak je možno využít FNT v chovech živočichů? 10. Jak je to se životností povrchu vytvořeného nátěry PROTECTAM FN? S t r á n k a 81

83 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví 82 S t r á n k a

84 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Lekce č. 4 Konkrétní možnosti a příklady použití fotokatalytické (nano)technologie v exteriéru 4.1 Samočistící povrchy fasád, zdí, střech a dalších stavebních prvků, použití na novostavbách a při rekonstrukcích (včetně památkové chráněných objektů) Pokud je povrch stavby natřen FN nátěrem, získává silnou samočistící schopnost a špína se na něm neusazuje. Špína, která se usazuje na povrchu fasád, střech a stavebních konstrukcí ze vzduchu znečistěného automobilovou dopravou, spalováním fosilních paliv v kotelnách a průmyslovými provozy, dokáže velmi rychle znehodnotit vzhled i těch nejreprezentativnějších staveb. Obnovení čistého vzhledu vyžaduje často poměrně velké náklady na očištění s využitím chemických přípravků a tlakové vody. Při použití technologie FN nátěrů je možno dlouhodobě (deset i více let) zachovat čistý vzhled domů bez toho aniž by bylo nutno provádět čištění fasády nebo střechy. V předchozím textu popsané vlastnosti aktivované FN vrstvy na povrchu stavby mají ve spojení s její extrémní fotokatalytickou účinností řadu praktických efektů pro majitele staveb: 1. Přímý finanční efekt: snížení nákladů na udržování čistého vzhledu stavby. Výrobce garantuje samočistící funkci FN povrchu na svislé plochy 10 let a na šikmé plochy s přímým působením sněhu a deště 6 let i v extrémně znečistěném prostředí velkých měst, dopravních komunikací a průmyslových aglomerací. V prostředí s menším znečištěním může být zachování plné funkčnosti FN povrchu i násobně vyšší. Použití FN nátěrů může snížit náklady na udržení čisté fasády stavebních objektů o 20 35% ročně. Výše úspory je přímo úměrná míře znečistění ovzduší v konkrétní lokalitě Prodloužení životnosti povrchu ošetřeného FN nátěrem v důsledku toho, že chrání podklad proti degradujícím účinkům UV záření. Zdi i konstrukce ze surového betonu jsou chráněny před erozí povětrnostními vlivy omítkami a ochrannými nátěry, které se snaží zamezit tomu, aby dovnitř pronikala voda a agresivní látky (kyseliny a soli). Ultrafialové záření ale postupně narušuje 15 Skutečné náklady na čištění fasády a střech domů jsou podstatně vyšší než náklady na odstranění špíny z povrchu pomocí mechanických a chemických prostředků, jak se mylně domnívá řada majitelů budov. Po každém čištění totiž dochází k otevření čištěného povrchu povětrnostním vlivům. Pokud není povrch znovu uzavřen těmto vlivům ochrannou vrstvou, dochází k jeho zrychlenému špinění a celkové degradaci. Proto by mělo být po každém čištění povrchu fasády domu provedeno její natření ochranným nátěrem. S t r á n k a 83

85 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví soudržnost ochranné vrstvy. FN nátěr tvoří svrchní vrstvu, která dokonale odstíní UV záření a tím výrazně prodlouží životnost podkladu. 3. Přímý komerční efekt: atraktivnější vzhled budovy - vzhled budovy je jedním z důležitých faktorů, který ovlivňuje zájem o pronájmy v ní a tedy i výnos z nich. 4. Možnost využití image Budova chránící životní prostředí pro vlastní propagaci. 4.2 Antigraffiti úprava, odstranění graffiti Účinnou ochranu povrchu proti graffiti (výtvorům sprejerů) je schopno vytvořit 6 7 vrstev FN nátěru. Hlavní výhodou tohoto opatření je to, na rozdíl od jiných antigraffiti prostředků, že vytvořený povrch je dokonale paropropustný a v případě potřeby lze graffiti snadno odstranit bez použití chemických prostředků a narušení podkladu. To FN nátěry předurčuje k použití na historicky chráněných objektech. 4.3 Čištění ovzduší protihlukové bariéry, dopravní stavby, městský mobiliář, fasády a střechy objektů Technologie FN nátěrů je svými parametry jedinou prakticky využitelnou technologií, která umožňuje snižovat koncentrace imisí v ovzduší. Jejímu praktickému využití v současnosti nejvíce brání stav v oblasti technické normalizace. Chybí zde systém technických norem zkušebnictví a certifikací fotokatalytických produktů, který by dal státním orgánům a regionální samosprávě jasné stanovisko k tomu, které produkty lze k čištění ovzduší efektivně použít a které ne. To brání použití peněz z veřejných rozpočtů pro použití FNT pro čištění ovzduší. 4.4 Životnost a údržba Životnost technologie FN nátěrů ve vnějším prostředí je dlouhodobá. Na svislých plochách deset i desetiletí. Na šikmých plochách vystavených povětrnostním vlivům je životnost v důsledku eroze nižší. Výrobce garantuje plnou funkčnost po dobu pěti let od vytvoření nátěrové vrstvy. FN povrchy nevyžadují, pokud nejsou mechanicky sedřeny nebo překryty jiným materiálem, prakticky žádnou údržbu. O světelnou energii nezbytnou pro funkčnost fotokatalytického efektu se zadarmo stará Slunce. Pokud dojde k zacákání povrchu, který je ošetřen FN nátěrem silnější vrstvou materiálu (např. bláto ze silnice), lze provést šetrné očištění pomocí tlakové vody (nižší tlak) a zbytek již následně zvládne fotokatalýza sama. Na FN povrch nesmí být použit při čištění kartáč ani jiné mechanické prostředky, které by FN nátěrovou vrstvu (na rozdíl od tlakové vody) odstranily. 84 S t r á n k a

