Oxidace je technicky definována jako ztráta nebo předání elektronu. Často může jít i o složité reakce. V tomto článku se budeme snažit o co nejjednodušší vysvětlení a soustředíme pozornost pouze na některé z interakcí, ke kterým dochází při kontaktu molekul kyslíku s dalšími látkami.
Oxidace
Řízenou oxidací lze velmi dobře ničit organické látky, jako jsou pachy, viry, bakterie, VOC nebo plísně. Neřízená oxidace však může vést k poškození živých tkání. Příkladem rychlé oxidace je hoření. Pomalým oxidačním procesem je naopak rezavění.
Někdy však čeho je moc, toho může být příliš a i prospěšná látka může být ve vysoké koncentraci nebezpečná. Některá oxidační činidla lze považovat za relativně bezpečná; při jejich reakci vzniká voda, vodík nebo kyslík. Tato bezpečná oxidační činidla obsahují navázaný kyslík. Jedná se o hydroxylové radikály, ozón, peroxid vodíku nebo kyslík.
Hydroxylové radikály
O hydroxylových radikálech se dá hovořit spíše teoreticky, neboť jsou velmi reaktivní
a po svém vytvoření se téměř okamžitě zase rozkládají. Obvykle se nachází jen na reakčních plochách katalyzátoru, kde se vytváří. Jejich reakce lze jen obtížně kontrolovat, a proto nejsou pro použití v systémech čištění vnitřního ovzduší příliš
praktické.
Ozón
Ozón byl objeven koncem 19. století ve Francii a používá se převážně pro čištění vody a potravin. V Evropě je ozón (oproti Americe) používán k čištění vody více než chlór. V 80. letech 20. stol. se ozón začal používat pro čištění vzduchu, a to primárně pro odstranění pachů a kouře.
U společností specializujících se na likvidaci škod způsobených ohněm nebo vodou jsou komerční generátory ozónu stále velmi populární. Využít ozón pro zajištění kvality ovzduší obývaných prostor kdysi napadlo společnost Sharper Image, a tak uvedla na trh produkt s názvem „Ionic Breeze“. Jedná se v podstatě o iontový generátor produkující ozón. Řada nejvyšších státních zástupců podala na společnost Sharper Image žaloby pro nepravdivé a zavádějící reklamní informace, což v konečném důsledku vedlo k bankrotu společnosti.
Ozón je účinným oxidačním činidlem, ale i při relativně nízkých dávkách může mít nežádoucí účinky na lidské zdraví. V tabulce 1 oxidačních činidel je ozón uveden pod číslem 3, těsně pod fluórem a hydroxylovými radikály, které jsou příliš nebezpečné, aby se o jejich použití mohlo uvažovat.
Chlór
Chlór (Cl) je chemická látka, která se vytváří jako vedlejší produkt trihalogenmetanů, které jsou potenciálními karcinogeny a mohou u člověka vyvolat rozvoj rakoviny.
Kyslík (O2) je
použitelný, ale zvýšená koncentrace kyslíku je spojena s nebezpečím požáru.
Peroxid vodíku
Zbývá nám tedy peroxid vodíku (H2O2). V tabulce ho nalezneme pod číslem 4. Skládá se ze dvou atomů vodíku a dvou atomů kyslíku. (2) Je to prostě voda (H2O) s jedním dalším navázaným atomem kyslíku. To vypadá dostatečně bezpečně!
Peroxid vodíku se již 170 let používá nejčastěji pro dezinfekční účely v lékařství. V roce 1920 dokázali lékaři díky terapii na bázi peroxidu vodíku snížit v Británii úmrtnost na zápal plic z 80 % na 48 %. Peroxid vodíku (H2O2) se považuje za nejbezpečnější dostupné oxidační činidlo (hned po kyslíku). V současnosti se široce používá v zubních pastách, ústních vodách a domácích čisticích prostředcích. Pro domácí léčbu respiračních potíží u dětí se dříve doporučovalo přidat polévkovou lžíci peroxidu vodíku do odpařovače.
