Sanificazione degli ambienti: proprietĂ e benefici della luce con raggi UV Tecnologie a confronto e vantaggi dei LED UV-C
Covid-19: nuove tecnologie per la sanificazione ambientale L’emergenza che stiamo vivendo, causata da questo coronavirus, sta stimolando lo sviluppo della tecnologia, da una parte, e la nascita di tante iniziative che vogliono portare innovazione nella risoluzione dei problemi di sanificazione degli ambienti. La pandemia da COVID-19 che in questi giorni ci sta colpendo ci obbliga a rivedere molte delle nostre abitudini e tra queste quelle relative alla pulizia delle mani e alla sanificazione degli ambienti, delle superfici e degli oggetti con cui veniamo in contatto. La cosa è ancora più sentita a livello ospedaliero, ambiente in cui il virus è sicuramente nell’aria per la presenza degli stessi pazienti che sono assistiti. Un problema sono sicuramente tutti i presidi medico-sanitari che, se non sono usa e getta, entrano in contatto con i contagiati e sono quindi naturali portatori del virus.
La sanificazione ambientale Il virus si trasmette sia per mezzo dell’aerosol (le goccioline emesse durante la normale respirazione e quando si tossisce o si starnutisce) sia tramite gli oggetti. La ricerca di sistemi che aiutino a combattere questa trasmissione del virus si sta facendo sempre più serrata. Secondo alcuni studi riportati dal CDC (Centers for Disease Control and Prevention) americano e dall' Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) pare che il virus possa sopravvivere su superfici di plastica o metallo fino a 72 h, ovvero tre giorni. Di fronte all’emergenza
comuni pulizie e detersioni,
Coronavirus, il tema
non è possibile rimuovere.
della sanificazione degli ambienti è al centro di molte
I vantaggi della sanificazione
discussioni (e preoccupazioni).
ambientale sono:
Ospedali, ma anche hotel, uffici ed edifici pubblici devono
Abbattimento ed
fare i conti con interventi
eliminazione di batteri, virus,
straordinari di disinfezione e
muffe, funghi;
sanificazione per mettere in
Abbattimento degli
sicurezza gli ambienti in cui
inquinanti chimici/biologici;
lavoriamo e viviamo.
Eliminazione degli allergeni; Riduzione di particelle fini;
La sanificazione ambientale è
Miglioramento della qualità
un’operazione mirata a
della vita;
eliminare batteri e agenti
Rispetto delle norme e delle
contaminanti che, con le
prescrizioni.
Metodi di sanificazione FOTOCATALISI
OZONIZZAZIONE
Tra le soluzioni tecnologiche
Un altro metodo per la
più interessanti, troviamo la
sanificazione degli ambienti è
sanificazione basata sulla
quello dell’ozonizzazione.
fotocatalisi, un processo che
Anche se l’ozono può
replica la reazione che avviene
igienizzare e disinfettare,
con l’azione dei raggi solari e la
il suo utilizzo comporta diverse
presenza di materiali semi-
controindicazioni e rischi
conduttori per ridurre sostanze
per la salute delle persone.
inquinanti e contaminanti
Il suo effetto inoltre è
nell’aria e nell’acqua.
temporaneo e il trattamento andrebbe ripetuto numerose
Questo sistema di ossidazione
volte ed esclusivamente da parte
abbatte batteri, funghi, muffe,
di professionisti specializzati.
elementi con cariche virali e
Le procedure di ozonizzazione
gran parte dei VOC (Volatile
prevedono l’evacuazione degli
Organic Compound), come la
ambienti prima delle operazioni
formaldeide, dannosa per la
e un certo tempo prima di
salute.
rioccupare gli stessi.
La tinteggiatura con vernici foto catalitiche, ad esempio,
LUCE UV
consente di neutralizzare gli
Tra i metodi di sanificazione più
agenti inquinanti presenti
interessanti, troviamo anche
nell'aria.
l’utilizzo della luce ultravioletta.
La luce UV per sanificare La radiazione ultravioletta
I raggi ultravioletti considerati
germicida, in inglese
germicida sono gli UV-C a
"Ultraviolet germicidal
breve lunghezza d'onda
irradiation" (UVGI), è un
(energia radiante) che ha
metodo di sterilizzazione che
dimostrato di uccidere batteri
usa la luce ultravioletta (UV)
e spore e di inattivare i virus.
alla lunghezza d'onda UV-C,
Le lunghezze d'onda nella
in grado di modificare
banda spettrale ultravioletta
il DNA o l'RNA dei micro-
fotobiologica, "UV-C", da 200
organismi e di impedire loro
a 280 nanometri (nm), hanno
di riprodursi o essere dannosi.
dimostrato di essere le piĂš efficaci per la disinfezione, sebbene UV piĂš lunghi e meno
Lunghezze d'onda dei raggi UV: UV-A 315 nm to 380-400 nm
energici possano anche disinfettare in dosi maggiori. I raggi UV possono provocare rischi per la salute e vanno usati con le giuste attenzioni.