86 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Otázky k Modulu 1b - lekce č Jaké efekty přináší FNT jako samočistící povrch v exteriéru? 2. Popište efekty FNT jako samočistící povrch v exteriéru. 3. Kolika vrstvami FN nátěru je možné vytvořit účinnou ochranu proti graffiti? 4. Jakým způsobem lze odstranit z povrchu opatřeného nátěrem FN graffiti? 5. Jaká je životnost nátěrové vrstvy vytvořené nátěry PROTECTAM FN? 6. Jakým způsobem se provádí její údržba? 7. Je možno čistit nátěrovou vrstvu FN tlakovou vodou? 8. Jaký zdroj zajišťuje světelnou energii v exteriéru? 9. Umožňuje technologie FN snižování koncentrace imisí v ovzduší? 10. Je vhodné použít nátěr FN na historických památkově chráněných objektech? S t r á n k a 85

87 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví 86 S t r á n k a

88 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Modul 1c Chemické a fyzikální vlastnosti nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem druhé generace, postupy a zásady při užívání Lekce č. 1 Chemické složení a vlastnosti multifunkčních nátěrů PROTECTAM FN 1.1 Nátěrová suspenze FN1 - technický list Antibakteriální kompozitní funkční nátěr Kompozitní nátěr pro vytvoření antibakteriálních fotokatalytických ochranných vrstev na bázi oxidu titaničitého. Nátěr redukuje koncentraci organických a anorganických polutantů ve vzduchu a zároveň chrání ošetřený povrch proti UV záření a postupnému zašpinění. Silně oxidativní povrch nátěru se aktivuje denním světlem a velmi účinně likviduje viry, bakterie a další mikroorganismy. Použití FN1 nátěr se používá jako povrchová úprava v exteriérech jako ochrana zdí, betonových, keramických, kamenných a dalších běžných ploch, včetně dřeva v interiérech i exteriérech: chrání podklad a pomocí fotokatalytického eko efektu čistí vzduch od organických škodlivin a oxidů dusíku; redukuje koncentraci virů, baktérií a plísní, omezuje růst lišejníků a dalších organismů erodujících beton; samočistící efekt udržuje povrch čistý a zásadně prodlužuje dobu mezi čistícími cykly; antigraffiti vlastnosti; certifikován jako ochrana betonu; v interiérech slouží jako prevence plísní, kouře a organických nečistot; velmi vhodný pro alergiky a astmatiky. Vrstva je aktivní okamžitě při dopadu denního světla nebo umělého světla s podílem UV spektra. Fotokatalytický efekt je permanentní a neslábne s časem. Všechny čistící a antibakteriální funkce jsou zachovány po celou existenci nátěru. S t r á n k a 87

89 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Doporučení výrobce pro použití antibakteriálních multifunkčních nátěrů FN ve zdravotnických zařízeních dle vyhlášky č. 306/2012 Sb.: Obnova FN jedenkrát za pět let - zákrokové a operační sály, pracoviště akutní lůžkové péče intenzivní, odběrové místnosti, laboratoře, infekční oddělení, dětská a novorozenecká oddělení. Obnova FN jedenkrát za sedm let - ostatní s výjimkou prostor zdravotnických zařízení nesloužících k poskytování zdravotních služeb. Na oxid titaničitý a výrobky, kde je aktivní složkou, se nevztahuje vyhláška 98/8/EC o biocidech ( Manual of decisions for implementation of Directive 98/8/EC concerning the placing on the market of biocidal products ) 16, a to s definitivní platností od Doporučení k použití v interiéru Garáže, sklepy, bunkry sanitární ošetření a čištění vzduchu od mikrobů, toxinů, automobilových zplodin a zápachů. Živočišná výroba snížené riziko epidemií. Potravinářská výroba - snížený výskyt bakterií, hub, kvasinek, plísní a dalších mikroorganismů. Veřejné budovy, školy, nemocnice, banky vytvoření sanitárního prostředí, snížené riziko epidemií, odstranění zápachů a alergenů, včetně nadbytku desinfekce v případě nemocnic. Podkladový nátěr pro FN2 a FN3. V případě výskytu plísní v bytě nebo vnitřních prostorách doporučujeme použít FN1 jako podklad pro FN2 a FN3, které jsou optimalizované pro čištění vzduchu. Pozn. Účinnost fotokatalýzy lze výrazně zvýšit cirkulací vzduchu a intenzitou aktivujícího světla. Doporučení k použití v exteriéru Fasády, betonové budovy a střešní krytiny. Samočistící funkce - chrání povrch proti zašpinění, výskytu lišejníků a mechů. Ekologická funkce - aktivně likviduje většinu polutantů organického původu a automobilových zplodin. Ochrana proti UV záření. Betonové, kamenné a dřevěné ploty - chrání povrch proti zašpinění, výskytu zelené řasy, lišejníků a mechů. 16 Zdroj: 88 S t r á n k a

