Covid-19: nuove tecnologie per la sanificazione ambientale

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.