Lịch Sử Phát Triển Của Công Nghệ Quang Xúc Tác: Hơn 50 Năm Ứng Dụng Tại Nhật Bản

Công nghệ quang xúc tác (photocatalysis) không phải là công nghệ xu hướng mới gần đây, mà là một thành tựu khoa học đã được nghiên cứu, kiểm chứng và ứng dụng rộng rãi trong suốt hơn nửa thế kỷ — đặc biệt tại Nhật Bản. Với lịch sử phát triển trên 50 năm, công nghệ này đã chứng minh hiệu quả vượt trội trong việc khử khuẩn, diệt virus, khử mùi, ngăn nấm mốc, lọc không khí, mở ra hướng đi bền vững trong việc bảo vệ sức khỏe con người và môi trường sống.

1. Lịch sử phát triển công nghệ Quang xúc tác

Công nghệ Quang xúc tác lần đầu tiên được thế giới chú ý vào năm 1967 khi hai nhà khoa học người Nhật – Akira Fujishima và Kenichi Honda phát hiện ra rằng Titanium Dioxide – thường được gọi là oxit titan (TiO₂) có khả năng phân hủy nước khi tiếp xúc với ánh sáng. Đến năm 1972, phát minh này chính thức được đặt tên là “Thuyết Honda Fujishima” và trở thành nền tảng cho hàng loạt nghiên cứu tiếp theo về công nghệ quang xúc tác. Trải qua hơn 50 năm nghiên cứu và phát triển, đến nay công nghệ này đã trở thành giải pháp bảo vệ môi trường và sức khỏe không thể thiếu tại Nhật Bản và nhiều nước phát triển khác trên thế giới.

Các dấu mốc quan trọng, đưa công nghệ quang xúc tác từ phòng thí nghiệm vào thực tiễn

Năm 1972: Khám phá ra nguyên lý cơ bản của quang xúc tác

• Tại Đại học Tokyo, Giáo sư Fujishima Honda và cộng sự đã thực hiện một thí nghiệm điện phân nước dưới ánh sáng. Kết quả cho thấy: khi sử dụng chất oxit titan (TiO₂) làm chất bán dẫn, có thể phân tách nước thành khí oxy và khí hydro nhờ tác dụng của ánh sáng. Khám phá này được gọi là “hiệu ứng quang xúc tác”, và đặt nền móng cho sự phát triển của công nghệ sau này.

Năm 1992: Ứng dụng phân hủy các chất độc hại

• Các nhà nghiên cứu Nhật Bản tiếp tục phát hiện rằng: khi oxit titan tiếp xúc với ánh sáng, oxy hoạt tính sẽ được tạo ra trên bề mặt. Loại oxy này có khả năng phân hủy vi khuẩn, virus và các chất hóa học độc hại trong không khí hoặc trên bề mặt vật liệu, giúp làm sạch và khử mùi hiệu quả.

Năm 1997: Tác dụng siêu ưa nước

• Một phát kiến quan trọng: khi oxit titan được chiếu sáng, bề mặt của nó sẽ chuyển sang trạng thái siêu ưa nước, nghĩa là nước sẽ lan rộng đều thay vì đọng thành giọt. Nhờ đó, khi tiếp xúc với nước (nước mưa hoặc nước phun) bề mặt có thể tự làm sạch vì bụi bẩn dễ dàng bị cuốn trôi theo nước mà không cần các chất tẩy mạnh.

Năm 2000: Các sản phẩm chống bụi bẩn cho tường ngoài

• Công nghệ quang xúc tác bắt đầu được thương mại hóa rộng rãi. Các công ty Nhật Bản như TOTO, Taiyo Kogyo, và Trung tâm Toyota đã ứng dụng lớp phủ quang xúc tác lên tường ngoài, bảng hiệu, gạch ốp… giúp ngăn bụi, chống rêu mốc và giữ bề mặt luôn sạch sẽ. Nhiều công trình lớn như Bảo tàng Louvre, Shanghai Expo, và Sân bay Quốc tế Chubu đã sử dụng công nghệ này và cho hiệu quả vượt ngoài mong đợi.

