Indoor Air Quality: Study, Optimization and Implementation of a Novel Hybrid Air Cleaning Process

Clean air is an essential requirement of life, together with food and water. Although the latter two have been a primary concern for many civilizations for multiple centuries, air is something imposed, with no possibility of choice. Since the industrial revolution, as people started to spend most of their time in confined environments, clean air should have been considered a prerogative, as indoor air had become a leading exposure for humans. The most common indoor pollutants can be classified by their form: particulate or gaseous. Conventional strategies to combat the formers are source removal, dilution through ventilation and air treatment. While indoor emissions are ubiquitous and it is not always possible to remove the source, dilution through mechanical and natural ventilation and air cleaners are the generally preferred. As sustainability and energy-efficiency are becoming prerogatives in many countries, ventilation may imply energy losses, and therefore it can not be the only applicable strategy. For these reasons, air cleaners constitute a solution for removing harmful indoor pollutants. Indoor air treatment technologies are classified according to the type of pollutant removed: filters, electrostatic precipitators, inertial collectors, scrubbers are generally used for the removal of particles, while adsorptive media, (photo)catalysts, and plasma-operated reactors are adopted for the removal of gases. In this study, a simultaneous and in situ combination of the three previously reported methods (adsorption, photocatalysis and electrostatic precipitation) was deeply studied for the enhanced removal of indoor pollutants. The synergistic effect between each coupled process was investigated, in order to highlight the novelty of operating photocatalysis, adsorption and electrostatic precipitation in the single hybrid reactor.

Un’aria salubre è un requisito essenziale, insieme a cibo e acqua. Nonostante gli ultimi due siano stati maggiormente percepiti come prioritari da molte civiltà per diversi secoli, l’aria è un qualcosa di imposto, senza possibilità di scelta. Sin dalla rivoluzione industriale, quando la popolazione iniziò a spendere buona parte del tempo in ambienti confinati, l’aria indoor avrebbe meritato maggiore considerazione, poiché risulta quella a cui essere maggiormente esposti. Gli inquinanti più comuni possono essere classificati in base alla loro natura: particolata o gassosa. Le strategie convenzionali per rimuoverli sono: rimozione della sorgente, diluzione tramite ventilazione e purificazione dell’aria. Mentre le emissioni indoor sono diffuse e non è sempre possibile isolarle e per ottemperare alle direttive di efficienza energetica, le strategie attive di rimozione degli inquinanti risultano essere preferibili. Le tecnologie per il trattamento dell’aria indoor vengono classificate in base al tipo di inquinante rimosso: filtri, precipitatori elettrostatici, separatori inerziali e scrubbers vengono generalmente utilizzati per la rimozione di particolato, mentre materiali adsorbenti, (foto)catalizzatori e reattori con lo sviluppo di plasma vengono utilizzati per la rimozione di gas. In questo studio è stata accuratamente valutata l’applicazione in loco e simultanea di tre diversi processi (adsorbimento, fotocatalisi e precipitazione elettrostatica) per la rimozione aumentata di inquinanti indoor. Per evidenziare le singole sinergie emergenti, e le interazioni tra processi e materiali, sono stati studiati prima i singoli processi accoppiati e, successivamente, l’innovativo processo ibrido risultante dalla loro azione combinata.