UV-B 280 nm to 315 nm
Le lunghezze d'onda UV-C
UV-C 200 nm to 280 nm
di luce) che sono i piĂš
comprendono fotoni (particelle fotochimicamente attivi.
Figura 1 - La suddivisione delle lunghezze d'onda nello spettro solare
I raggi UV-C uccidono i batteri
L’efficacia di questa azione
e rendono i virus inattivi
germicida, con riferimento alla
(il termine uccidere è
lunghezza d’onda dei raggi UV-
inadeguato poiché i virus non
C, è sintetizzato nel grafico di
sono considerati viventi).
Figura 2 della pagina successiva,
preso da una presentazione del
La luce UV-C può inattivare efficacemente il virus responsabile di Covid-19 se illuminato direttamente per un tempo considerato efficace
rapporto del 20 aprile 2020 del Comitato Fotobiologico della Illuminating Engineering Society (IES) intitolato “Germicidal Ultraviolet (GUV) – Frequently Asked Questions”.
Figura 2 - Diagramma dell'efficacia germicida delle diverse lunghezze d'onda e confronto tra gli spettri di emissione dei LED e di un tipo di lampada al mercurio Fonte: IES
La curva in nero,
germicida è legato a due
interpolazione dei risultati
parametri altrettanto
sperimentali rappresentati
importanti: il tempo di
dai punti in rosso, mostra che
esposizione e la quantità di
un’efficacia superiore all’80%
fotoni, ovvero la potenza per
la si ha con lunghezze d’onda
unità di superficie, millijoule
tra i 250 e i 275 nanometri
per cm quadrato (mJ/cm2),
(nm). Naturalmente, l’effetto
impiegata per l'operazione.
Lampade a mercurio vs Lampade a LED Fino a oggi, per generare raggi
secondo la curva riportata in
UV-C sono state usate lampade
Figura 2 citata, rientra nella
ai vapori di mercurio.
fascia di maggiore efficacia
Il modello riportato nella foto
nell’azione germicida.
è una di quelle lampade realizzate con questa tecnologia
Il problema è che queste
con dimensioni tra le più
lampade soffrono anche di una
contenute.
emissione a 184,9 nm che, se non opportunamente filtrata
Circa il 45% della potenza di
dal vetro dell’ampolla,
ingresso di queste lampade
potrebbe causare la
viene emessa nella lunghezza
generazione di ozono a livelli
d’onda di 253.7 nm (UV-C) che,
critici.
Le lampade hanno trovato e
come aziende lattiero-
trovano applicazione nella:Â
casearie, fabbriche di birra e
neutralizzazione di batteri,
panifici,
virus e altri organismi
disinfezione di presidi
primitivi,Â
medico-chirurgici,
disinfezione di acqua, aria e
disinfezione dell'acqua
superfici in ospedali,
potabile, delle acque reflue,
laboratori farmaceutici e di
di piscine, impianti di
ricerca batteriologica e nelle
condizionamento dell'aria,
aziende del settore della
celle frigorifere, materiali
lavorazione alimentare
d'imballaggio ecc.
I LED UV-C entrano in scena Fino a oggi la produzione dei LED UV focalizzava la sua attenzione nelle lunghezze d’onda da 315 a 400 nm (UV-A) utilizzati soprattutto in processi fotochimici, per esempio di polimerizzazione. Negli ultimi anni, alcuni produttori hanno iniziato a rendere disponibili LED UV con emissione centrata intorno ai 265 e 275 nm che rientra nella fascia di massima efficacia germicida.
Questa generazione di
La strada percorsa dalla
dispositivi ha potenze di
tecnologia dei LED dal loro
emissione relativamente
primo ingresso nel mondo
contenute: tipicamente
della illuminazione,
nell’intorno dei 60 milliwatt
nell’intorno del 2010, a oggi,
(mW) con alcuni casi in cui si
ha visto crescere la potenza
raggiunge il centinaio di mW.
emessa da poche centinaia di
Ma hanno sicuramente spazio
milliwatt a qualche watt in un
per crescere in potenza di
singolo chip.
emissione. Oggi, i laboratori di ricerca dei produttori di LED
Anche per i LED UV-C si può
sono stimolati da una
ottenere, grazie alla ricerca, un
domanda effervescente con un
miglioramento delle
potenziale mercato in crescita.
prestazioni.
