De fotokatalyse is een natuurlijk fenomeen waarbij een stof, bekend als fotokatalysator, de snelheid van een chemische reactie wijzigt onder invloed van licht (natuurlijk of kunstmatig).

De meeste toepassingen maken gebruik van fotokatalysatoren op basis van titaandioxide (TiO₂) die UV-licht nodig hebben om het proces te activeren.

DE NIEUWE FOTOKATALYSE,  ACTIEF IN HET ZICHTBAAR LICHTSPECTRUM — De ontwikkeling van een nieuwe fotokatalysator op basis van wolfraamtrioxide (WO₃) heeft de efficiëntie van de fotokatalyse aanzienlijk verhoogd en het probleem van het gebruik van UV-licht opgelost. Bij blootstelling aan zichtbaar licht absorbeert de WO₃ de lichtenergie en zet deze om in elektronen- en elektrongaten. WO₃ reageert met water (luchtvochtigheid) om hydroxylradicalen (OH-) te produceren en met zuurstof om superoxide anionen (O₂-) te produceren.

Miljarden van deze hoog oxiderende soorten worden in miljardsten van een seconde gecreëerd en werken aan de ontbinding van materie op moleculair niveau. Het resultaat is een effectieve afbraak van de vervuilende organische en anorganische stoffen (vergelijkbaar met alle fijne deeltjes PM2,5-PM10), van microben, virussen, stikstofoxiden, aromatische polycondensaten, zwaveldioxide, koolmonoxide, formaldehyde, methanol, ethanol, benzeen, ethylbenzeen, stikstofmonoxide en -dioxide, enz.

De sterke oxidatieve werking maakt het mogelijk om de fotokatalysator op basis van wolfraamtrioxide te gebruiken als fotokatalytisch desinfectiemiddel.

Hoewel verschillende onderzoeken de fotokatalytische inactivatie van bacteriën hebben bestudeerd, zijn er slechts weinig met als onderwerp de inactivatie van het virus.

De effecten van het gebruik van fotokatalytische oplossingen op virussen worden hieronder beschreven.

Fotocatalyse en micro-organismen

Het is bewezen dat fotokatalyse een degradatie kan veroorzaken in het geval van eenvoudige verbindingen (eiwit en DNA), een remmend effect in het geval van virussen en bacteriën, en een anti-kanker effect in het geval van complexe cellen, en ook  in het geval van pollen en sporen die allergieën veroorzaken.

Resultaten van de virustransformatie door middel van fotokatalyse zijn uitgevoerd in een waterige of vloeibare omgeving of met de methode van direct contact tussen het organisme en het oppervlak. Er zijn twee niveaus van fotokatalytische aanvallen:

• FOTOINACTIVERING of FOTODISACTIVERING, met als resultaat een DEISINFECTEREND effect.
• DECOMPOSITIE/DODEN van virale cellen, resulterend in een STERILISEREND effect.

Het mechanisme waarbij virus via fotokatalyse gedeactiveerd wordt moet nog verder onderzocht  worden, hoewel de doeltreffendheid van het systeem met laboratoriumtests al is bewezen bij verschillende soorten micro-organismen .

Het lijkt erop dat de aanval op de virusdeeltjes begint met hun absorptie op het oppervlak van de katalysator, na de aanval op de eiwitcapside- en de virusbindingsplaatsen ( directe Redox aanval). Volgens anderen wordt het inactivatiegedrag van virussen  geregeld door de hydroxylradicalen -O₂ - en OH- en door Reactive Oxygen Species (ROS), zoals -O₂ -, OH- H₂O -HO, vrij in de massafase - en niet door die welke aan het katalysatoroppervlak gebonden zijn. Het volgende ontledingsmechanisme heeft betrekking op de afbraak van de celwand en van het cytoplasma membraan, als gevolg van de ROS-productie. Dit proces veroorzaakt in eerste instantie het lekken van de celinhoud en leidt na de cellyse, tot een volledige mineralisatie van het organisme.

Hoe nader het contact tussen het virus en de katalysator, hoe effectiever het doden zal zijn.

In functie van de omstandigheden van het grensvlak, hebben de reactieve soorten een bereik dat tot 2 mm van het actieve oppervlak kan reiken.

Het belang van het oppervlak waarop de fotokatalysator moet worden geïnstalleerd 

Het fotokatalytische oppervlak dat voor de reactie wordt gebruikt, bestaat uit een matrix of substraat met uniform verspreide fotokatalysatordeeltjes, of is anders gemaakt van een dunne film die de coating van het substraat aanvult.

Niet elk materiaal is geschikt voor dit toepassingsgebied, afhankelijk van de chemische stabiliteit van de agentia die in contact komen met het oppervlak of de matrix waarin ze zijn ingebracht. Deze hebben chemische stabiliteit op kunststoffen, textielvezels, stoffen en metalen (met een bijna neutrale pH-waarde).

Het oppervlak van de materialen kan verder worden aangepast om het effect te versterken.

Zo is bijvoorbeeld bewezen dat het doden van de micro-organismen verder kan worden gestimuleerd in aanwezigheid van andere antimicrobiële stoffen, zoals kiezelzuur en glasachtige stoffen die koper (Cu+ e Cu₂+) en zilver (Ag+) ionen bevatten, of producten die bestaan uit gecompliceerd metaalzilver (colloïdaal zilver), dat zich gedraagt als een extra reservoir van werkzame stoffen die micro-organismen kunnen aantasten.

Wat de luchtbehandeling betreft, is het belangrijk dat de filters het grootst mogelijke  contactoppervlak met de lucht hebben en een lage weerstand tegen de luchtstroom, om redenen van energiegebruik en geluidshinder.