Na trhu je možná až 90 procent nefunkčních, někdy i zdraví nebezpečných výrobků, které jsou prezentovány jako fotoaktivní, tedy samočisticí působením dopadajícího světla. Tvrdí to František Peterka z Technické univerzity v Liberci, prezident České společnosti pro aplikovanou fotokatalýzu. Společnost se etablovala v roce 2013 a jejím cílem je vytvořit systém pro objektivní hodnocení vlastností výrobků využívajících fotokatalýzu. Chce tak poskytnout podložené informace o skutečné funkčnosti jednotlivých materiálů a jejich aplikacích. A usměrnit tak vůči zákazníkům ne zcela férové komerční závody.
Touha po zisku válcuje vývoj normalizovaných zkušebních metod
Snaha o rychlou komercializaci v oblasti nových strategických technologií předběhla podle Peterky vývoj normalizovaných zkušebních metod. Mezinárodní a evropské technické normy pro ověření funkčnosti a proklamovaných vlastností vznikají pomalu. To znevýhodňuje kvalitní výrobky, seriózní výrobce a vlastně i zákazníky a dává prostor pro neseriózní prezentaci některých firem. Firmy se předhánějí v tom, kdo dříve a s větším efektem uvede na trh marketingový trhák, často bez ohledu na to, zda je jejich reklama klamavá.„Některé takzvané fotoaktivní materiály vůbec nepracují na principu světla. Nejenže jsou z tohoto hlediska neúčinné, ale mohou být ze zdravotního hlediska i nebezpečné, třeba když uvolňují ozón,“ varuje Peterka. Jako názorný příklad komerčně úspěšné a seriózní aplikace fotokatalýzy uvádí patentovaný skleněný samočisticí hygienický pilník na nehty Antibactif, který vyvinuli vědci ve spolupráci s poděbradskou sklárnou Blažek. Pilník využívá schopnost fotoaktivních povrchů rozložit nečistotu organického původu pomocí světla na neškodné látky. „Na skleném povrchu je aplikována fotoaktivní vrstva s oxidem titaničitým. Na slunci nebo ještě rychleji pod UV lampou bakterie zahynou a organická špína (plísně, bakterie) se rozloží na v přírodě běžně se vyskytující oxid uhličitý a vodu,“ říká Peterka. Konstatuje, že komerčně úspěšné skleněné pilníky už kopíruje řada výrobců, především z Číny. Na pohled stejné výrobky ale nemají stejnou kvalitu. „Bez fotoaktivní vrstvy na slunci nebo pod UV lampou plísně a bakterie sice také zahynou, ale zůstávají na povrchu a mrtvé se uvolňují do ovzduší.“ Vědecké týmy se zaměřují na vývoj různých aplikací fotoaktivní vrstvy pro čištění ovzduší, vody a antibakteriálních a samočisticích povrchů. Ředitel pro vědu a výzkum Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace (CxI) TUL Miroslav Černík připouští, že je to často i boj s ambiciózními firmami, které na trh uvádějí materiály, jejichž vlastnosti zdaleka nenaplňují sliby reklamních sloganů. Jsou to například umělé květiny „zaručeně“ ničící bakterie v místnosti, střešní krytiny, které mají odbourávat oxidy dusíku, či samočisticí skleněné solární panely. „Určitou nevýhodou zodpovědných vědeckých týmů je, že nechtějí pustit do komerční sféry produkt, který stoprocentně nesplňuje jejich představy a zdráhají se výsledky své práce komerčně prezentovat,“ konstatuje Černík. Připomíná, že již v roce 2005 tým vedený Františkem Peterkou vyvinul fotoaktivní barvu s efektem čištění oxidů dusíku z ovzduší. Ta sice převyšuje svými vlastnostmi současnou nabídku na trhu, ale nebyla komerčně prosazována, protože vědci nejsou stále spokojeni a pracují na dalším vývoji.
Oddělit sny od reality – japonský příklad
Snaha vydělat prostě předběhla seriózní vývoj, a to mimo jiné poškozuje důvěru veřejnosti v perspektivní fotoaktivní technologie. Například očekávání, že nové omítky vytvoří z japonských velkoměst díky slunečnímu záření super čistá města, přinesla velké zklamání. Proto Japonci jako první na světě vypracovali a do praxe zavedli systém, umožňující hodnocení výrobků a vydávání certifikátů. Tento systém dává jednoznačnou odpověď na to, co jsou sny a co je realita. Díky tomu se také v Japonsku začala fotokatalýza seriózně využívat v komerčních aplikacích. Česká společnost pro aplikovanou fotokatalýzu předpokládá, že v ČR bude založen systém na stejných principech jako v Japonsku. To vyžaduje splnění tří základních podmínek: za prvé je třeba stanovit technické parametry, které spolehlivě postihnou funkční vlastnosti a vhodnost použití výrobků využívajících fotokatalýzu. Za druhé je nutné tyto technické parametry spolehlivě změřit ověřenými zkušebními postupy zakotvenými v technických normách. Třetí podmínkou je posouzení vlivu výrobku na lidské zdraví a na životní prostředí. Seriózní přístup při zavádění budovaného systému na hodnocení a certifikaci výrobků a při zavádění výsledků vědy a výzkumu v oblasti fotoaktivních nanomateriálů do praxe zaručuje Vědecká rada, ustavená v rámci České společnosti pro aplikovanou fotokatalýzu jako její poradní orgán, a to zejména pro řešení technické problematiky.
