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Dieser Artikel gibt tiefe Einblicke in die Funktionsweise, Geschichte und Stärken der Calistair Technology. Der Artikel ist ein Auszug aus dem White Paper "Bewertung von Technologien zur Luftbehandlung" von Jérôme Taranto. 

Bewertung verschiedener Technologien zur Luftbehandlung

Abbildung 1: Bewertung verschiedener Technologien zur Luftbehandlung - Grün: sehr gut | Hellgrün: gut | Orange: durchschnittlich | Rot: schlecht

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Was ist die Calistair Technology

Die Calistair Technology oder Nicht-thermische Katalyse ist eine von CALISTAIR entwickelte Technologie zur Vernichtung von Schadstoffen in der Luft, wie beispielsweise Bakterien, Pilze, Gase und Gerüche.

Der von CALISTAIR entwickelte Katalysator besteht aus drei Materialien:

  • das erste ist ein Adsorptionsmittel: es wirkt als ein „Fänger” für chemische Schadstoffe und mikrobiologische Verunreinigungen. Seine Aufgabe ist es, diese Verbindungen so lange wie möglich im katalytischen Reaktor zurückzuhalten,
  • anschließend wandern die Verunreinigungen auf einen durch UV-Licht aktivierten Halbleiter (Photokatalysator): er bildet starke oxidierende Radikale, die chemische Bindemittel und die biologischen Zellwände aufbrechen; die Reaktionskinetik ist sehr schnell (10-12 Sekunden),
  • die katalytische Aktivität wird durch einen Niedrigtemperatur-Katalysator verstärkt, der durch die von den Lampen abgegebene Wärme aktiviert wird, und wirkt in Synergie, um die globale Schadstoffbeseitigungsleistung zu erhöhen.

Wie funktioniert die Calistair Technology

Im ersten Schritt werden Schadstoffe und Verunreinigungen auf einem spezifischen Adsorptionsmaterial eingeschlossen.

Anschließend entfernen die mit Adsorptionsmitteln vermischten aktivierten Katalysatoren diese, indem sie elektrische Ladungen (Elektronen e- und Löcher h+) erzeugen, die mit dem in der Luft vorhandenen Sauerstoff (O2) und Wasser(H2O) reagieren und dabei Hydroxyl-(OH°)- und Superoxid-(O2°-)-Radikale bilden.

Diese Radikale brechen Bindemittel aus chemischen und mikrobiologischen Verbindungen auf.

Am Ende sind die ursprünglichen Schadstoffe vernichtet und es fallen keine schädlichen Produkte an (nur Kohlendioxid und Wasser in einer sehr geringen Menge).

1a Prinzip der Calistair Technology
Abbildung 2a: Prinzip der Calistair Technology
1b Prinzip der Calistair Technology
Abbildung 2b: Prinzip der Calistair Technology
  1. Energiequelle zur Aktivierung der Katalysatoren: sie muss größer oder gleich der Energielücke (EG) sein, um eine Reaktion auszulösen
  2. Wenn angeregt, kann ein Elektron (e-) von Valenzband zu Leitungsband springen und einen Mangel (Loch h+) im Valenzband bilden
  3. Wenn sie sich nicht rekombinieren oder in der Masse eingeschlossen sind, wandern diese elektronischen Ladungen zur Oberfläche des Katalysators, um Oxydo-Reduktions Reaktionen einzuleiten
  4. Hydroxyl- und Superoxid-Radikale entstehen jeweils durch Reaktion zwischen h+ und e- mit dem in der Luft vorhandenen Wasser und Sauerstoff. Andere Radikale können direkt aus Verunreinigungen gebildet werden
  5. Radikale reagieren mit Verunreinigungen, indem sie ihre Bindemittel aufbrechen

Der Vorteil dieser Technologie besteht in ihrer hohen Effizienz sowohl bei chemischen als auch mikrobiologischen Schadstoffen und darin, dass sie keine Nebenprodukte bildet. Die Mischung zwischen den beiden Katalysatoren und dem Adsorptionsmittel ermöglicht es, die während der Oxidationsreaktion gebildeten Nebenprodukte zurückzuhalten.

UV-C-Licht allein hat nur eine keimtötende Wirkung; die molekulare Struktur der DNA wird abgebaut, wodurch die Mikroben unschädlich gemacht werden. Einige von ihnen können jedoch mutieren und hohe UV-Energieniveaus sind erforderlich, um eine signifikante Reduzierung der Schadstoffe zu erreichen.

Die Verwendung von Mischkatalysatoren und Adsorptionsmitteln, die durch UV-C-Licht aktiviert werden, erhöhen die Vernichtung von biologischen Verunreinigungen deutlich. Im Gegensatz zum UV- C-Licht allein hat sie auch die gleiche Wirkung auf gasförmige chemische Moleküle, die Gerüche und Unbehagen erzeugen können.