90 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Betonové bariéry okolo silnic - chrání povrch proti zašpinění, výskytu lišejníků a mechů a erozi betonu. Ekologické čištění vzduchu od automobilových zplodin. Složení a vlastnosti Vodná kompozitní suspenze povrchově neupraveného oxidu titaničitého a anorganických aditiv g pevných látek na jeden litr. Nátěr neobsahuje žádné organické sloučeniny. Aplikovaná vrstva nátěru je zcela bezpečná. Suspenze obsahuje až 2.4% ZnSO 4. Před použitím se seznamte s bezpečnostním listem. Funkce a vzhled ochranného nátěru Fotokatalytický oxid titaničitý zajišťuje funkce nátěru i v minimálním množství. Tloušťka vrstvy může být 0,5-50 mikronů, optimálně 5-30 mikronů. Vytvořená vrstva je průhledná, s mírně bílým odstínem (FN1 je nejprůhlednější ze všech FN produktů). Zdroj: Nátěrová suspenze FN2 - technický list Antibakteriální kompozitní funkční nátěr Kompozitní nátěr pro vytvoření antibakteriálních fotokatalytických ochranných vrstev na bázi oxidu titaničitého. Nátěr redukuje koncentraci organických a anorganických polutantů ve vzduchu a zároveň chrání ošetřený povrch proti UV záření a postupnému zašpinění. Silně oxidativní povrch nátěru se aktivuje denním světlem a velmi účinně likviduje viry, bakterie a další mikroorganismy. FN2 má do určité míry i krycí funkci. Nátěr byl optimalizován především pro funkci čištění vzduchu. Použití Výrobek se používá jako ochranný antibakteriální fotoaktivní nátěr vhodný pro všechny běžné typy omítek, zděných či sádrokartonových podkladů, nátěrů v interiéru i exteriéru budov. Vrstva pomocí fotokatalytického oxidačního efektu čistí vzduch od organických škodlivin, včetně redukce virů a baktérií. Tato vlastnost zároveň odstraňuje zápachy z místnosti. Nátěr má bílou barvu. Vrstva je aktivní okamžitě při dopadu denního světla nebo umělého světla s podílem UV spektra. Upozornění: Dostatek světla s podílem UVA je nutný pro funkci vrstvy. Před použitím důkladně protřepat! S t r á n k a 89

91 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vrstva je aktivní okamžitě při dopadu denního světla nebo umělého světla s podílem UV spektra. Fotokatalytický efekt je permanentní a neslábne s časem. Všechny čistící a antibakteriální funkce jsou zachovány po celou existenci nátěru. Doporučení výrobce pro použití antibakteriálních multifunkčních nátěrů FN ve zdravotnických zařízeních dle vyhlášky č. 306/2012 Sb.: Obnova FN jedenkrát za pět let - zákrokové a operační sály, pracoviště akutní lůžkové péče intenzivní, odběrové místnosti, laboratoře, infekční oddělení, dětská a novorozenecká oddělení. Obnova FN jedenkrát za sedm let - ostatní s výjimkou prostor zdravotnických zařízení nesloužících k poskytování zdravotních služeb. Na oxid titaničitý a výrobky, kde je aktivní složkou, se nevztahuje vyhláška 98/8/EC o biocidech ( Manual of decisions for implementation of Directive 98/8/EC concerning the placing on the market of biocidal products ) 17, a to s definitivní platností od Doporučení k použití v interiéru Firmy, školy a úřady- snížené riziko epidemií, menší nemocnost, odstranění zápachů. Nemocnice, ordinace, laboratoře vytvoření sanitárního prostředí, ochrana pacientů a personálu, čistý vzduch, snížení náporu na centrální ventilační systém. Domácnosti čisté, příjemné prostředí bez zápachů, nižší výskyt viróz, prevence plísní. Alergici, astmatici prevence a případná pomoc při dýchacích obtížích. Bary a restaurace likviduje cigaretový kouř, čistí vzduch. Zpracování potravin redukce kvasinek, hub, bakterií a plísní. Vhodné pro živočišnou výrobu snížené riziko epidemií. Pozn.: Optimální plocha pro funkci ochranného nátěru v interiéru je strop a pruh natřených stěn zhruba 1m od stropu. Účinnost fotokatalýzy při odstraňování pachů a toxických látek lze výrazně zvýšit intenzitou aktivujícího osvětlení a cirkulací vzduchu např. pomocí stropního světla s větrákem apod. Zvýšení cirkulace však neurychluje likvidaci virů a bakterií. 17 Zdroj: 90 S t r á n k a