Úspěšné, bezpečné a perspektivní aplikace
Společnost pro aplikaci fotoaktivních materiálů si dala za cíl ve spolupráci s Evropskou a Japonskou fotokatalytickou společností vytvářet systémy ověřování, založené na splnění funkčních hodnot ISO testů a zdravotní nezávadnosti. Význam mají především pro spotřebitele, protože nehodnotí vlastnosti nátěru v laboratorním prostředí, ale v reálném prostředí. Úspěšně otestovanou aplikaci fotokatalýzy najdeme například ve firmě Retap, Nové Město pod Smrkem, která s Technickou univerzitou v Liberci vlastní společný patent na hybridní topné panely. Topné panely s nuceným prouděním vzduchu, ve kterých proudí voda, jsou ošetřeny fotoaktivním nátěrem nové generace. Ten v kombinaci s UV zářením slouží zároveň jako čistička vzduchu a vytváří antibakteriální prostředí. „Tento kompozitní nátěr lze aplikovat i na materiály organického původu. Jeho nejvýznamnější složkou je oxid titaničitý zabalený do porézní slupky nanosiliky. Tím se zabrání jeho přímému kontaktu se základní hmotou, většinou plastem. Reakce s plastem je tedy vyloučena, ale nečistoty přes tuto vrstvu proniknou až k oxidu titaničitému a rozloží se. Pro zahájení samočisticího procesu stačí sluneční svit se čtyřmi procenty aktivního UV záření. Když chceme samočištění urychlit, což je případ konstrukce čističek vzduchu vyvíjených ve firmě Retap, použijeme UV zdroj světla,“ říká ředitel společnosti Miloš Heršálek. František Peterka k tomu podotýká, že účinnou čističkou vzduchu mohou být v reálných podmínkách velké plochy městských budov ošetřené fotoaktivním nátěrem, na které dopadá sluneční svit. Vývojem této aplikace se intenzivně zabývá kolektiv autorů kompozitního materiálu a mezinárodního patentu, do kterého patří i tým liberecké univerzity. Tímto kompozitním materiálem lze ošetřit nejen plasty, ale i barevné fasády bez nebezpečí rozkladu organického pojiva barvy. „Pojivo barvy se rozložilo vždy, kdy byl použit samotný fotoaktivní oxid titaničitý. Proto dosud nikdo neuvedl na trh kvalitní barvu s organickým pojivem. Výsledky dosavadního výzkumu ale naznačují, že se nám to podaří,“ říká Luboš Mrázek ze spolupracující firmy Barvy a laky Teluria.
Jak nedýchat škodliviny při mazání lyží
Zajímavé možnosti výzkumu se podle Františka Peterky nabízejí i v neobvyklých oblastech. Je to například v lyžování, kde všichni chtějí být nejrychlejší. Lidské síly však nejsou nekonečné a tak kromě vývoje lyží přicházejí ke slovu stále nové technologie mazání. Do vosků se přidávají třeba fluorované nanočástice k dosažení větší skluznosti. Podle norských zdravotnických sledování se však při zažehlování vosků na skluznici za vyšší teploty uvolňují do vzduchu škodlivé částice ve formě aerosolů a také toxické plyny. Riziko není zanedbatelné. Proto si servismani v mazacích buňkách při práci nasazují ochranné masky. Vědci chtějí řešit oblast čištění toxických látek, které se generují při mazání lyží, kombinací speciálních filtrů, fotoaktivních povrchů a plazmových zdrojů. Společně s firmou SWIX podali projekt, ve kterém se ucházejí o podporu norských fondů. „Tato problematika je pro mě osobní výzva. S vývojáři firmy SWIX jsme jí už věnovali hodně času a energie, a budeme se jí proto zabývat i v případě, že náš projekt dotaci nezíská,“ říká Peterka, jako úspěšný účastník Jizerské padesátky. Tým Technické univerzity v Liberci patří k průkopníkům v aplikacích fotaktivních nátěrů. František Peterka už v roce 1995 začal spolupracovat s japonským profesorem Fujishimou, který byl nominován na Nobelovu cenu za objev rozkladu vody na krystalu oxidu titaničitého působením světla. Výsledkem spolupráce byla i jedna z prvních komerčních aplikací fotokatalýzy v Evropě uplatněná při výrobě antibakteriálních dlaždic ve firmě RAKO Rakovník v kooperaci s japonskou firmou TOTO. Postupně vzniklo v České republice v rámci projektu národních center aplikovaného výzkumu Centrum nanopovrchového inženýrství, zaměřené především na fotoaktivní povrchy. Pokračovatelem jeho činnosti je nynější vědecký tým Centra CxI TUL. Fotoaktivní povrchy jsou produkty, které zákazníka zajímají a je ochoten si za ně připlatit. „My ale chceme, aby se na trhu objevily a aplikovaly výrobky, které mají smysl a jejichž účinky jsou prokazatelné. Naši vědci přitom spolupracují s Japonskou průmyslovou společností pro fotokatalýzu, která sdružuje více než 200 firem,“ říká docent Černík.
Mezinárodní seminář: novinky v oblasti fotoaktivních nanonátěrů
Certifikační systém, který tým liberecké univerzity zamýšlí v rámci této spolupráce vytvořit, bude mít význam pro ČOI, MŽP a další orgány státní správy, ale i pro klienty. „O výsledcích výzkumu budeme informovat odbornou veřejnost. Ve spolupráci s PIAJ a Evropskou fotokatalytickou federací, pořádáme letos v září v Praze mezinárodní seminář. Budou zde přednášet celosvětově uznávaní odborníci. Na programu jsou novinky v oblasti fotoaktivních nanonátěrů, jejich aplikací a systémy na certifikaci výrobků,“ říká prezident České společnosti pro aplikovanou fotokatalýzu František Peterka.
Jaroslava Kočárková