Atmosférické znečištění fasád

Čištění fasád, ochrana proti šednutí, ochrana proti atmosférickému znečištění, ochrana proti ulpívání prachu, mytí fasád, čištění historických fasád, čištění kamenných fasád, čištění keramických fasád, čištění akrylátových fasád, čištění silikátových fasád, impregnace fasád, trvalá ochrana fasád, samočistící ochrana fasád, zamezení UV degradace fasád, redukce UV záření je naše firma Fasádní Servis® připravena zajistit dle Vašeho přání a požadovaného rozsahu služeb dle našich interních směrnic ISIS System® a odborné licence a certifikace společnosti IICRC ve spolupráci se společností Advanced materials JTI s.r.o.

ISIS System® je posláním naší firmy, které má přispět a pomoci dosáhnout spokojenosti Vás jako našeho zákazníka a především přispět k dosažení co nejvyšší kvality provedené práce a výsledku realizace. Tato interní technologická norma naší firmy přináší maximální spokojenost Vás – našich zákazníků vplné součinnosti se zachováním etických a jakostních prováděcích čistících standardů včetně dlouhodobé udržitelnosti ochrany povrchů a svěřeného majetku.

Trvale čistý vzhled fasády je přáním každého majitele nemovitosti. Fasádní systémy však často napadají plísně, mechy a další organické nečistoty, stejně jako prach a především fasáda podléhá UV degradaci prostřednictvím UV záření. Proti organickým nečistotám lze bojovat chemickými odstraňovači, impregnací, fungicidními prostředky. Proti prachu a UV degradaci a zelenání fasáda lze na základě nově využité technologie zvané fotokatalýza lze účinně fasády chránit proti uvedené trojkombinaci a to díky síle světla. Na kvalitu stavby má v průběhu její realizace vliv mnoho věcí, ale pouze fasáda kromě ochrany samotné budovy určuje i architektonický ráz a společně se střechou je opětovně vystavována nejrůznějším vlivům počasí a UV záření a teplotním rozdílům.

Kvůli nečistotám, které přirozeně ulpívají na jejím povrchu, navíc přichází o svůj původní vzhled. Pro prodloužení celkové životnosti a obnovení barev je zpravidla nutné fasádu po 5 a více letech přetřít a následně vhodným způsobem ochránit proti degradaci. To si vyžádá náklady nejen aplikaci fasádní barvy a provedení nátěru, také na kvalitní dlouhodobý ochranný systém, ale i na stavbu lešení, zakrytí přiléhajících konstrukcí (oken, dveří), zábor komunikace apod. Udržovat čistou fasádu pomáhají nano porézní ochranné multifunkční povrchy fasád, které jsou dnes rozšiřovány o schopnost fotokatalýzy, která k čištění fasády využívá sílu světla, tak jako je tomu např. u systému FN NANO®.

ČIŠTĚNÍ A OCHRANA FASÁD A VSTUPNÍ INFORMACE

Fasádní Servis® se zabývá nanotechnologickou tématikou od počátku vzniku této technologie / vědy a snaží se přenášet novodobé poznatky a využití této technologie do své profese. Nanotechnologie, tak jak ji zná současnost se doposud používala a používá k mnohému a širokospektrálnímu použití nanotechnologickému čištění a k nanotechnologické tzv. hydrofobní ochraně povrchů a to na bázi SiO2 a nebo TiO2. Tuto formu současná vědní disciplína nanotechnologie definuje jako nanotechnologie 1. generace. Do této kategorie spadají také ochranné a čistící systémy s tzv. Nano efektem (perlení), které je dosaženo na základě složek chemických rozpouštědlových nebo ropných a silanových či silikonových částic.

Fasádní Servis® úspěšně navázal a započal od roku 2012 používat nově nastupující nanotechnologie 2. generace. Tyto nano produkty 2. generace se vyznačuji multifunkčními vlastnostmi a jsou vyrobeny výhradně a pouze na bázi organických částic a pojiv definované jako „suspenze“ strvalou samočistící schopností.