92 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Doporučení k použití v exteriéru Ošetření fasád, zdí a betonu - samočistící funkce - chrání povrch proti zašpinění, výskytu zelené řasy, lišejníků a mechů. Chrání podkladový nátěr proti UV záření. Ekologická funkce - aktivně likviduje většinu polutantů organického původu a automobilových zplodin. Má samočistící vlastnosti, slouží jako prevence mikroorganismů, aktivně likviduje většinu zplodin a čistí vzduch po celou dobu existence nátěru. Slouží jako mezivrstva proti graffiti a umožňuje jejich snazší odstranění. Složení a vlastnosti Vodná suspenze povrchově neupraveného oxidu titaničitého a anorganických pojiv, g pevných látek na jeden litr. Nátěr neobsahuje žádné organické sloučeniny ani látky uvedené na seznamu škodlivých látek. Nanesený nátěr je zcela bezpečný. Přídržnost k podkladu podle ČSN : 3,1 MPa Paropropustnost: Třída V1 (vysoká); Sd[m]=0,6. Výtoková doba (Ø trysky 4 mm při 23/50) 8-15 s; ČSN EN ISO 2431 (ČSN ) Obsah netěkavých látek - nejméně 10%-ČSN EN ISO 3251 (ČSN ) Chemicky odolný 1542:2000; EN13529:2004; ISO :2004, ISO :2004. Mrazuvzdorný podle ČSN : 3,2 MPa po 25 zmrazovacích cyklech. Zdravotní nezávadnost/ VOC emise, ISO , ISO : Není nebezpečnýčistě anorganická báze. Hustota ISO : 1,0753g /cm3. Nátěr není omyvatelný. Funkce a vzhled ochranného nátěru Pro zabezpečení funkce nátěru je vhodná tloušťka vrstvy 0,5-50 mikronů, optimálně mikronů (spotřeba 1l/ 10m2=3 vrstvy). Základní odstín-bílá matového vzhledu. Vhodný pro bílé a pastelové podklady. Mění vzhled podkladů natřených sytými barvami. Zdroj: S t r á n k a 91

93 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví 1.3 Nátěrová suspenze FN3 - technický list Antibakteriální kompozitní funkční nátěr Kompozitní nátěr pro vytvoření antibakteriálních fotokatalytických ochranných vrstev na bázi oxidu titaničitého. Nátěr redukuje koncentraci organických a anorganických polutantů ve vzduchu a zároveň chrání ošetřený povrch proti UV záření a postupnému zašpinění. Silně oxidativní povrch nátěru se aktivuje denním světlem a velmi účinně likviduje viry, bakterie a další mikroorganismy. FN3 má do určité míry i krycí funkci. Pozn.: Nátěr byl optimalizován pro maximální výkon při čištění vzduchu. Výrobek se používá především na stropy. Použití Výrobek se používá jako ochranný antibakteriální fotoaktivní nátěr vhodný pro všechny běžné typy omítek, zděných či sádrokartonových podkladů, nátěrů v interiéru i exteriéru budov. Vrstva pomocí fotokatalytického oxidačního efektu čistí vzduch od organických škodlivin, včetně redukce virů a baktérií. Tato vlastnost zároveň odstraňuje zápachy z místnosti. Nátěr má bílou barvu. Vrstva je aktivní okamžitě při dopadu denního světla nebo umělého světla s podílem UV spektra. Vrstva je aktivní okamžitě při dopadu denního světla nebo umělého světla s podílem UV spektra. Fotokatalytický efekt je permanentní a neslábne s časem. Všechny čistící a antibakteriální funkce jsou zachovány po celou existenci nátěru. Upozornění: Dostatek světla s podílem UVA je nutný pro funkci vrstvy. Před použitím důkladně protřepat! Doporučení výrobce pro použití antibakteriálních multifunkčních nátěrů FN ve zdravotnických zařízeních dle vyhlášky č. 306/2012 Sb.: Obnova FN jedenkrát za pět let - zákrokové a operační sály, pracoviště akutní lůžkové péče intenzivní, odběrové místnosti, laboratoře, infekční oddělení, dětská a novorozenecká oddělení Obnova FN jedenkrát za sedm let - ostatní s výjimkou prostor zdravotnických zařízení nesloužících k poskytování zdravotních služeb Na oxid titaničitý a výrobky, kde je aktivní složkou, se nevztahuje vyhláška 98/8/EC o biocidech ( Manual of decisions for implementation of Directive 98/8/EC concerning the placing on the market of biocidal products ) 18, a to s definitivní platností od Zdroj: 92 S t r á n k a

