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TU-Wien entwickelt selbstreinigende Wandfarbe

Kann eine Wandfarbe eigenständig durch Sonneneinstrahlung sich selbst reinigen und zusätzlich Schadstoffe aus der Luft chemisch abbauen? Ja! Einem Forschungsteam der TU-Wien gelang nun ein Durchbruch in der Katalyse-Forschung. LIVING kennt die Details.    

27.03.2024 - By Redaktion

Strahlend weiße Wandfarbe bleibt leider nicht dauerhaft blütenweiß. Mit der Zeit lagern sich durch Umweltverschmutzung und Luftpartikel diverse Stoffe an der Oberfläche ab und lassen die Farbe vergilben. Ein unschöner Effekt, der zwar die Luft klärt, jedoch die mit der Zeit auch die Farbe verfärbt. Wohl oder übel muss zum Pinsel gegriffen werden und der Anstrich muss erneuert werden.

Saubere Luft, klarer Farbanstrich

Nun ist es einem Forschungsteam der TU Wien und der Università Politecnica delle Marche in Italien gelungen, herkömmliche Handelsware derart zu modifizieren, dass sich die Farbe durch Selbstreinigungskräfte quasi selbst erneuert. Möglich macht dies der Zusatz von speziellen Titanoxid-Nanopartikel. Diese speziell zu diesem Zweck entwickelten Inhaltsstoffe sind photokatalytisch aktiv. Dadurch nutzen sie das Sonnenlicht, um Luftpartikel, die für das Verfärben verantwortlich sind, nicht nur zu binden, sondern die Partikel zerlegen im Anschluss diese Substanzen. Ein doppelt positiver Effekt, denn die Wand reinigt einerseits die Luft, andererseits reinigt sie sich selbst. Hinzu kommt, dass die Titanoxid-Nanopartikel aus einem Abfallprodukt hergestellt werden: Metallspäne und getrocknete Olivenblätter. »Schon seit Jahren versucht man, spezielle Wandfarben zum Reinigen der Luft zu verwenden«, sagt Prof. Günther Rupprechter vom Institut für Materialchemie der TU Wien. »Titanoxid-Nanopartikel sind in diesem Zusammenhang besonders interessant. Sie können ein breites Spektrum von Schadstoffen binden und abbauen.« Gewöhnliche Titanoxid-Nanopartikel eigenen sich jedoch nicht für diesen Einsatz, die Bestrahlung mit UV-Licht ist dabei wesentlich. Dadurch können sich die Nanopartikel selbst reinigen.

Licht als Helfer

Das Titanoxid ist ein sogenannter Photokatalysator, das bei Sonnenlichteinstrahlung chemische Reaktionen begünstigt. Die Schmutzpartikel der Luft werden dabei fragmentiert und die Schadstoffe unschädlich gemacht. Eine Ablagerung an der Wand ist nicht mehr möglich und die Wandfarbe bleibt im gewünschten Ton erhalten. Eine intensive Bestrahlung mit UV-Licht ist jedoch wenig praxistauglich. »Unser Ziel war es daher, diese Partikel so zu verändern, dass der photokatalytische Effekt auch durch gewöhnliches Sonnenlicht hervorgerufen werden kann«, erklärt Günther Rupprechter. Das Forschungsteam der TU-Wien mischte deshalb zusätzliche Atome, wie Phosphor, Stickstoff und Kohlenstoff den Titanoxid-Nanopartikeln bei. Dies bewirkt wiederum eine Modifizierung der Lichtfrequenzen, die von den Partikeln aufgenommen werden können. Gewöhnlich sichtbares Licht reicht nun für eine Selbstreinigung aus. »Wir haben dieses Phänomen nun sehr detailliert mit einer Vielzahl unterschiedlicher Oberflächen- und Nanopartikel-Analysemethoden untersucht«, sagt Qaisar Maqbool, der Erstautor der Studie. »So konnten wir zeigen, wie sich diese Partikel genau verhalten, vor und nachdem sie der Wandfarbe zugefügt wurden.« Durch Sonnenlicht konnten sagenhafte 96 % von schädlichen Stoffen abgebaut werden. Die Farbe bleibt dabei stabil.

Upcycling als zusätzliches Benefit

Wie bereits erwähnt, werden Abfälle für die Herstellung herangezogen, um teure Grundstoffe zu vermeiden und die kommerzielle Verwendung zu begünstigen. »In der Katalyse verwendet man beispielsweise Edelmetalle wie Platin oder Gold. In unserem Fall reichen aber Elemente, die überall leicht verfügbar sind: Um Phosphor, Stickstoff und Kohlenstoff zu gewinnen, haben wir getrocknetes Laub von Olivenbäumen verwendet, das Titan für die Titanoxid-Partikel haben wir aus Metallabfällen gewonnen, die normalerweise einfach weggeworfen werden«, sagt Günther Rupprechter. Die neuartige Farbe reinigt demnach nicht nur die Luft von Schmutzpartikeln und hält die Farbe stabil, sondern ist auch äußerst rohstoffschonend in der Herstellung. Derzeit werden weitere Experimente unternommen, um die Kommerzialisierung dieser neuartigen Wandfarbe voranzutreiben.

Qaisar Maqbool (li.) und Günther Rupprechter (re.) - mit dem Coverbild zu ihrer Forschungsarbeit

Das Prinzip: Vom Abfall zur selbstreinigenden Farbe.

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