Năm 2009: Sản xuất hàng loạt chất xúc tác quang trong nhà

• Viện nghiên cứu công nghiệp quốc gia Nhật Bản nghiên cứu thành công loại chất xúc tác quang có thể phát huy hiệu quả trong môi trường ánh sáng yếu, như trong nhà. So với các chất kim loại hiếm trước đây, loại chất mới này có giá thành rẻ hơn, dễ sản xuất hàng loạt và hiệu suất phân hủy cao gấp 6 lần so với các công nghệ trước đó.

Năm 2010: Thương mại hóa các sản phẩm bao phủ bề mặt

Các sản phẩm phủ bề mặt chứa oxit titan có khả năng diệt khuẩn, khử mùi, chống bám bẩn bắt đầu được thương mại hóa mạnh mẽ tại Nhật. Các sản phẩm này không chỉ giới hạn trong lĩnh vực xây dựng mà còn được dùng trong máy lọc không khí, sơn tường, thiết bị y tế, giúp nâng cao chất lượng cuộc sống và bảo vệ môi trường.

2. Tại sao Nhật Bản phát triển mạnh công nghệ này?

Sự phát triển của công nghệ quang xúc tác tại Nhật Bản gắn liền với nhu cầu:

• Giữ môi trường sống sạch sẽ, trong lành, trong bối cảnh dân số đô thị đông đúc, khí hậu ẩm ướt dễ phát sinh vi khuẩn và nấm mốc.

• Hạn chế sử dụng hóa chất diệt khuẩn truyền thống gây hại cho sức khỏe và môi trường.

• Đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh cực cao trong các ngành y tế, thực phẩm, khách sạn…

Ngoài ra, người Nhật có thói quen chú trọng đến sức khỏe và vệ sinh cá nhân nên họ đón nhận công nghệ này một cách tự nhiên và rộng rãi.

3. Ứng dụng toàn cầu và xu hướng mới

Sau Nhật Bản, nhiều quốc gia phát triển cũng đã ứng dụng công nghệ quang xúc tác. Tuy nhiên, Nhật Bản vẫn là quốc gia đi đầu với nhiều công trình nghiên cứu chuyên sâu, các tiêu chuẩn kiểm nghiệm khắt khe và sản phẩm thực tế đa dạng.

Đặc biệt, sau đại dịch COVID-19, quang xúc tác càng được chú ý như một giải pháp bền vững, không hóa chất giúp kiểm soát vi khuẩn, virus trong môi trường sống mà không cần tiếp xúc hay thay thế thường xuyên.

4. Từ bệnh viện đến giao thông – Quang xúc tác ngày càng phổ biến

Hiện nay, tại Nhật Bản và nhiều quốc gia phát triển trên thế giới, công nghệ quang xúc tác đã hiện diện rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:

• Y tế: Phủ lớp quang xúc tác trên bề mặt giường bệnh, tay nắm cửa, thang máy bệnh viện…

• Giáo dục: Trường học sử dụng tấm tường và bàn ghế phủ quang xúc tác để hạn chế lây nhiễm chéo.

• Khách sạn, nhà hàng: Ứng dụng để khử mùi bếp, kháng khuẩn trong phòng nghỉ, WC…

• Giao thông công cộng: Sử dụng trong tàu điện, xe buýt để làm sạch không khí.

5. Lịch sử công nghệ Quang xúc tác hơn 50 năm: Thành tựu khoa học có giá trị bền vững cho cả tương lai.

Với bề dày hơn nửa thế kỷ phát triển và hàng loạt minh chứng từ cuộc sống thực tế, công nghệ quang xúc tác không phải là xu hướng ngắn hạn mà là giải pháp bền vững cho tương lai.

Việc tiếp cận và ứng dụng công nghệ này vào các sản phẩm trang trí, nội thất, đặc biệt là cây giả phủ quang xúc tác tại Phạm Nguyễn Decor, là một bước tiến mới trong hành trình mang lại không gian sống sạch – đẹp – an toàn cho người Việt.