94 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Doporučení k použití v interiéru Optimální plocha pro funkci ochranného nátěru v interiéru je strop. Účinnost fotokatalýzy lze výrazně zvýšit intenzitou aktivujícího osvětlení a cirkulací vzduchu např. pomocí stropního světla s větrákem apod. Firmy, školy a úřady snížené riziko epidemií, menší nemocnost, odstranění zápachů. Nemocnice, ordinace, laboratoře vytvoření sanitárního prostředí, ochrana pacientů a personálu, čistý vzduch, snížení náporu na centrální ventilační systém. Domácnost čisté, příjemné prostředí bez zápachů, nižší výskyt viróz, prevence plísní. Alergici, astmatici prevence a případná pomoc při dýchacích obtížích. Bary a restaurace likviduje cigaretový kouř, čistí vzduch. Zpracování potravin redukce kvasinek, hub, bakterií a plísní. Vhodné pro živočišnou výrobu snížené riziko epidemií. Doporučení k použití v exteriéru Ošetření fasádních nátěrů a zdí má samočistící efekt, limituje výskyt lišejníků a mechů. Aktivně likviduje většinu zplodin a čistí vzduch po celou dobu existence nátěru. Není vhodný jako dlouhodobé ošetření venkovních ploch, na které často dopadá prudký déšť, nebo jsou mechanicky namáhány. Složení a vlastnosti Vodná suspenze povrchově neupraveného oxidu titaničitého a shlukujících agentů g pevných látek na jeden litr. Nátěr neobsahuje žádné organické sloučeniny ani látky uvedené na seznamu škodlivých látek. Nanesený nátěr je zcela bezpečný. Funkce a vzhled ochranného nátěru Pro optimální zabezpečení funkce nátěru je vhodná tloušťka vrstvy 0,5-50 mikronů (optimálně mikronů - 3 vrstvy). Základní odstín-bílá. Vhodný pro bílé podklady. Mění vzhled podkladů natřených sytými barvami. Vysoká paropropustnost. Otěruvzdornost nátěru: nízká. S t r á n k a 93

95 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Nátěr není omyvatelný. Zdroj: Chemické a fyzikální vlastnosti vyzrálé nátěrové vrstvy vytvořené nátěry PROTECTAM FN Vyzrálá nátěrová vrstva PROTECTAM FN je inertní anorganický kompozit s vysoce porózní mikrostrukturou. Není rozpustná vodou ani organickými rozpouštědly. Nanočástice TiO 2 jsou v kompozitu pevně uchyceny a nedochází k jejich samostatnému uvolňování. 1.5 Zdravotní a ekologická bezpečnost fotokatalytické (nano)technologie PROTECTAM FN Bezpečnostní list produktu FN1 1. IDENTIFIKACE LÁTKY NEBO PŘÍPRAVKU A SPOLEČNOSTI NEBO PODNIKU 1.1. Identifikace látky nebo přípravku Obchodní označení FN1 Název výrobku PROTECTAM FN1 ; ochranný nátěr suspenze FN 1 Odstín/varianta Identifikace přípravku CAS ES FN1 není/přípravek není/přípravek 1.2. Použití látky nebo přípravku Výrobek se používá pro vytvoření svrchní ochranné vrstvy s čistící a antibakteriální funkcí, která je vhodná pro všechny běžné typy betonových podkladů a zdiva v interiéru i exteriéru budov a jako ochrana betonových dlaždic a střešních ploch. Vrstva vzniká za spoluúčasti látek obsažených v natíraném podkladu. Kompletní vytvrzení nátěru je hotové po 24 hodinách. Aktivace vrstvy se provádí denním světlem. FN1 je certifikován jako ochrana betonu. 94 S t r á n k a

96 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část Identifikace společnosti nebo podniku Výrobce: Advanced Materials-JTJ s.r.o Kamenné Žehrovice 23 Česká republika IČ: Tel.: , Informace o výrobku Odborně způsobilá osoba: Ing. Jan Procházka Telefon: info@advancedmaterials1.com 1.4. Telefonní číslo pro naléhavé situace Toxikologické informační středisko: Na Bojišti 1, Praha 2, tel nebo (nepřetržitá lékařská služba); tis.cuni@cesnet.cz. 2. IDENTIFIKACE NEBEZPEČNOSTI 2.1 Klasifikace látky nebo přípravku Klasifikace látky nebo přípravku podle zákona o chemických látkách a přípravcích a vyhlášky, kterou se provádějí některá ustanovení zákona o chemických látkách a chemických přípravcích, týkající se klasifikace, balení a označování nebezpečných chemických látek a chemických přípravků: N Nebezpečný pro životní prostředí R 51/53 Toxický pro vodní organismy, může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí Klasifikace látky nebo přípravku podle Nařízení ES o klasifikaci, označování a balení látek a směsí (CLP): Vážné podráždění očí, kategorie 2 Aquatic Chronic 2 - Nebezpečí pro vodní prostředí chronická, kategorie 2 Piktogram(y) GHS: GHS07, GHS09 Signální slovo: Varování Údaj o nebezpečnosti: H319 Způsobuje vážné podráždění očí. H411 - Toxický pro vodní organismy, s dlouhodobými účinky. Doplňkové údaje o nebezpečnosti: V uvedené koncentraci je tato látka klasifikována jako dráždivá. Suspenze funkčního nátěru po odborné aplikaci na beton není nebezpečná ve smyslu zákona č. 434/2005 Sb. * úplné znění R vět viz. Bod Nejzávažnější nepříznivé účinky na zdraví člověka a na životní prostředí při používání přípravku: S t r á n k a 95

