Fotokataliza heterogeniczna, czyli obszar zajmujący się badaniem reakcji inicjowanych światłem w obecności katalizatorów stałych jest intensywnie rozwijającą się dziedziną nauki. Co roku rośnie liczba publikacji związanych z tym obszarem badawczym. Badania w poszukiwaniu bardziej wydajnych katalizatorów do ich zastosowania na przykład do produkcji wodoru i paliw czy oczyszczania powietrza oraz spalin prowadzone są na skalę laboratoryjną w wielu ośrodkach naukowych na świecie. Jednocześnie naukowcy jak i inżynierowie „spoglądają” z uwagą na stopień rozwoju technologii (ang. technology readiness level, TRL) reaktorów fotokatalitycznych. TRL informuje na ile technologia bliska jest aplikacji na skalę komercyjną, przy czym technologia o stopniu TRL1 oznacza, iż jest ona w fazie koncepcji (na samym początku rozwoju), a TRL9 dotyczy technologii komercyjnie dojrzałej i wprowadzonej na rynek.

Reaktory fotokatalityczne (fotokataliza heterogeniczna) czekają na „swój moment”, biorąc pod uwagę ich aplikację komercyjną. Co prawda, można znaleźć na rynku komercyjne zastosowania fotoreaktorów, głównie w zakresie oczyszczania i dezynfekcji powietrza oraz przy produkcji leków, niemniej moment dynamicznego rozwoju tej technologii jeszcze nie nadszedł. Wydaje się, iż fotoreaktory czeka podobny przebieg historii rozwoju jak w przypadku fotowoltaiki, której skok rozwojowy i początek intensywnej aplikacji komercyjnej obserwowano w latach 90-tych ubiegłego wieku. Największą przewagą reaktorów fotokatalitycznych jest możliwość prowadzenia procesów chemicznych w warunkach temperatury otoczenia przy wykorzystaniu światła słonecznego.

Obserwacja rozwoju technologii na poziomie badań naukowych oraz sygnały dochodzące z rynku wskazują, iż prawdopodobnie jesteśmy na progu bumu dynamicznego rozwoju fotokatalizy heterogenicznej. Potwierdzeniem tej tezy mogą być pojawiające się propozycje firm oferujących fotoreaktory zarówno o skali laboratoryjnej, pilotowej jak i przemysłowej. Przykładem mogą być niemieckie firmy, tj. PESCHL Photoreactors, współpracująca z nią firma Brieden GmbH oraz grupa EKATO, oferujące fotoreaktory o objętości do 50 m3 oraz źródła światła UV (z przeznaczeniem do fotoreaktorów) o mocy z zakresu 5–60 kW na jeden moduł, które można multiplikować. Dodatkowo, należy zaznaczyć, iż firmy PESCHL Photoreactors oraz Brieden GmbH prowadzą obecnie badania nad wysokowydajnymi źródłami oświetlenia UV-LED do fotoreaktorów w projekcie europejskim zatytułowanym „Development of new LED-Light Sources for use in Plants for efficient Irradiation Systems to reduce the CO2 footprint” w ramach funduszu rozwoju regionalnego.

Mamy przyjemność poinformować, iż Instytut Technologii Paliw i Energii (ITPE) wraz z partnerem tajwańskim (National Taiwan University) posiada również wkład w procesie rozwoju reaktorów fotokatalitycznych. Partnerzy prowadzą obecnie badania nad rozwojem reaktora do fotokatalitycznego oczyszczania powietrza z tlenków azotu (NOx) i węglowodorów o skali pilotowej. Badania prowadzone są w ramach projektu „Fotokatalityczne i kontrolowane temperaturą oczyszczanie powietrza z VOC i NOx z wykorzystaniem reaktora fotokatalitycznego w skali pilotowej” (akronim: Photo-PURE), wybranego w ósmym konkursie na wspólne projekty bilateralne w ramach współpracy polsko-tajwańskiej (2020) i finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, nr umowy PL-TW/VIII/2/2021. Obecnie projekt jest w fazie rozwoju aplikacji wydajnego oświetlenia UV-LED w reaktorach fotokatalitycznych.

 



Autor: Janusz Lasek
jlasek@itpe.pl

Foto: pixabay