Pro čistící firmy byla nová matrice 2.generace nanomateriálů zásadní posunem z hlediska zvýšení fotokatalytické účinnosti nátěrů. 1m2 plochy natřené těmito nano materiály obsahují v rámci své 3D porózní mikro struktury nátěrové vrstvy přibližně 500 m2 povrchu nano krystalů fotokatalyzátoru, na němž může probíhat fotokatalýza! To vedlo ve srovnání s produkty 1. generace k enormnímu nárůstu fotokatalytické účinnosti. Ta se u nejúčinnějšího nano produktu 2. generace nano produktů přiblížila 100% účinnosti čistého fotokatalyzátoru! Jedná se o 3-vrstvý povrch s nevyčerpatelným oxidačním efektem, který je „poháněn“ světlem, který nás zbaví virů, bakterií a zápachu, šednutí a zelená fasád včetně UV degradace materiálu fasád, jelikož se změnou stavebních materiálů se začaly hojně množit zelené a černé nevzhledné řasy, započal se usazovat prach a degradovat organické minerální fasádní pojivo. Fotokatalytickým povrchem lze tomuto zabránit a fasádu uchovat daleko déle jako novou.

Proti postupnému šednutí a zašpinění ze znečištěného ovzduší je mechanismus samočištění jediným 100% zcela funkčním systémem. V oblastech s vysokou úrovní zátěže automobilovou dopravou, v průmyslových oblastech a vměstech 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 materiál, 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 zjevný́ 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 samočistícím nátěrem, postupuje proces jejího znečišťování zašpiněným ovzduším a degradace v důsledku povětrnostních vlivů ještě rychleji než před čištěním. Pokud je fasáda opatřena ochrannou samočistící 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 mikro prachu 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.

Fotokatalýza a superhydrofilita umožňují, aby anorganické zbytky prachových mikročástic byly z fasády snadno odstraněny působením deště􀄌 a větru. Popsaný́ efekt je dlouhodobý́ 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. nátěrem.

ČIŠTĚNÍ FASÁD A ATMOSFERICKÁ DEGRADACE „ŠEDNUTÍ“

Povrchy vnějších stěn jsou vystaveny povětrnostním vlivům prostředí, které je vsoučasné době stále agresivnější a degradace podkladu tím rychlejší. Nejdůležitější otázkou vřešení ochrany venkovních stěn je výběr nejvhodnějšího systému. Ať už je požadavek na anti-graffiti vnější nátěr, vodě nebo povětrnosti odolný nátěr, chemicky odolný nátěr nebo nátěr, který zvyšuje ochranu fasádního opláštění, vždy je potřeba chápat, že stárnutí se týká dlouhodobé změny vlastností fasády včase.

Samozřejmě, že se hodnotí spousta dalších parametrů, které usměrňují užití těchto NH ke konkrétnímu účelu. Výběr některých: propustnost pro CO2, přídržnost k podkladu, schopnost přemostění trhlin, mechanická odolnost, široká škála průkazu odolnosti vůči povětrnosti vč. odolnosti UV záření, odolnost proti působení chemických látek.

FN NANO® jsou svým složením vodné suspenze fotoaktivního oxidu titaničitého ve směsi anorganických pojiv. Nanesený nátěr po zaschnutí vytvoří na povrchu vysoce porózní tenkou vrstvu o síle 0,005 – 0,05 mm. Patentovaná kompozice FN NANO® vytváří takovou strukturu a morfologii vrstvy, v níž je maximálně zachována foto aktivita nanočástic TiO2. 1m2 plochy pokryté suspenzí FN NANO® tak vytváří 500 m2 fotoaktivní plochy nanočástic TiO2, na níž může probíhat fotokatalytický́ proces. To zajišťuje povrchům ošetřeným FN NANO® mimořádnou fotokatalytickou účinnost a samočistící schopnost s10-ti letou životností ochrany ošetřených svislých a šikmých povrchů fasád, střech a zdiva.