97 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Výrobek může mít nepříznivé účinky na zdraví při vdechování a absorpcí přes pokožku. Může dráždit kůži, sliznice a oči. Výrobek obsahuje zředěný roztok ZnSO 4, který je může způsobit vážné podráždění očí, je vysoce toxický pro vodní organismy a může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí Sloučeniny zinku jsou látkami znečišťujícími vodu (WHC 2), ostatní látky uvedené v bodě 3.2 slabě znečišťují vodu (WHC 1). Nátěrová hmota není zdrojem emisí organických látek do ovzduší (viz bod 15.4). 2.3 Další rizika použití přípravku: Záměna nehrozí (nemá VOC zápach), pokud je výrobek uchováván v originálních obalech s označením. 2.4 Další údaje: NFPA (zdraví: Nebezpečí dráždí oči; hořlavost: Upozornění - nehořlavá kapalina; reaktivita - stabilní, speciální - žádné). WHMIS Poznámka: NFPA NFPA rating systém (diamantový kód), WHMIS Workplace Hazardous Material Information System (Informační systém nebezpečných materiálů na pracovišti). 3. SLOŽENÍ / INFORMACE O SLOŽKÁCH 3.1 Složení - vodná suspenze povrchově neupraveného oxidu titaničitého a anorganických aditiv. 3.2 Údaje o nebezpečných složkách - podle nařízení 1907/2006/ES a směrnice 67/548/EHS o sbližování právních a správních předpisů týkajících se klasifikace, balení a označování nebezpečných látek (CHEM) a směrnice 1999/45/ES o sbližování právních a správních předpisů týkajících se klasifikace, balení a označování nebezpečných přípravků (CHEM) a směrnice 1272/2008/ES (CLP). Číslo/ označe ní ES Číslo CAS Název Síran zinečna tý Minimální klasifikace Obsah v % hm. v přípravk u Klasifikace Kódy tříd a kategorií nebezpečnosti Kódy standardních vět o nebezpečnosti Xn; R 22, 36 - Xi; R 41 - N; R Acute Tox. 4 * H302 Eye Irit. 2 H319 Aquatic Chronic 2 H411 Neuvedeno Koncentrač ní limit (v %) Klasifika ce Specifické koncentrační limity, multiplikační faktory Pozn ámka Poznámky Bez poznámek Obsah látek je uveden jako maximální množství nebo rozsah množství v uvedených odstínech/variantách uvedených v bodě 1.1. Údaje o omezování expozice jsou uvedeny v bodě 8. Neobsahuje těkavé organické látky (viz část 15). 96 S t r á n k a

98 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Znění výstražných symbolů, rizikových vět, kategorií nebezpečnost a standardních vět o nebezpečnosti je uvedeno v bodě 16 tohoto bezpečnostního listu. 4. POKYNY PRO PRVNÍ POMOC 4.1 Obecné zásady první pomoci: Při poskytování první pomoci je nutné zajistit především bezpečnost zachraňujícího i zachraňovaného! V každém případě se vyvarujeme chaotického jednání. Postižený by měl mít duševní i tělesný klid. Při poskytování první pomoci nesmí postižený prochladnout. POZOR! Vždy, když se jedná o špatně větrané prostory, je třeba počítat s možností, že prostor je zamořený! Při nutnosti lékařského vyšetření vždy vezměte s sebou originální obal s etiketou, popřípadě bezpečnostní list dané látky nebo přípravku! 4.2 Při nadýchání: Okamžitě přerušte expozici, dopravte postiženého na čerstvý vzduch; zajistěte postiženého proti prochladnutí; zajistěte lékařské ošetření, zejména přetrvává-li kašel, dušnost nebo jiné příznaky. 4.3 Při styku s kůží: Odložte potřísněný oděv; omyjte postižené místo velkým množstvím, pokud možno vlažné vody; pokud nedošlo k poranění pokožky, je možné použít mýdlo, mýdlový roztok nebo šampon; zajistěte lékařské ošetření, zejména přetrvává-li podráždění kůže. 4.4 Při zasažení očí: Ihned vyplachujte oči proudem tekoucí vody, rozevřete oční víčka (třeba i násilím); pokud má postižený kontaktní čočky, neprodleně je vyjměte. Výplach provádějte nejméně 10 minut; zajistěte lékařské, pokud možno odborné ošetření. 4.5 Při požití: Nevyvolávejte zvracení - i samotné vyvolávání zvracení může způsobit komplikace (vdechnutí látky do dýchacích cest a plic, například u saponátů a dalších látek, vytvářejících pěnu nebo mechanické poškození sliznice hltanu). Pokud možno, podejte aktivní uhlí v malém množství (1-2 rozdrcené tablety). U osoby bez příznaků telefonicky kontaktujte Toxikologické informační středisko k rozhodnutí o nutnosti lékařského ošetření, sdělte údaje o látkách nebo složení přípravku z originálního obalu nebo z bezpečnostního listu látky nebo přípravku; u osoby, která má zdravotní obtíže, zajistěte lékařské ošetření. 5. OPATŘENÍ PRO HAŠENÍ POŽÁRU 5.1 Vhodná/ Nevhodná hasicí média Nevztahuje se. Výrobek je z požárního hlediska bezrizikový, nehořlavý a nevýbušný. Obalové materiály (polyetylen) mohou být hašeny vodní mlhou nebo vodním proudem. 5.2 Zvláštní nebezpečí není známo 5.3 Ochranné prostředky pro hasiče Doporučeno použít SCBA, ochranný protichemický oblek. 5.4 HAZCHEM kód -- Poznámka: SBCA Self-contained Breathing Apparutus 6. OPATŘENÍ V PŘÍPADĚ NÁHODNÉHO ÚNIKU 6.1. Bezpečnostní opatření na ochranu osob: používat osobní ochranné pomůcky respirátor, ochranný oděv a obuv, gumové rukavice. Zamezit styku s kůží a očima. S t r á n k a 97