Welche Geschichte steckt hinter dieser Technologie

2014 wurde AER Technologies gegründet, um technologische Lösungen zur Luftreinigung für zukünftige Herausforderungen der Luftqualität zu entwickeln. Um diesen Bedürfnissen gerecht zu werden, war es erforderlich, sehr effiziente und beständige Lösungen zu entwickeln, mit denen ein breites Spektrum von luftübertragenen Verunreinigungen behandeln werden kann: die Calistair Technology war geboren.

2015 wurde die Umsetzung der Technologie im mobilen Umluftgerät (ARMU) R4000 für die Luftreinigung in Umgebungen mit hohem Reinheitsgrad realisiert. Tests, die von unabhängigen Laboren gemäß Standards durchgeführt wurden, zeigten eine hohe Effizienz der Technologie in einem Durchgang. Zahlreiche französische Krankenhäuser wurden mit dieser Technologie ausgestattet und die Calistair Technology bestätigte vor Ort ihre Wirksamkeit bei der Abtötung gefährlicher Mikroorganismen wie Aspergillus (niger, fumigatus, brasiliensis).

Zwischen 2016 und 2017 wurde die Nicht-thermische Katalyse erfolgreich in Lüftungsgeräten (AHU) eingeführt, um alle Spezifikationen von Reinräumen (Druck, Temperatur etc.) zu erfüllen. Eine klinische Studie (1) wurde vom Institut de Cancérologie de la Loire (St Priest) während eines Jahres durchgeführt und zeigte die außerordentliche Leistung der Technologie.

2018 wurde die Technologie in ARMU eingeführt, um erfolgreich flüchtige organische Verbindungen (VOCs) zu behandeln und es wurden erste Referenzen von Krankenhäusern (Lebensmittel- und Pharmaindustrien, Tierlabore) erstellt. Parallel dazu konzentrierte sich das F&E- Team auf die Entwicklung eines neuen, weniger energieintensiven Katalysators, der auf der Kombination und Synergie von drei aktiven Substanzen basiert. Dieses neue Material senkt den Energieverbrauch für die Katalysatoraktivierung um den Faktor zwei (patentiert 2019).

2019 wurde AER Technologies in CALISTAIR umbenannt. Technologien sind für Großunternehmen interessant, die die Calistair Technology in ihre RLT-Anlagen integrieren möchten oder mobile Geräte anbieten. Ein neuer Katalysator wurde von unabhängigen Laboren bei Biokontaminierungen und Gasen getestet und erzielte hervorragende Ergebnisse.

2020 ist aufgrund der Covid-19-Epidemie ein besonderes Jahr. CALISTAIR gehört zu den ersten Unternehmen, das seinen neuen Katalysator vom einem berühmten französischen Labor testen hat lassen und seine Wirksamkeit beim Coronavirus (mehr als 99,6 % Vernichtung) (2) nachgewiesen hat.

Ist die Calistair Technology effizient

Die Technologie ist bei der Mehrheit der mikrobiologischen und gasförmigen Luftverunreinigungen dank des Oxidations-Reduktions-Mechanismus, der Angriffe auf chemische Bindungen induziert, besonders wirksam.

Je nach zu behandelndem Gas kann die Wirksamkeit variieren. Somit kann sie bei einigen flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) bei einer Vernichtung von über 99 % liegen, während sie bei NOx oder SOx unwirksam ist.

Entsprechend der Art der VOC variiert  die Eliminationseffizienz in einem Durchgang zwischen  20 %, im Allgemeinen bei kleinen Molekülen, und mehr als 99 %, insbesondere bei Aldehyden, Alkoholen, Ketonen und Aromaten.

Darüber hinaus besteht keine Gefahr der Bildung von Nebenprodukten, wie beispielsweise Ozon, Wasserstoffperoxid oder Formaldehyd, die eine Gesundheitsgefahr darstellen. Diese Verbindungen werden auch sehr gut durch das Verfahren vernichtet (3).

Auf die gleiche Weise werden mikrobiologische Schadstoffe entsprechend ihrer Gattung vernichtet. Auf diese Weise erfolgt eine schnellere Inaktivierung von Viren als von Bakterien und Bakterien- und Pilzsporen. Zudem ist das Verfahren umso effizienter je höher die Konzentrationen sind, da die Wahrscheinlichkeit steigt, dass die Schadstoffe auf die katalytische Oberfläche treffen.

Seit 2014 wird die Technologie in anspruchsvollsten Arbeitsumgebungen getestet, die den strengsten Normen für saubere Luft entsprechen.

