Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Photokatalyse zur Luftreinigung in einem Verkehrstunnel in Brüssel

07.11.2013
Das über das EU-Programm LIFE+ geförderte Projekt PhotoPAQ (siehe http://photopaq.ircelyon.univ-lyon1.fr/) hat zum Ziel, den Einsatz von photokatalytischen Baustoffen für die Luftreinigung in Städten zu untersuchen.

Acht Partner aus fünf verschiedenen europäischen Ländern nahmen an dem Projekt teil, bei dem die Photokatalyse im Labor, in größeren Simulationskammern und in Feldversuchen untersucht wurde.


Installation des photokatalytischen Materials und Darstellung des fertigen Abschnitts mit UV-Lampen im Leopold-II-Tunnel im Rahmen des EU-Projektes PhotoPAQ.

Foto: PhotoPAQ

Als Teil der Studie fand von Juni 2011 bis Januar 2013 eine umfangreiche, dreistufige Messkampagne im Leopold-II-Tunnel in Brüssel statt. Eine photokatalytische Zementbe­schichtung wurde an den Seitenwänden und der Decke der Tunnelröhre auf einer Länge von 80 bzw. 160 Metern angebracht, die in Richtung Stadtzentrum führt. Das luftreinigende Material wurde von einem extra installierten UV-Lampensystem aktiviert.

Mögliche Vorteile der photokatalytischen Luftreinigung in Tunneln sind saubere Luft zum Atmen für die Autofahrer, mögliche Kostenreduktionen bei der Tunnelbelüftung sowie eine Verbesserung der Luftqualität am Tunnelausgang bzw. an den Lüftungsausgängen. Während der Feldkampagne wurde die Wirkung der photokatalytischen Beschichtung auf die Luftverschmutzung (einschließlich NOx, VOC, Feinstaub, CO, etc.) innerhalb des Tunnelabschnitts intensiv untersucht.

Das PhotoPAQ-Konsortium installierte dazu für jeweils mehrere Wochen eine große Anzahl modernster Messgeräte, um den Grad der Verschmutzung im Tunnel mit und ohne Spezialbeschichtung vergleichen zu können.

Hauptergebnisse

Im Gegensatz zu ersten Abschätzungen aus den Laborversuchen, zeigten die Ergebnisse im Tunnel keine deutliche Reduktion der Schadstoffe. Zum Beispiel lag die Reduktion von Stickoxiden (NOx, eine wichtige Schadstoffklasse aus dem Straßenverkehr) unter den statistischen Unsicherheiten des Experimentes von zwei Prozent.

Als eine Ursache wurde die starke Deaktivierung des photokatalytischen Materials innerhalb des verkehrsreichen und stark verschmutzen Leopold-II-Tunnels identifiziert. Außerdem lag die tatsächliche Beleuchtungsstärke mit nur zwei Watt UV-A-Strahlung pro Quadratmeter unter dem angestrebten Wert von vier Watt pro Quadratmeter, was zu einer geringen Aktivierung und photokatalytischen Aktivität des eingesetzten Materials führte. Ein anderer negativer Effekt war die hohe Windgeschwindigkeit von bis zu fünf Metern pro Sekunde innerhalb des Tunnels, die die Kontaktzeit zwischen den Schadstoffen und der photokatalytischen Tunneloberfläche begrenzte. Und schließlich herrschte im Januar 2013 sehr kaltes und feuchtes Wetter mit Luftfeuchtigkeiten von 70 bis 90 Prozent, was ebenfalls die Aktivität des photokatalytischen Materials reduzierte. Alle diese Probleme führten unter den schwierigen Bedingungen im Tunnel zu geringeren Schadstoffreduktionen, die nur ein Zehntel der ursprünglichen Abschätzungen erreichten.

Trotzdem gelang es dem PhotoPAQ-Konsortium durch die gewonnenen Erkenntnisse aus den Feld- und Laborversuchen anhand von Simulationen die maximal mögliche Schadstoffminderung zu ermitteln.