99 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví 6.2. Bezpečnostní opatření na ochranu životního prostředí: zabránit úniku produktu do vodních zdrojů a do kanalizace Doporučené metody zneškodnění a čištění: Umýt hadrem nebo jiným absorbérem a odborně zlikvidovat v souladu s místními pravidly. Poznámka: Informace o omezování expozice a likvidaci jsou uvedeny v bodech 8 a 13 tohoto bezpečnostního listu. 7. POKYNY PRO ZACHÁZENÍ A SKLADOVÁNÍ 7.1. Pokyny pro zacházení: Při manipulaci je nutno dodržovat požadavky základní hygieny Pokyny pro skladování: Skladovat v uzavřených plastových obalech v rozmezí teplot 5 až 25 C. Výrobek nesmí zmrznout! Množstevní limity pro skladování: není hořlavou kapalinou podle ČSN Další údaje: třída skladování LGK 13 (Nehořlavé kapaliny) Poznámka: LGK převzato z německé legislativy (Lagerung Klasse) 8. OMEZOVÁNÍ EXPOZICE / OSOBNÍ OCHRANNÉ PROSTŘEDKY 8.1 Limitní hodnoty expozice Expoziční limity podle přílohy č. 2 nařízení vlády, kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci, ES limity jsou uvedeny podle přílohy ke směrnici Evropské komise 2000/39/ES. Pokud nejsou hodnoty uvedeny, není látka sledována, nebo údaj není v současné době k dispozici Doporučená technická a jiná opatření na omezení expozice: Všeobecná bezpečnostní a hygienická opatření: Nevdechovat aerosol, používat předepsané ochranné pomůcky. Při práci nejíst, nepít, nekouřit. Před pracovní přestávkou a po práci umýt ruce teplou vodou a mýdlem, ošetřit reparačním krémem. Ochrana dýchacích orgánů: respirátor Ochrana rukou: ochranné rukavice Ochrana očí: ochranné brýle nebo obličejový štít Ochrana kůže: pracovní oděv, kukla 8.3 Omezování expozice životního prostředí: zabránit úniku produktu do vodních zdrojů a do kanalizace. 9. FYZIKÁLNÍ A CHEMICKÉ VLASTNOSTI Skupenství (při 20 C) Vodná suspenze-kapalina bez cizích, mechanických nečistot ČSN EN ISO 1513 Barva Mléčně zakalená ČSN Zápach/vůně Bez zápachu ph (při 20 C) Přibližně 6 Teplota tání ( C) 0 98 S t r á n k a

100 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Teplota varu ( C) 100 Bod vzplanutí Teplota vznícení Třída nebezpečnosti Meze výbušnosti Oxidační vlastnosti Teplotní třída Třída požáru Tenze par není relevantní není relevantní není relevantní není relevantní Nemá oxidační vlastnosti není relevantní není relevantní není relevantní Hustota (při 20 C) <1100 kg/m 3 Rozpustnost ve vodě Rozpustnost v tucích Rozdělovací koeficient n-oktanol/voda Obsah organických rozpouštědel/organického uhlíku Obsah netěkavých látek 9.1 Další informace Výtoková doba (Ø trysky 4 mm při 23/50) ČSN EN ISO 2431(ČSN ) není relevantní není relevantní není relevantní 0 % nejméně 6,5% - ČSN EN ISO 3251 (ČSN ) 8-15 s 10. STÁLOST A REAKTIVITA 10.1 Podmínky, kterých je třeba se vyvarovat: Zamezte působení teploty nad 60 C. Při dodržení předpisů při skladování a manipulaci je přípravek stabilní. Při práci s barvou je nutné dodržovat zásady bezpečnosti a ochrany zdraví při práci Materiály, kterých je třeba se vyvarovat: nejsou známy 10.3 Nebezpečné produkty rozkladu: Není relevantní 11. TOXIKOLOGICKÉ INFORMACE 11.1 Účinky nebezpečné pro zdraví plynoucí z expozice přípravku Při dlouhotrvajícím a intenzívním kontaktu s pokožkou dochází k odmaštění, vysušení a podráždění pokožky Akutní toxicita: Zinek a jeho soli jsou orálně málo toxické. Sole zinku způsobují zvracení. Údaje jsou převzaty z bezpečnostních listů dodavatelů surovin, publikace Marhold: Průmyslová toxikologie, ChemDAT Merck, UCLID SDS. Pokud nejsou uvedeny, nejsou v současné době k dispozici. S t r á n k a 99

