Fotokatalytické vlastnosti oxidu titaničitého a jejich využití v energetice
Některé druhy TiO₂ s částicemi v nano-oblasti (pod 100 nm), jejíchž představitelem je například výrobek PRETIOX CG100, vykazují vysokou fotokatalytickou aktivitu, což je fenomén založený na generování elektronů a děr při osvětlení UV zářením. Tento proces iniciuje rozklad organických a anorganických látek (Obr.1) a nachází uplatnění nejen v environmentálních aplikacích, jako je čištění vzduchu a vody, ale také v energetických systémech.
Fotokatalytické vrstvy TiO₂ jsou například integrovány do solárních článků typu dye-sensitized solar cells (DSSC), kde TiO₂ funguje jako elektroda s vysokou povrchovou plochou a katalytickou účinností. Díky své chemické stabilitě a schopnosti efektivně přenášet elektrony tak TiO₂ jako polovodič významně přispívá ke zvýšení účinnosti těchto zařízení (O’Regan & Grätzel, 1991).
Obr. 1 – Proces odstraňování oxidů dusíku pomocí fotoaktivního účinku TiO₂ obsaženého v omítce, betonu nebo nátěru
(Foto: archiv Precheza)
Optické vlastnosti TiO₂ a chladné povrchy (cool surfaces)
Pigmentový TiO₂ (například PRETIOX RGU/ PRETIOX RGZW) je charakteristický vysokou bělostí a indexem lomu přibližně 2,7 (pro rutilovou modifikaci), což umožňuje efektivní odraz slunečního záření, zejména ve viditelném a blízkém infračerveném spektru. Tyto vlastnosti vedou k vysoké hodnotě odrazivosti slunečního záření (Solar Reflectance, SR), která u TiO₂ obsahujících nátěrů dosahuje hodnot 85–90 % (Graf 1).
Graf 1 – Vizualizace typického rozdílu odrazivosti slunečního záření mezi povrchy s TiO₂ a dalšími stavebními povrchy
Efekt „cool surfaces“ spočívá v tom, že světlé povrchy s TiO₂ absorbují méně sluneční energie a zůstávají výrazně chladnější než tmavé povrchy, jako je například klasický asfalt, které se během léta mohou rozžhavit na teploty přes 60 °C (Santamouris et al., 2012). Výsledkem je snížení teploty povrchu o 20–30 °C, což má významný dopad na tepelnou bilanci staveb a městských oblastí (Graf 2).
Graf 2 – Typická povrchová teplota v letním dni – rozdíly teplot mezi povrchy s TiO₂ a běžnými stavebními materiály
Redukce městského tepelného ostrova a energetické úspory
Urban Heat Island efekt představuje významný problém moderních měst, kdy se díky vysoké hustotě zástavby a absenci vegetace zvyšují teploty ve městských centrech oproti okolním oblastem o 1–7 °C (Oke, 1982). Implementace TiO₂-modifikovaných povrchů může snížit lokální teploty až o 3 °C, čímž dochází k významnému zmírnění UHI efektu.
Snížení teploty má přímý dopad na snížení energetické náročnosti budov, zejména v oblasti chlazení. Studie ukazují, že použití reflexních nátěrů může vést k energetickým úsporám v rozmezí 10–30 % na klimatizaci (Akbari et al., 2009). Tyto úspory představují významný krok ke snižování emisí skleníkových plynů a podporují udržitelnost v urbanistickém plánování.
Další environmentální a energetické přínosy TiO₂
Oxid titaničitý přispívá ke zvýšení životnosti nátěrů a stavebních materiálů díky své vysoké odolnosti vůči UV záření a chemické stabilitě, což snižuje frekvenci údržby a obnovy povrchů. Navíc vykazuje samočisticí a antibakteriální vlastnosti, které vedou k menší potřebě čisticích zásahů, a tím i k dalším úsporám vody a energie.