Čištění fasád a trvalá ochrana fasády proti atmosférickému znečištění a šednutí je zajištěna především díky jevu nazývaný – fotokatalýza, což je spojením slovních částí: foto a katalýza. Foto se používá pro označení světla a katalýza urychlení 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.

Fotokatalyzátory jsou látky, které mohou ovlivňovat rychlost chemické reakce případně takovou reakci iniciovat za podmínky že na ně dopadá UV světlo. Nejvíce využívaným fotokatalyzátorem jsou nanočástice krystalického oxidu titaničitého – TiO2. Hlavními krystalickými formami tohoto materiálu jsou rutil a anatas.

ČIŠTĚNÍ FASÁD A TRVALÁ OCHRANA FASÁD PROTI ŠEDNUTÍ

Čistění fasád a ochrana fasád, která je tou nejdůležitější podstatnou dílčí složkou zhlediska facility managementu a údržby povrchů, vede kpoznání, že nejúčinnější a trvalou ochranou, je ve světě a České republice nejvýrazněji prokázáno užití fotokatalytické formy ochranných systémů na bázi TiO2. Důvodem jsou jednak účinná likvidace NOx plynů při této reakci, čímž se výrazně zlepšuje životní prostředí a dále tzv. samočištění povrchů hlavně architektonických pohledových zateplených fasád a betonů rozpuštěním polutantů a následně jejich omytím deštěm včetně trvalé zastavení UV degradace fasádních materiálů.

Atmosférické nečistoty musí být nejprve odstraněny pomocí chemických prostředků či patentovaných postupů – parní čištění, horkovodní čištění, vysokotlaké čištění, nanotechnologické čištění aj. Dále se opraví mechanické poškození fasády, tj. odlupující se části fasády a trhliny. Následně se vyčistí a obnoví a vyspraví původní vzhled fasády a připraví se povrch fasády na penetraci, či nátěr fasády či přímo na aplikaci ochranného systému.

Materiály s použitím fotokatalyticky aktivního oxidu (TiO2) titaničitého přináší možnost významného zlepšení kvality životního prostředí. Zejména se foto katalyzátor TiO2 jeví jako perspektivní a atraktivní materiál pro aplikaci do betonových konstrukcí a to díky schopnosti fotokatalýzy, která na povrchu betonu urychluje jinak přirozeně pomalý́ rozklad nečistot pomocí světelného záření. Navíc se tento povrch při aplikaci fotokatalyzátoru TiO2 stává částečně hydrofilní, což umožňuje snadné odstranění rozložených nečistot. Díky kombinací těchto dvou jevů – rozkladné oxidace a hydrofilnímu povrchu, můžeme hovořit o tzv. samočistícím efektu, jenž způsobuje použití již zmíněného fotokatalyzátoru.

Nápad fotokatalytického povrchu, který čistí vzduch, není náš a není až tak nový. Již před více než dvaceti pěti lety profesor Akira Fujishima publikoval své závěry o fotokatalytických vlastnostech oxidu titaničitého. Od této doby probíhají prakticky neustále pokusy o praktické využití tohoto jevu pro čistění vzduchu a vody a pro vytváření povrchů se samočisticí schopností. V oblasti vývoje nátěrových hmot s fotokatalytickým efektem byly vyvinuty stovky produktů. Všechny se však vyznačovaly velmi nízkou fotokatalytickou účinností – tedy i velmi nízkou účinností z hlediska čištění vzduchu a zanedbatelnou samočisticí schopností. Zejména materiály polovodičového typu, jsou známy svou schopností napomáhat oxidačním reakcí při působení UV paprsků ze slunečního záření. K tomuto účelu se jako polovodiče nejvíce využívá oxidu titaničitého v anatasové fázi upravené na velikost nanočástice.