101 Vzdělávací program - Část 1 Nové postupy a materiály ve stavebnictví CAS Název látky LD50 oral, krysa LC50 ihl. krysa LDLo králík LDLo oral hmn Síran zinečnatý (heptahydrát) mg/kg 1914 mg/kg Senzibilizace: Není prokázána, u citlivých osob je však možná Specifické účinky na lidské zdraví Karcinogenita: neobsahuje látky klasifikované jako lidské kancerogeny, u přípravku nejsou údaje k dispozici. Mutagenita: neobsahuje látky klasifikované jako mutageny, u přípravku nejsou údaje k dispozici. Toxicita pro reprodukci: neobsahuje látky klasifikované jako teratogeny, u přípravku nejsou údaje k dispozici. Po inhalaci prachu: dráždí sliznice a dýchací cesty Po kontaktu s pokožkou: mírné podráždění Po zasažení očí: nebezpečí vážného poškození očí Po požití: podráždění sliznice úst, hltanu, jícnu a trávicího ústrojí Po dlouhodobé expozici: není známa Poznámky: LD-letální dávka, LC-letální koncentrace, oral-orální, hmn-člověk, dermdermální, ihl-inhalační 12. EKOLOGICKÉ INFORMACE 12.1 Ekotoxicita: Ekotoxicita přípravku nebyla testována. Zamezit vniku do vody, půdy a kanalizace. Údaje jsou uvedeny pro látky, které by svými vlastnostmi nejvíce mohly ovlivnit chování přípravku v životním prostředí Akutní toxicita TiO 2: Orální LD50 (potkan): >10 000mg/kg. Dermální LD50 (králík): > mg/kg. Inhalativní LC50/4 hod (potkan): >6,8 mg/l Akutní toxicita síran zinečnatý heptahydrát: CAS Název látky Síran zinečnatý (hydratovaný (heptahydrát) LD50 pro vodní organismy 1,5 mg/l/96h EC50 pro řasy (SCENEDESM US) EC50 pro bezobratlé (DAPHNIA MAGNA) 0,032 mg/l 0,75 mg/l BSK5 CHSK BSK5/ CHSK 12.2 Mobilita: Přípravek je nízko viskózní kapalina 12.3 Perzistence a rozložitelnost: pro přípravek nejsou údaje k dispozici 12.4 Bioakumulační potenciál (BCF): pro přípravek nejsou údaje k dispozici 12.5 Jiné nepříznivé účinky: neobsahuje těkavé organické látky 12.6 Další údaje: třída nebezpečnosti pro vodu (Water Hazard Class) 2 znečišťující (vlastní hodnocení nátěrové hmoty firmou Colorlak a.s.) 13. POKYNY PRO ODSTRAŇOVÁNÍ 13.1 Informace o zařazení podle katalogu odpadů Uvedené údaje jsou pouze orientační, původce odpadu musí postupovat podle konkrétní situace při používání nátěrových hmot. BCF 100 S t r á n k a

102 Nové postupy a materiály ve stavebnictví Vzdělávací program - Část 1 Katalogové číslo odpadu Název odpadu ADR/RID odpadu Podle vyhlášky Katalog odpadů Jiné odpadní barvy a laky neuvedené pod číslem neklasifikován Jiné vodné kaly obsahující barvy nebo laky neuvedené pod číslem neklasifikován Plastové obaly neklasifikován Kovové obaly neklasifikován 13.2 Metody odstraňování přípravku a kontaminovaného obalu: Použitý, řádně vyprázdněný obal odevzdejte na sběrné místo obalových odpadů. Obaly se zbytkem výrobku odkládejte na místě určeném obcí k odkládání nebezpečných odpadů nebo předejte osobě oprávněné k nakládání s nebezpečnými odpady Právní předpisy o odpadech Všeobecné informace: Zbytky výrobku, znečištěné materiály a prázdné nevratné znečištěné obaly musí původce odpadu zlikvidovat v souladu se zákonem č. 185/2001 Sb. a vyhlášky č. 376/2001, 381/2001 a 383/2001, o odpadech ve znění následných předpisů a zákonem č. 477/2001 Sb. o obalech. 14. INFORMACE PRO PŘEPRAVU 14.1 Speciální preventivní opatření Pokyny pro případ nehody nejsou nutné Přepravní klasifikace nebezpečných věcí pro jednotlivé druhy přeprav Pozemní přeprava ADR/RID: neklasifikován Vnitrozemská vodní přeprava ADN/ADNR: neklasifikován Letecká přeprava ICAO/IATA: neklasifikován Přeprava po moři IMDG : neklasifikován 14.3 Další použitelné údaje: Doporučena přeprava v plastových, dobře uzavřených kontejnerech. 15. INFORMACE O PŘEDPISECH 15.1 Informace týkající se ochrany zdraví, bezpečnosti a životního prostředí, které musí být podle zákona uvedeny na obalu přípravku Přípravek je klasifikován konvenční výpočtovou metodou hodnocení nebezpečnosti přípravků uvedenou v příloze č. 3 vyhlášky, kterou se provádějí některá ustanovení zákona o chemických látkách a chemických přípravcích: Přípravek je klasifikován konvenční výpočtovou metodou hodnocení nebezpečnosti přípravků uvedenou v příloze č. 3 vyhlášky, kterou se provádějí některá ustanovení zákona o chemických látkách a chemických přípravcích: Výstražný(é) symbol(y) N Přidělení R vět 51/53 R 51/53 Toxický pro vodní organismy, může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí Přidělení S vět pro spotřebitele /37/ S t r á n k a 101