For­scher der TU Wien ent­wi­ckeln neue Wand­farbe, die sich durch Son­nen­ein­strah­lung selbst rei­nigt und Schad­stoffe che­misch abbauen kann. Basis ist ein Durch­bruch in der Katalyse-Forschung. 

Eine schöne weiße Wand­farbe bleibt meis­tens nicht für immer schön und weiß. Oft lagern sich ver­schie­dene Sub­stan­zen aus der Luft an der Ober­flä­che an. Das kann ein gewünsch­ter Effekt sein, weil dadurch die Luft kurz­zei­tig sau­be­rer wird, doch im Lauf der Zeit ver­färbt sich die Farbe und muss erneu­ert werden. 

Einem For­schungs­team von TU Wien und der Uni­ver­sità Poli­tec­nica delle Mar­che (Ita­lien) gelang es nun, spe­zi­elle Titan­oxid-Nano­par­ti­kel zu ent­wi­ckeln, die, ver­bun­den mit gewöhn­li­cher, kom­mer­zi­ell erhält­li­cher Wand­farbe rich­tige Selbst­rei­ni­gungs­kräfte hat. Die Par­ti­kel sind dabei pho­to­ka­ta­ly­tisch aktiv, sie kön­nen das Licht der Sonne nut­zen, um Sub­stan­zen aus der Luft nicht nur zu bin­den, son­dern anschlie­ßend auch zu zer­le­gen. Die Wand macht die Luft sau­be­rer – und rei­nigt sich gleich­zei­tig selbst. Als Aus­gangs­ma­te­rial für die neue Wand­farbe dient Abfall in Form von Metall­spä­nen, die sonst weg­ge­wor­fen wer­den müss­ten, und getrock­nete Olivenblätter. 

Modi­fi­zier­tes Titan­oxid in der Wandfarbe
Gene­rell kom­men in der Raum­luft ganz unter­schied­li­che Schad­stoffe vor, – von Rück­stän­den von Putz­mit­teln und Hygie­ne­ar­ti­keln bis hin zu Mole­kü­len, die beim Kochen ent­ste­hen, oder die von Mate­ria­lien wie Leder abge­ge­ben wer­den. In man­chen Fäl­len kann das zu Beschwer­den füh­ren, das soge­nannte „Sick Buil­ding Syn­drom“. „Schon seit Jah­ren ver­sucht man, spe­zi­elle Wand­far­ben zum Rei­ni­gen der Luft zu ver­wen­den. Titan­oxid-Nano­par­ti­kel sind in die­sem Zusam­men­hang beson­ders inter­es­sant, da sie ein brei­tes Spek­trum von Schad­stof­fen bin­den und abbauen kön­nen“, so Gün­ther Rup­p­rech­ter vom Insti­tut für Mate­ri­al­che­mie der TU Wien. Falls nun ein­fach gewöhn­li­che Titan­oxid-Nano­par­ti­kel der Farbe bei­gemischt wer­den, beein­träch­tigt das die Halt­bar­keit der Farbe. Genau wie Schad­stoffe von den Par­ti­keln zer­setzt wer­den, kön­nen diese auch die Farbe selbst insta­bil und ris­sig machen. Im schlimms­ten Fall kön­nen dann sogar flüch­tige orga­ni­sche Mole­küle frei­ge­setzt wer­den, die ihrer­seits gesund­heits­schäd­lich sein kön­nen. Nach einer gewis­sen Zeit wird die Farb­schicht grau und unan­sehn­lich, spä­tes­tens dann muss sie erneu­ert werden.

Selbst­rei­ni­gung durch Licht
Die Nano­par­ti­kel kön­nen sich aller­dings selbst rei­ni­gen, wenn sie mit UV-Licht bestrahlt wer­den. Titan­oxid ist ein Pho­to­ka­ta­ly­sa­tor – ein Mate­rial, das bei geeig­ne­ter Licht­ein­strah­lung che­mi­sche Reak­tio­nen ermög­licht. Die UV-Strah­lung lässt in den Par­ti­keln freie Ladungs­trä­ger ent­ste­hen, mit deren Hilfe die ein­ge­fan­ge­nen Schad­stoffe aus der Luft in kleine Teile zer­legt und wie­der abge­ge­ben wer­den kön­nen. So wer­den die Schad­stoffe unschäd­lich gemacht, blei­ben aber nicht dau­er­haft an der Wand­farbe ange­la­gert. Die Wand­farbe bleibt lang­fris­tig stabil. 

In der Pra­xis nützt das wenig, es wäre über­aus auf­wän­dig, die Wand immer wie­der mit inten­si­vem UV-Licht zu bestrah­len, um den Selbst­rei­ni­gungs­pro­zess auf­recht zu erhal­ten. „Unser Ziel war daher, diese Par­ti­kel so zu ver­än­dern, dass der pho­to­ka­ta­ly­ti­sche Effekt auch durch gewöhn­li­ches Son­nen­licht her­vor­ge­ru­fen wer­den kann“, erklärt Gün­ther Rup­p­rech­ter. Das gelingt, indem man den Titan­oxid-Nano­par­ti­keln dann Phos­phor, Stick­stoff und Koh­len­stoff bei­mischt. Dadurch ändern sich die Licht­fre­quen­zen, die von den Par­ti­keln auf­ge­nom­men wer­den kön­nen und statt nur durch UV-Licht wird die Pho­to­ka­ta­lyse dann auch durch gewöhn­li­ches sicht­ba­res Licht ausgelöst. 

96 Pro­zent Schad­stoff­ent­fer­nung und Müll als Rohstoff
Das For­schungs­team mischte die der­art modi­fi­zier­ten Titan­oxid-Par­ti­kel ganz gewöhn­li­cher, han­dels­üb­li­cher Wand­farbe bei und über­spülte eine damit bemalte Ober­flä­che mit einer schad­stoff­hal­ti­gen Lösung. Durch Son­nen­licht konn­ten anschlie­ßend 96 Pro­zent der Schad­stoffe abge­baut wer­den. Die Farbe selbst ver­än­dert sich dabei nicht, weil die Schad­stoffe nicht bloß gebun­den, son­dern mit Hilfe von Son­nen­ein­strah­lung auch zer­legt wer­den. Für den kom­mer­zi­el­len Erfolg sol­cher Far­ben ist es auch wich­tig, dass keine allzu teu­ren Grund­stoffe not­wen­dig sind. 

„In der Kata­lyse ver­wen­det man etwa 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“, skiz­ziert TU-For­scher Rup­p­rech­ter. Final ver­eint die neu­ar­tige Wand­farbe also meh­rere Vor­teile gleich­zei­tig: Sie kann Schad­stoffe aus der Luft unschäd­lich machen, sie hält län­ger als andere Far­ben und sie ist sogar auch noch roh­stoff­scho­nend in der Her­stel­lung und kann aus recy­cel­ten Mate­ria­lien gewon­nen wer­den. Wei­tere Expe­ri­mente dazu wer­den durch­ge­führt, eine Kom­mer­zia­li­sie­rung der Wand­farbe ist geplant.