公共施設や飲食店に入るときに、除菌スプレーを見かけることが多くなりました。
人類史に残るような不幸があり、除菌をすることが当たり前のように、多くの人の認識が変わりました。
除菌スプレーにはいろいろな種類があり、その中に、光触媒スプレーというものもあります。
この記事では、光触媒による除菌のメカニズムや光触媒のメリット、除菌効果の高い光触媒の種類などをご説明いたします。
光触媒スプレーを選ぶときに、効果の高いものを選びたい方は、ぜひ最後までご覧ください。
光触媒による除菌のメカニズム
最初に光触媒による除菌のメカニズムをご説明します。
光触媒に光が当たるとどうなる？
光触媒とは、光が当たることで除菌効果を発揮する成分です。主な材質は、酸化チタンです。
光触媒に光が当たると、その表面に励起電子（e–）が発生します。励起電子が空気中の酸素分子と結びつくことで、酸素分子がマイナスイオン化します。このイオン化された酸素のことを、スーパーオキシドアニオン（O2–）といいます。O2–は活性酸素の一種で、空気中の水分子と結合し、過酸化水素（H2O2）に変化します。
空気中の過酸化水素は不安定ですので、すぐに2つに分裂して、OHラジカル（・OH）が発生します。
難しいことを述べましたが、要するに「光触媒は、光が当たるとOHラジカルが発生する」と覚えておいてください。
除菌はOHラジカルによる酸化分解
さて、光触媒によって発生したOHラジカルですが、これも活性酸素の一種です。OHラジカルは、活性酸素の中でも強い酸化力を持つ物質です。
活性酸素と結合すると、酸化するわけですが、細菌類にもOHラジカルがくっついて、細菌類の表面や細胞膜、突起などを酸化分解してくれるのです。
表面が酸化分解された細菌類は、活動を停止させたり死滅したりします。光触媒は、このようなメカニズムで除菌ができます。
OHラジカルは臭い成分をも酸化分解する性質がありますから、光触媒スプレーは除菌だけでなく消臭も同時にしてくれます。
一般的な除菌スプレーと光触媒スプレーの違い
一般的な除菌スプレーに用いられているものは、多くはアルコールです。アルコールは、細菌類の中に入り込み内部を変質させたり、細菌類からから水分を奪うなどして除菌することができます。
アルコールは、すぐに蒸発していくので、アルコールをスプレーしたときのみの除菌となります。
また次亜塩素酸スプレーの場合は、次亜塩素酸が細菌類を酸化分解していくことで除菌ができます。酸化分解させたら、次亜塩素酸は消えてなくなります。次亜塩素酸も、アルコールと同様にスプレーしたときのみの除菌となります。
光触媒スプレーは、噴霧した瞬間に臭い成分が光触媒によって酸化分解されることは、次亜塩素酸と同じです。ところが、光触媒は細菌類を除菌しても、光触媒成分そのものが残るので、その場を除菌し続けてくれる性質があります。
このように光触媒スプレーは優れているように思えますが、光触媒にはたくさんの種類があり、どの光触媒を使用したかによって、効果に大きな差があります。場合によっては、まったく除菌効果が期待できない光触媒もあるのです。
その理由を、次にご説明いたします。
光触媒の種類と活性かする光の種類
光触媒にはたくさんの種類があり、それぞれ性質が異なります。
光触媒の種類によって異なる性質
光触媒によって性質が異なるわけですが、何が異なるのかと申しますと、それは次のようなものです。
- 活性化する光の種類
- 活性化したときのOHラジカルの発生量
- 除菌スプレーに利用可能か？
活性化する光の種類
光触媒は光が当たると活性化するわけですが、光には波長によって種類があります。次の図をご覧ください。
左側から、「紫外線、紫色、青色、水色、緑色、黄色、橙色、赤色、赤外線」と並んでいます。このように光と言っても、波長によっていろいろな種類があります。光触媒の種類によって、どのような光で活性化するのか異なります。
例えば、室内で光触媒を使った除菌スプレーを利用する場合は、蛍光灯やLED照明の光で除菌ができる光触媒を選ぶ必要があります。
活性化したときのOHラジカルの発生量
光触媒が活性化しても、OHラジカルの発生量に違いがあります。例えば、酸化チタンにはいくつかの結晶構造がありますが、その違いによってOHラジカルの発生量が異なります。
酸化チタンの結晶構造はいくつかの種類がありますが、アナターゼ型といわれる結晶構造がもっともOHラジカルが発生しやすいです。
除菌スプレーに利用可能か？
光触媒の種類によっては、高価な原材料を必要とするものがあったり、毒性があったりするものもあります。そういったものを、手軽に使える除菌スプレーに利用することができません。また、液剤にしにくい成分もあります。
除菌スプレーに利用できる光触媒は、除菌効果があることはもちろんのこと、価格が安く、毒性がなく、液剤にすることができることが条件となります。
