エコから殺菌までこなす国産技術、光触媒 / 日経BP

日本で生まれた技術である光触媒。この技術を建物に採用する機会が増えています。その名の通り、光を受けると触媒として作用する技術で、一般には酸化チタンを用います。

　光触媒は、2つの特徴を有しています。一つは、超親水性です。酸化チタンに光が当たると、表面の親水性が非常に高まります。通常は、水滴として表面に付着する水が、光触媒を施した面で膜のように薄く広がるのです。

●超親水性現象の原理

酸化チタンに紫外線が当たると、表面に親水基が生じ、水が膜のように広がります。ガラスの曇り防止やほこりなどの汚れの付着を防ぐ効果を期待できます。新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の資料に基づき日経アーキテクチュアが作成

　その結果、ほこりや汚れと建材の表面との間に水が入り込み、汚れを浮かび上がらせることができます。そのため、雨水などで汚れは簡単に洗い流されることになります。  

　外壁面などに用いる建材に光触媒のコーティングを施して、清掃の手間を軽減する事例は、既に珍しいことではなくなってきました。

省エネツールにも使える

 　超親水性の作用を、夏季を中心とした室内温熱環境の改善に役立てようとした事例もあります。横浜市水道局のショールームにおける取り組みです。

 　ショールームのガラスのカーテンウオール表面に光触媒をコーティングして、そこに散水。膜のように広がった水が気化する際に生じる冷却効果を期待しました。散水量は幅1m当たり200～400mlで、雨水を循環させました。

横浜市水道局のショールームのガラスカーテンウオールに光触媒をコーティングし、そこに水を散水しました。写真は水がガラス表面を伝わって流れる様子（写真：NEDO）

　実際にこのシステムを使って気温や湿度の条件が近い日同士で効果を比較してみたところ、散水した方は2度ほど室温が下がっていることが分かりました。 ●散水の効果

散水の有無による室温の違い。気温や湿度の条件が近い日を比べています（資料：NEDO）

　また、ガラスを冷やすことによって、外部への輻射熱の低減も図れます。そのため、ヒートアイランドの抑止効果を期待できます。

化学物質対策としての内装利用も

　もう一つの特徴は、有害化学物質などの分解作用です。光触媒として酸化チタンをコーティングした部分に太陽光などを照射すると、表面に強い酸化作用が生じます。その結果、有害化学物質などが分解されるのです。

●有害化学物質を分解する原理

酸化チタンに紫外線が当たると電子と正孔が生じます。ここに空気中の酸素や水分が反応することで、活性酸素と水酸ラジカルが発生します。これらの物質は強い酸化作用を促すので、有害化学物質などの分解が可能です。新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の資料に基づき日経アーキテクチュアが作成

　この作用を利用した建材や技術開発も進んでいます。例えば、シックハウスの原因物質の一つであるホルムアルデヒドなどの有害化学物質を除去する内装材が、既に実用化されています。 　道路周辺の建物の壁や道路の付帯構造物で利用すれば、窒素酸化物などの分解効果による大気汚染防止も期待できます。

新型インフルエンザ対策の秘策 

　近年、話題となっている新型インフルエンザなどへの対応策として光触媒を利用しようとする動きもあります。

　新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）は2009年、新千歳空港で光触媒を用いて、インフルエンザなど感染症の原因となるウイルスを不活性化する技術の実証試験を始めました。

　空気清浄機や空調機に光触媒の技術を組み込んで、その効果を検証しています。この技術は、実験室の段階ではウイルスの不活性化を確認していたものの、実空間での確認がまだ不十分でした。

　東日本大震災の被災地に設けられた避難所のなかには、衛生上の問題からインフルエンザが発生したケースも報じられています。実空間での有効性が確認でき、実用化が図られれば、今後、こうした問題を防ぐ方策として活用できるでしょう。

　光触媒を構成する主要な材料である酸化チタンは、紫外線に作用します。そのため、これまでの光触媒の利用場所は、屋外が主流でした。近年、可視光線に反応する光触媒の開発も進んでいます。実用化の軌道に乗れば、殺菌作用などでニーズが高い屋内での活用も進むかもしれません。