Výrobky s obsahem peroxidu vodíku
Proč tedy nevyužít peroxid vodíku k dezinfekci vzduchu, který dýcháme?
Dle testů provedených agenturou EPA víme, že ve vysokých
koncentracích peroxid vodíku dobře funguje při dezinfekci vzduchotechniky od spór antraxu. Testy prokázaly, že vypařování peroxidu vodíku (H2O2) lze účinně použít při teroristickém anthraxovém útoku nebo při dezinfekci kontaminované nemocnice.
Někdo může namítat, že
peroxid vodíku (H2O2) ve vyšší koncentraci než 1 ppm může být zdraví škodlivý. To je sice pravda, ale je třeba si uvědomit, že ve vysoké koncentraci může být zdraví nebezpečná většina látek. Koneckonců i kyslík ve vysoké koncentraci může být toxický, způsobit otravu
vedoucí k buněčnému poškození nebo smrt. Fatální může být i přílišná konzumace vody.
Maminky měly pravdu
Společnost Mother Nature používá ve svých ekologicky šetrných čisticích prostředích hydroperoxidy. Naše matky měly pravdu, když nám říkaly: „Jděte si hrát ven na čerstvý vzduch, je to zdravé.“ Běžné venkovní koncentrace hydroperoxidů se pohybují v rozmezí 0,01 až 0,03 ppm. Bezpečná limitní koncentrace pro plynné hydroperoxidy je dle bezpečnostní směrnice 1,0 ppm; typická venkovní koncentrace 0,02 ppm je tedy minimálně 50× nižší než tato hodnota.
Technologický vývoj na konci 90. let 20. stol. umožnil vytvářet hydroperoxidy s využitím vzdušné vlhkosti uvnitř systémů HVAC (Heating, Cooling and Air Conditioning, tj. “Vytápění, chlazení a klimatizace”). Proces trochu připomíná zvlhčování vzduchu vnitřních prostor slabým roztokem peroxidu vodíku s cílem simulovat venkovní ovzduší, ve kterém se hydroperoxidy vyskytují přirozeně.
Technologie, která toto umožňuje, se nazývá fotohydroionizaceTM (PHI) a jedná se o patentovanou technologii ionizace hydroperoxidů vyvinutou společností RGF Environmental Group. Technologie využívá katalyzátor ze vzácného kovu, který po aktivaci širokospektrým UV zářením reaguje s vodní párou ve vzduchu za tvorby hydroperoxidů. Společnost RGF v pozdější fázi vývoje doplnila technologii PHI o ionizaci hydroperoxidů, která zahrnuje v podstatě jejich supernabití. Tento proces představuje aktivní a agresivní metodu dezinfekce vnitřního ovzduší, na rozdíl od běžného pasivního zachycení a zničení polutantů nebo mikrobiálního znečištění filtračními systémy. Systémy PHI ničí mikrobiální znečištění přímo u zdroje – přímo v místnosti a ještě dříve, než s ním přijdete do kontaktu.
Fotohydroionizace
Stovky nezávislých studií a laboratorních testů prokázaly, že fotohydroionizace představuje vysoce účinnou a bezpečnou metodu snižování organického znečištění ovzduší. Přidanou hodnotou této technologie je snižování koncentrace ozónu v prostředí, neboť během vzniku molekuly hydroperoxidu dochází k reakci molekuly ozónu s katalyzátorem.
Řada z těchto studií a laboratorních testů byla prováděna jak na vzorcích vzduchu, tak i na vzorcích z povrchů, což je např. u viru Norwalk velmi důležité, neboť přenos se z velké většiny děje právě dotykem kontaminovaného povrchu. Molekuly ionizovaných hydroperoxidů se mohou usazovat na površích a přítomné viry a mikroby ničit.
Technologie PHI se již 17 let široce používá například v potravinářském průmyslu. Své využití našla i ve zdravotnických zařízeních, kde snižuje míru rizika infekce viry N1H1, SARS, C-Diff atd. Přínosné je i použití ve školách, neboť významně omezuje nemocnost a s tím související míru absence studentů.