La stessa osservazione vale per l’efficienza luminosa, ovvero il rapporto tra il flusso luminoso emesso e la potenza
I LED non contengono sostanze pericolose, come il mercurio
assorbita, che per i LED per
In Tabella 1 vengono messe a
il lighting è passata da
confronto le caratteristiche di
80/90 lumen per watt
massima delle due sorgenti di
(lm/W) dell’inizio ai 180/200
UV-C: le lampade a vapori di
lm/W attuali.
mercurio e i LED.
I vantaggi del LED-UVC DIMENSIONI ed EMISSIONE.
Inoltre, l’emissione del LED
Oltre agli aspetti già citati, un
è concentrata in una sola
fattore da considerare è quello
direzione e con un angolo
delle dimensioni: nell'imma-
che va dai 120 ai 150°, vedi
gine di pag. 8 si mostra un LED
Figura 4.
di pochi mm quadrati confrontato con una tra le più
Questo rende facile, con lenti
compatte lampade a vapori di
relativamente semplici, una
mercurio. Le dimensioni
perfetta collimazione del fascio
estremamente contenute del
di emissione per indirizzarlo
LED lo fanno apparire come
su un obiettivo preciso e
una sorgente puntiforme.
senza perdite.
SOSTENIBILITA'.
Se si guardano attentamente le
Non dimentichiamoci
specifiche delle lampade, ci
dell'aspetto ecologico dei LED:
si rende conto che questo
non contenendo mercurio non
tempo di vita è ottenibile solo
hanno necessità di trattamenti
con un numero limitato di cicli
particolari nella fase di
on/off. Per esempio, è prassi
smaltimento o di una
consolidata che negli impianti a
particolare attenzione richiesta
ciclo continuo, come la
dalle lampade nel caso di
purificazione dell’acqua, le
rottura dell’ampolla di vetro.
lampade debbano essere cambiate una volta all’anno per
DURATA. Le lampade
garantire prestazioni affidabili.
tradizionalmente usate nel
Ma se la lampada al mercurio
settore della sanificazione sono
viene spenta e accesa
spesso associate a dati che
frequentemente, come
dichiarano un tempo di vita di
potrebbe essere in una
8/10.000 ore.
applicazione che ne richiede un
E' ragionevole aspettarsi che i
uso saltuario, ci si può aspettare
LED possano migliorare questa
che il tempo di vita si riduca
prestazione.
anche a 50 ore.
Oggi i LED offrono una durata di vita di 10/15.000 ore
Nel caso dei LED, si parla oggi di 10/15.000 ore contro quasi un
terzo delle lampade a mercurio.
Questo dato è ulteriormente
I LED hanno inoltre la capacità
amplificato dal fatto che i LED
istantanea di fornire la potenza
si accendono immediatamente
massima senza alcun tempo di
e possono eseguire un numero
“riscaldamento”. Questa
pressoché illimitato di sequenze
capacità rende i LED
di accensione e di spegnimento
utilizzabili in applicazioni "on
senza il deterioramento delle
demand" cumulando ore di
caratteristiche di emissione.
operatività solo quando sono accesi fornendo la loro
I LED possono essere controllati e pilotati
funzione di sanificazioni senza penalità sulla vita.
Il controllo e lo smart lighting Quando si parla di LED, bisogna considerare un aspetto molto importante. Basandosi su componenti elettronici, le lampade a LED (e quindi anche le lampade a LED UV-C) possono essere pilotate, controllate attraverso moduli dedicati e integrate dall'uso di sensori.
Apparecchi portatili per la sanificazione grazie ai LED La prevenzione delle infezioni trasmesse nei luoghi di cura (HAI-Healthcare-Acquired Infection) sta diventando una preoccupazione sempre più pressante e la lotta agli agenti resistenti più serrata. I dati mettono in stato di accusa gli ospedali come gli incubatori di supermicrobi su cui non hanno più alcun effetto gli antibiotici. Anche la sanificazione delle superfici deve fare ricorso a prodotti chimici sempre più aggressivi. Come conseguenza,
L’attenzione sulla portabilità
i produttori di apparecchiature
premia le tecnologie che sono
medicali stanno considerando
compatte, leggere, alimentate
gli UV-C come possibile
a batteria e che possano
strumento di sanificazione
funzionare ‘on demand’.
delle apparecchiature portatili utilizzabili da medici
Poiché le lampade a vapori di
e infermieri presso il paziente o
mercurio non sono in grado di
per disinfettare superfici con
rispondere a queste necessità
elevato numero di contatti
sarà naturale per i progettisti
come apparecchiature
delle prossime apparecchiature
elettroniche personali, carrelli
di sanificazione portatili
per le medicazioni o
rivolgersi primariamente
apparecchiature diagnostiche.
ai LED UV-C.