Ihre Wirksamkeit und ihre Unbedenklichkeit wurden zudem von unabhängigen Laboren bestätigt.

Alle Berichte sind auf Anfrage auf Englisch erhältlich.

Was sind die Stärken der Calistair Technology

Neben ihrer hohen Fähigkeit zur Vernichtung von biologischen und chemischen Schadstoffen weist die Calistair Technology weitere Vorteile auf:

  • Unbedenklichkeit des Produkts: Dank seiner speziellen Anordnung von Katalysatoren und Adsorptionsmittel gibt es keine potenziell gefährlichen Rückstände oder Nebenprodukte, die sich am Ende der Reaktion bilden,
  • Größte Behandlungskapazität auf dem Markt: Dank ihrer sehr hohen Leistung und ihrer sofortigen Regenerationsfähigkeit behandelt die Technologie große Luftdurchflussmengen. Die Luftgeschwindigkeiten im Katalysator können bis zu 5 m/s erreichen, während es zum Beispiel bei Aktivkohle nur maximal 0,5 m/s sind,
  • Niedriges Effizienz-Energieverbrauch-Verhältnis: Der Energieverbrauch der Technologie liegt bei durchschnittlich 0,88 kWh/m3/h. Der Druckverlust entspricht dem eines Grobstaubfilters (ISO Coarse): 60-75 % (= Filter G4),
  • Nachgewiesene Effizienz gemäß Standards: Bei einer großen Anzahl an Luftreinigern, von denen viele mit besonders wirksamen Technologien ausgestattet sind, da sie angeblich innovativ sind, werden Ergebnisse bekannt gegeben, die von unabhängigen Laboren nach sehr unterschiedlichen Methoden bescheinigt werden. Die Glaubwürdigkeit dieser Ergebnisse ist äußert fragwürdig (4) ; es wurde nachgewiesen, dass ihre Effizienz in realen Umgebungen sehr stark abnehmen kann. Daher sind viele Normen entstanden (NF B44- 200, GB/T 18801, CADR etc.), um die Luftreiniger und ihre jeweilige Technologie miteinander zu vergleichen. Darüber hinaus gelten die strengsten Normen in Bezug auf Leistungen für die Normen, die für Reinräume (internationale Norm ISO 14644) und Krankenhausumgebungen (NF S90-351, DIN 1946 etc.) gelten. Nur die von Calistair entwickelte Technologie erfüllt effizient all diese Normen.
  • Nachgewiesene Effizienz beim Coronavirus: Die Effizienz der Dekontaminierung des Coronavirus in der Luft wurde erstmals von der Unité de Sécurité Microbiologique (Abteilung für mikrobiologische Sicherheit) eines weltberühmten französischen Labors im März 2020 mit der von Calistair entwickelten Technologie der Nicht-thermischen Katalyse nachgewiesen. Es handelte sich um die allerersten Tests des Labors mit einem Luftreiniger und die Ergebnisse zeigten eine Eliminationseffizienz von 99,6 % in nur 10 Minuten.

Kann die Calistair Technology überall angewendet werden

Die Calistair Technology hat ihre Leistungsfähigkeit in den anspruchsvollsten Umgebungen wie Reinräumen, Gesundheitseinrichtungen und während der Gesundheitskrise in Verbindung mit dem Coronavirus unter Beweis gestellt. Ihre Effizienz ist unter Umgebungsbedingungen optimal, das heißt bei einer Umgebungstemperatur von 0 bis 50 °C mit einem Optimum zwischen 15 und 35 °C, einer Luftfeuchtigkeit zwischen 20 und 80 % und einer relativ niedrigen Konzentration an chemischen Schadstoffen (bis zu zehn ppm für Gase). Die Konzentration an mikrobiologischen Schadstoffen ist nicht begrenzend (Tests wurden bei bis zu 108 Schadstoffen pro m³ Luft durchgeführt).

Literaturverzeichnis

(1) Évaluation au repos et en activité des performances de deux dispositifs mobiles de traitement d’air dans une chambre conventionnelle d’hématologie / Evaluation at rest and in activity of the performance of two mobile air treatment units in a conventional hematology chamber. Thesis of Anne Pouvaret. 2017

(2) Tests reports n° 200308 - April 2020: Evaluation of the efficiency of a reduced-scale prototype for removal of a human coronavirus from air.

(3) Tests reports n°19-AE-9833 - July 2020 according to the french standard NF B44-200 (May 2011): Independent air purification devices for tertiary sector and residential. applications — Test methods — Intrinsic performances

(4) Epurateurs d’air autonomes: la norme XP B44-200 bientôt publiée. Alain Ginestet. Revue « salles propres » n°73. Mars-avril 2011