Počátek fotokatalýzy sahá do šedesátých let minulého století. První zmínka o teorii fotokatalýzy přišla od profesora Michaela Graetzela, působícího na Technické universitě v Lausanne ve Švýcarsku. Teorií fotokatalýzy ověřovanou v praxi se zabýval chemik Akira Fujishima, který pod vedením profesora Kenichiho Hondy na Tokijské univerzitě zpracovával roku 1967 svou disertační práci. Elektrodu z oxidu titaničitého, umístěnou ve vodě, vystavoval silnému světlu. Zjistil, že na elektrodě se začínají vyvíjet drobné bublinky kyslíku, na druhé elektrodě z platiny pak vznikal vodík. Jednalo se tedy o rozklad vody. Po vypnutí světla, vznik bublinek ustal. Fujishima tento jev nazval „fotokatalýzou“.

AMJTJ jako první na světě přichází na trh s novou generací fotokatalytických nátěrových hmot označovanou jako FN®, která vytváří vysoce účinné fotokatalytické povrchy (až stokrát účinnější než u první generace). Autorem vynálezu jsou syn a otec Ing. Jan Procházka, Ph.D., a Ing. Jan Procházka. Podstatou vynálezu je použití zcela nového typu pojiva, které nepotlačuje fotokatalýzu nanočástic oxidu titaničitého ve vytvořené vrstvě. V jejichportfoliu je nový typ suspenze s fotokatalytickým efektem, který dosahuje absolutní tedy stoprocentní fotokatalytické účinnosti, která je shodný s fotokatalytickou účinnosti testovací plochy pokryté čistými nanočásticemi oxidu titaničitého. Pro představu je nutno uvést, že například fotokatalytické nátěry a barvy první generace, založené na silikátových pojivech, dosahují maximálně tří procent fotokatalytické účinnosti. Co se týká fotokatalytické účinnosti, ve vývoji našeho nátěru a multifunkčního povrchu FN NANO® již nelze jít dál.

Šednutí fasád a bujení plísní na povrchu a vpovrchu fasád a fasádních povrchů je 100% zastavena díky stoprocentní fotokatalytické účinnosti a fotokatalytické reakci, kdy foto katalyzátor (polovodič) absorbuje foton (UV záření). Výsledkem přechodu elektronů je tvorba děr ve valenčním pásu (volné místo po elektronu), došlo tedy k rozdělení náboje elektron – díra. V této reakci jsou pár elektron – díra silnými redukujícími a oxidačními prostředky. Díky této skutečnosti a patentnímu systému FN NANO® nedochází kUV rozkladu pojiv a vzniku plísní a zelených řas.

„Protože se oxid titaničitý na fotokatalytické reakci podílí jen jako katalyzátor, nespotřebovává se a trvale čisticí efekt je velmi dlouhodobý.

ČIŠTĚNÍ FASÁD A SAMOČISTÍCÍ OCHRANA FASÁD PROTI ŠEDNUTÍ

Základní fotochemické jevy – oxidace a superhydrofility, čištění vzduchu, samočištění a antibakteriální účinek, všechny tyto vlastnosti lze přičíst dvěma základním fotochemickým jevům, vyskytujícím se na povrchu katalyzátorů za přítomnosti ultrafialového záření, které je součástí nejen přímého slunečního svitu, ale v menší míře i denního světla v interiérech. Jedná se o oxidaci absorbovaných látek – usazených organických sloučenin a mikroorganismů, plynných škodlivin obsažených v okolním prostředí a superhydrofilitu, díky které na povrchu anorganické prachové částice neulpívají, ale mohou z něj být odstraněny snadno např. deštěm. Synergie těchto dvou reakcí je základem použití oxidu titaničitého jako fotokatalyzátoru na povrchy pro konstrukční a stavební materiály.

Oxidace – mnoho organických sloučenin a polutantů, včetně oxidů dusíku a oxidu siřičitého, může být rozloženo přirozeně pomocí UV záření, ale jedná se o proces velmi pomalý́. Fotokatalytické materiály, jako je oxid titaničitý tento proces zcela urychlují. Při oxidaci rozkládá fotokatalyzátor organické materiály, které napadají povrch fasád a konstrukcí.