Odborná studie
Jedna z validačních studií měla za cíl posoudit, v jaké míře je technologie PHI schopna ničit viry a bakterie při kýchnutí. Výsledky ukázaly, že do vzdálenosti 1 m je účinnost 99 %.
Technologie PHI byla testována a schválena pro použití v oblasti vojenské i vnitřní bezpečnosti. Stovky velkých výletních lodí si technologii PHI nainstalovaly na své paluby, aby jim pomohla eliminovat šíření viru Norwalk, které je na těchto lodích již dlouhou dobu
velkým problémem.
Technologie PHI našla uplatnění také v hoteliérství nebo v restauračních řetězcích.
Během posledních 15 let se celosvětově použilo více než jeden milion buněk PHI, což je bezesporu rekordní počet v oblasti zdravotní bezpečnosti.
Hydroperoxidy ve venkovním prostředí 0,01 ppm až 0,03 ppm
Hydroperoxidy ve vnitřním prostředí při vypnuté jednotce PHI 0,00 ppm
Hydroperoxidy ve vnitřním prostředí při zapnuté jednotce PHI 0,01 ppm
až 0,02 ppm
Koncentrace 0,01 ppm se nemusí zdát nijak významná. Když si však představíme, že se jedná o přibližně 177 000 000 000 000 000 molekul plynného hydroperoxidu v jednom litru vzduchu, tak to znamená, že vzdálenost molekul se blíží jednomu mikrometru. Reálně tedy bakterie, pachy, viry, VOC, plísně atd. mají relativně blízko kolem sebe molekulu hydorperoxidu, která je při kontaktu dokáže zničit.
Technologie využívající plynné hydroperoxidy v koncentraci 0,01 ppm je agenturou EPA v současnosti
považována za účinný způsob dezinfekce a antimikrobiálního ošetření. Společnost RGF propojila technologii PHI s průmyslovými systémy HVAC a svou produktovou řadu PHI dále rozšířila o jednotky pro bytové prostory.
Autoři článku:
Dr. James
Marsden, Distinguished Regents Professor na Kansaské státní univerzitě. Během posledních 15 let se věnuje výzkumu pokročilé oxidační technologie. Je autorem řady vědeckých článků a držitelem mnoha patentů.
Ron Fink, President/CEO, zakladatel společnosti RGF Group Environmental, Inc., titul BSME, aktivně spolupracuje s armádní zpravodajskou agenturou (DIA) na metodách odhalování jaderných zbraní, angažuje se v oblasti jaderné energetiky a technologií pokročilé oxidace. Je držitelem řady patentů, autorem mnoha vědeckých článků a držitelem certifikátu v oblasti kvality vnitřního ovzduší.
Walter B. Ellis, viceprezident pro výzkum a vývoj ve společnosti RGF Group Environmental, Inc., titul BS v oboru biologie a mořské biologie. Pan Ellis je specialistou v oblasti pokročilé oxidace. Je autorem několika odborných technických publikací a držitelem řady patentů. Je také vlastníkem certifikátu Energy Engineers (AEE) Certified Indoor Air Quality Professional (CIAQP).
Reference:
- Infection Control Today, May 2008
- Health Guidelines for Hydrogen Peroxide, US Dept. of Labor, OSHA
- Oxygen Toxicity, Wikipedia. org
- Peroxide of Hydrogen as a Remedial Agent (Journal of the American Medical Association, March 4, 1988)
- Vaporized Hydrogen Peroxide, Wikipedia.org
- Purified Hydrogen Peroxide, U.S. EPA
- Atmospheric Hydrogen Peroxide, Peking University, Beijing, China 2008
- Measurement of Atmospheric Hydrogen Peroxide, North Carolina State University
- Kansas State University testing results of PHI™ technology, 2000 to 2012
- Katz Analytical for RGF Environmental Group, 2010
- PHI Study by Kansas City Public Health Dept., 2010, Dr. L. Franken