除菌スプレーや抗菌コーティング剤に利用される光触媒の種類
除菌スプレーや抗菌コーティング剤に利用される光触媒の種類は、次のものがあります。
- 酸化チタン
- 銅ドープ酸化チタン
- 窒素ドープ酸化チタン
- 鉄ドープ酸化チタン
- 酸化タングステン
- 銅ハイブリッド酸化チタン
他にも種類があると思います。
これらの中で、「ドープ」というものがあります。ドープとは、結合させることを意味します。例えば、銅ドープ酸化チタンであれば、酸化チタンを基材として、その結晶の表面にナノサイズの酸化銅を結合させた成分です。
銅ドープ酸化チタンと銅ハイブリッド酸化チタンの違いは、酸化チタンに銅を結合させた成分なのか、それとも酸化チタン液剤に銅イオンを混ぜたものなのかの違いです。銅ドープ酸化チタンのことをハイブリッドと称することもありますが、弊社ではハイブリッドは「混ぜただけのもの」と定義しています。
酸化チタンが活性化する光の種類
光触媒の種類によって活性化する光の種類が異なることを述べました。代表的な光触媒である酸化チタンが活性化する光の種類は、紫外線になります。
いろいろな光の種類の中で、紫外線のみに活性化し、それ以外の成分にはほとんど反応を示しません。
ここで、皆様に質問したいと思います。
除菌スプレーを利用したい場所は、どこでしょうか？ どういった場所で除菌スプレーを利用したいとお考えでしょうか？
いろいろな場所が出てくることと思います。キッチンやトイレ、玄関、掃除のときにも利用したいことでしょう。飲食店に入ったときに、手を除菌したい場合もあると思います。
それらはすべて室内のはずです。
室内には紫外線がほとんどありませんから、室内で酸化チタンの除菌スプレーを利用しても、ほとんど効果がありません。効果があるのは、直射日光が当たる屋外のみです。
ピクニックや公園でお弁当を食べるときに、手を除菌するときのみ利用可能ということです。
室内の光で活性かする光触媒「可視光応答型光触媒」
「室内の光で除菌ができる光触媒はあるのか？」ということですが、ご安心ください。上記の光触媒の中にもございます。その種類は、次の通りです。
- 銅ドープ酸化チタン
- 窒素ドープ酸化チタン
- 鉄ドープ酸化チタン
- 酸化タングステン
これらは室内の光、蛍光灯やLED照明、白熱球の光で除菌効果を発揮する成分です。これらの光源から出てくる光、可視光によって活性化する光触媒のことを、可視光応答型光触媒といいます。
可視光応答型光触媒を使った除菌スプレーのことを、可視光応答型光触媒スプレーと呼ばれることもあります。
すでにお気づきのことと思いますが、除菌効果を発揮するのですが、もちろん効果の高さが異なります。これらの中で、もっとも除菌効果の高い光触媒は銅ドープ酸化チタン（銅担持酸化チタン）です。
可視光応答型光触媒スプレーにもいろいろな種類がありますが、銅ドープ酸化チタンを使った除菌スプレーよりも強力なものは、おそらく存在しません。あったとしても市販されていません。
なぜなら、他の可視光応答型光触媒スプレーは、1,000lxというとても明るい光を当てて抗菌試験されることが多いのですが、銅ドープ酸化チタンを使った除菌スプレーは200lxという薄暗い光で試験をして除菌効果があることを確認しています。
市販されている可視光応答型光触媒スプレーの10～20倍、もしくはそれ以上の除菌力を発揮しているものと思われます。
ほとんど詐欺と思えるような光触媒の除菌スプレー
弊社は光触媒メーカーですから、あまり光触媒の批判はしたくありませんが、市販されている光触媒の除菌スプレーの中には詐欺的なものもあるので、少しご説明したいと思います。
酸化チタンの除菌スプレーの存在
先ほどもご説明しましたが、酸化チタンを使った除菌スプレーが市販されていることがあります。その除菌スプレーは、もちろん紫外線が当たる場所では、強力に除菌してくれることと思います。
ところが、先ほどご説明したように、除菌したい場所は室内であることがほとんどですから、酸化チタンの除菌スプレーでは除菌効果がほとんどありません。
そのため、「光触媒の除菌スプレーは意味がない」とか、「除菌できることは嘘だ」と言われる所以です。
強い光を当てて除菌効果をPRする除菌スプレー
あるときホームページに、「蛍光灯の光を当てて除菌が出来た」と称して、大腸菌などの細菌類が減っているグラフを掲載している除菌スプレーがありました。
小さい文字をよく見てみると、「1,000lxの光を照射」と書いてありました。1,000lxと言えば、手術室ほどの明るさの光です。一般のご家庭では、そのような明るさはまずありえませんし、明るいオフィスであっても500lxほどです。