Samočistící schopnost fasád díky kvalitní fotokatalýze, která ovlivňuje organické složky, jako jsou: nečistoty – saze, oleje, organické částice, organismy – plísně, houby, řasy, baktérie, alergeny = 100% zastavení zelenání fasád a látky znečišťující ovzduší – oxidy dusíku (NOx), oxidy síry (SOx), formaldehyd, prchavé organické látky – benzen a toluen, čpavek, oxid uhelnatý́, organické chloridy, aldehydy, aromatické polykondenzáty, tabákový dým, barviva a dokonce pach zchemikálií = 100% zastavení šednutí a černání fasád. Po rozkladu se katalyzované částice mění na kyslík, oxid uhličitý́, vodu, sírany, dusičnany a jiné molekuly, které unikají do ovzduší a okolí, kde mají relativně neškodný́ vliv na životní prostředí.

Superhydrofilita je jev, který nastane, když je film TiO2 vystaven UV záření pod velmi malým kontaktním úhlem vody. Na tomto povrchu má voda tendenci rozložit se na plochu místo na kapičky. Vazebná energie mřížky mezi atomem Ti a atomem kyslíku je oslabena vytvořením díry po UV ozáření. Lze tedy předpokládat, že absorbované molekuly vody můžou rozbít vazbu Ti-O-Ti na dvě nové vazby Ti-OH vedoucí k superhydrofilitě. Je zřejmé, že fotokatalytická účinnost je silně závislá na drsnosti povrchu.

Použitím fotokatalyzátoru oxidu titaničitého určujeme zcela nový obor – fotokatalytické ochranné fasádní systémy, které jsou přidanou hodnotou běžným stavebním a fasádním hmotám. Vše se tak děje díky vlastnostem oxidu titaničitého, zejména jeho rutilové a anatasové formy, dále pak fotokatalytické aktivitě TiO2 vedoucí k samočistícímu efektu fasádních povrchů a konstrukcí, jako spolupůsobení jevů oxidace a superhydrofility povrchu s aplikací TiO2 a redukce obsahu znečišťujících polutantů, zejména oxidů dusíku (NOx) (šednutí), fotokatalytické aktivity oxidu titaničitého na fasádních površích a konstrukcích, kde jedná se o rozklad organického barviva, degradaci plynných složek a odolnost povrchu proti zárůstu bio filmem (zelenání) a vneposlední pohlcení UV záření a zastavení UV degradace fasádních povrchů a materiálů.

Samočistící ochrana fasád od atmosférického znečištění prostřednictvím fotokatalýzy na bázi na TiO2 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 (H2O) a oxidu uhličitého a také menšíc množství 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 a odpaří se.

Atmosférické látky – iniciace a urychlení oxidačních procesů fotokatalýzou na TiO2 se vztahuje i kněkterým anorganickým látkám. Dochází tak například k urychlení oxidace NO na NO2 a následně NO3, nebo CO na CO2. Viry, bakterie, kvasinky, řasy a těla mikroorganismů 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 a 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 fytotoxicita. Fytotoxicita fotokatalytického povrchu působí pouze na mikroorganismy. Organismy světšími rozměry totiž svým tělem zamezí přístupu světla kfotokatalyzátoru a tím fotokatalytický proces zastaví.

Samočistící ochrana fasád a povrchů, které vykazují silný fotokatalytický efekt, vytváří účinnou zábranu proti usazování prachu, polutantů a atmosférické nečistoty. Samočistící fotokatalytický účinek světlem aktivované fotokatalytické plochy je dlouhodobý́ (10 i více let).

Samočistící fasádní povrchy s TiO2 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
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 průhledný́ molekulární film, po kterém další voda snadno stéká. V důsledku kombinace fotokatalytického efektu se superhydrofilitou pak na povrchu tvořeném TiO2 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 a šednutí.