Diese Berechnungen zeigen, dass im Idealfall die Reduktion der NOx-Konzentrationen vier Prozent im 160 Meter langen Untersuchungsabschnitt und zwölf Prozent im ganzen zwei Kilometer langen Tunnel betragen hätte. Diese Werte stellen allerdings Maximalwerte der photokatalytischen Luftreinhaltung unter optimalen Bedingungen dar, bei denen die UV-Bestrahlungsstärke deutlich über vier Watt pro Quadratmeter und die relative Luftfeuchtigkeit unter 50 Prozent liegen sollte. Zudem müssten zur Verhinderung der Deaktivierung der photokatalytischen Tunneloberfläche geringe Schadstoffbelastungen vorliegen.

Ausblick:
Die PhotoPAQ-Messkampagne im Brüsseler Leopold-II-Tunnel erwies sich als ein einzigartiges Experiment zur umfassenden Beurteilung der Wirkung von photokatalytischen Baumaterialien auf die Luftverschmutzung in einem Tunnel. Die umfangreichen Messdaten und Modellierungen ermöglichen es, die Schadstoffreduzierungen durch photokatalytische Materialien in anderen Tunneln abzuschätzen. Diese Methode kann auch von Nicht-Experten genutzt werden. Darüber hinaus konnten die Wissenschaftler Empfehlungen für die optimale Verwendung dieser innovativen, photokatalytischen Materialien geben, wie zum Beispiel:
Optimierung der photokatalytischen Beschichtung mit geringer Oberflächenrauigkeit zur Unterdrückung der Staubanlagerung
hohe UV-Beleuchtungsstärke (möglichst ≥10 Watt pro Quadratmeter) und geringe relative Luftfeuchtigkeit der Tunnelluft (möglichst eine hohe photokatalytische Aktivität des Materials
niedrige Windgeschwindigkeiten im Tunnel, um die Reaktionszeiten der Schadstoffe zu erhöhen

möglichst kleine Tunnelquerschnitte zur Verbesserung des Oberflächen/Volumen-Verhältnisses.

Das PhotoPAQ-Konsortium dankt der Europäischen Kommission für die finanzielle Unterstützung im Rahmen des Programms LIFE+ sowie dem Ministerium der Hauptstadtregion Brüssel für dessen Unterstützung und Beteiligung an der Messkampagne.

Link:
http://photopaq.ircelyon.univ-lyon1.fr/
Video (5:45min):
http://photopaq.ircelyon.univ-lyon1.fr/PhotoPAQ-campaigns/Indoor-campaign
Weitere Informationen:
en+fr:
Dr. Christian George, PhotoPAQ-Koordinator
Institut de Recherches sur la Catalyse et l'Environnement de Lyon (IRCELYON)
Tel: +33-(0)472 431 489
http://cacgp.chemistry.uoc.gr/cvs_cacgp_07/Christian_George_CV_new.htm
de:
PD Dr. Jörg Kleffmann
Bergische Universität Wuppertal
Tel. +49-(0)202-439-3534
http://www.ptc.uni-wuppertal.de/team/dozenten/privdoz-joerg-kleffmann.html
und
Prof. Dr. Hartmut Herrmann
Leibniiz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS)
Tel. +49-(0)341-2717-7024
http://www.tropos.de/info/herrmann_h.pdf

Tilo Arnhold | TROPOS
Weitere Informationen:
http://www.tropos.de
http://photopaq.ircelyon.univ-lyon1.fr/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht Holzhäuser bei grauer Energie im grünen Bereich
22.06.2017 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

nachricht Wie Menschen Schäden an Gebäuden wahrnehmen
22.06.2017 | Ruhr-Universität Bochum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Future Security Conference 2017 in Nürnberg - Call for Papers bis 31. Juli

26.06.2017 | Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Digital Mobility“– 48 Mio. Euro für die Entwicklung des digitalen Fahrzeuges

26.06.2017 | Förderungen Preise

Fahrerlose Transportfahrzeuge reagieren bald automatisch auf Störungen

26.06.2017 | Verkehr Logistik

Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit

26.06.2017 | Physik Astronomie