私としては、「そのような明るい光を当てたら、除菌が出来て当たり前だ」と思いました。200lxほどの明るさであれば、一般的なご家庭の夜でも現実的な明るさです。200lxといった薄暗い光で除菌ができるかどうかを、光触媒の除菌スプレー選びの基準にしていただきたいと思います。
消費者の方がご自身で除菌スプレーを選ぶときに間違わないようにしていただきたいと思います。また、除菌スプレーを販売される方にも、間違ったPRをしないように気をつけていただきたいと思います。
光がなくても活性化する光触媒「銅ドープ酸化チタン」
銅ドープ酸化チタンは、さらに驚くべき効果があります。それは、光が当たらなくても除菌効果があるということです。
光触媒は光が当たらないと効果がありませんが、銅ドープ酸化チタンだけ暗所であっても除菌ができることを確認しています。弊社が行った試験では、暗所でも大腸菌や黄色ブドウ球菌、ウイルスといった細菌類・ウイルスの数を減らすことができました。
光がなくても除菌ができるので、次のような場所の除菌にも利用できます。
- 押し入れやクローゼットの中
- 布団やベッドマットレス
- 夜間に部屋干しした衣類
- 下駄箱の中
- 靴やブーツの中
銅ドープ酸化チタンを使った光触媒製品
銅ドープ酸化チタンを使った光触媒製品には、一般利用では抗菌コーティング剤と除菌スプレーの2種類ございます。
抗菌コーティング剤と除菌スプレーの違いは、銅ドープ酸化チタンの濃度と接着成分（バインダー）の有無が異なります。
抗菌コーティング剤
抗菌コーティング剤とは、室内の壁や天井、床、什器、エアコンなどに塗装することができる製品です。弊社製品は、屋内用光触媒コーティング剤（BX01-AB1）です。
成分には銅ドープ酸化チタンの他に、接着成分としてアモルファス酸化チタンを用いています。
アモルファス酸化チタンとは、結晶化していない酸化チタンのことで、銅ドープ酸化チタンとアモルファス酸化チタンを合わせたものが、重量比の濃度で1％未満配合された液剤です。この液剤を専用の塗装機械とスプレーガンを使って塗装します。
屋内用光触媒コーティング剤（BX01-AB1）は完全に無機成分で構成されているので、消防法の対象外ですし、耐久性がとても高いため、一般のご家庭だけでなく、ホテルや公共施設、クリニック、テーマパークなどでもご利用いただいています。
除菌スプレー
銅ドープ酸化チタンを使った除菌スプレーには、銅ドープ酸化チタンの液剤のみが入っています。接着成分が入っていないことと、銅ドープ酸化チタンの濃度も抑えてありますから、いろいろな箇所に塗布ができます。
もし塗布し過ぎてしまって、酸化チタンの白色がうっすらと出てしまっても、それをふき取ったら消えますから、誰でもご利用いただけます。
弊社の製品は、アキュートクリーンです。
アキュートクリーンをご利用いただいている方が、室内のどのような場所にご利用いただいているのか、お客様の声をご紹介します。
- 夏の生ごみの臭いが気になるときに、ゴミ箱の上からスプレーしている
- 部屋でキムチ鍋をした後に、キムチ臭い部屋にスプレーしたところ、一瞬で臭いが消えた
- 食事の前に手が洗えないときに、手にスプレーして除菌している
- マスクにスプレーしているが、会話した後のマスクの臭いが気にならなくなった
- 脱衣場の天井や壁にカビが発生していたが、アキュートクリーンをスプレーするようになってからカビなくなった
- ブーツの臭いが消えたので、忘年会で足の臭いが気にならなくなった
他にもたくさんのお声をいただいています。
以上、光触媒による除菌スプレーについてご説明いたしました。まとめると次のようになります。
- 光触媒の除菌スプレーは除菌効果が持続する
- 可視光応答型光触媒スプレーを用いること
- 銅ドープ酸化チタンは、200lxといった弱い光や暗所でも除菌ができる
市販の除菌スプレーであまり効果を感じない方、消臭力の高い除菌スプレーをお探しの方は、ぜひ銅ドープ酸化チタンを使ったアキュートクリーンをお試しください。
この記事の著者／責任者
株式会社イリス 代表取締役
島田 幸一 (Shimada Koichi)
私はもともと、地元農業のソリューション提供を事業としていたが、野菜や果物の劣化を促進させるエチレンガスの分解を研究したことで、光触媒の可能性を感じ起業いたしました。運よく可視光でも効果のある酸化チタン光触媒を世界で初めて開発して脚光を浴び、さまざまな業種のお客様から注文をいただける企業にまで成長できました。現在弊社は、可視光応答型光触媒を使ったコーティング剤を始め、外壁やガラス、石材、自動車の車内にクリア塗装ができる光触媒コーティング剤や、酸化チタンから下地を守るプライマーの開発。その後も、さまざまな材質に光触媒を定着するための研究を続け、多くの企業で採用されています。