Una panoramica dei progressi della luce ultravioletta e del futuro della tecnologia
La tecnologia della luce ultravioletta (UV) per la disinfezione ha registrato un enorme aumento di interesse nel 2020. L'evidenza che i raggi UV possono essere utilizzati per il trattamento dell'aria e delle superfici su larga scala per inattivare SARS-CoV-2 (il virus che causa il COVID-19) è nuovo per molti e del tutto non sorprendente per coloro che già lavorano con la tecnologia.
Il concetto è semplice. I fotoni UV penetrano nella parete cellulare per distruggere il DNA e rendere inattivo o incapace di replicare l'agente patogeno. Questi fotoni sono prodotti da lampade specializzate e configurati in diversi sistemi di erogazione a seconda dell'applicazione: aria, superficie o acqua.
Esempi di tutte e tre queste applicazioni possono essere visti fin dai primi anni del 1900; tuttavia, l'uso commerciale diffuso degli UV come tecnologia di disinfezione è iniziato davvero negli anni '70, con un'enorme crescita delle applicazioni per l'acqua e le acque reflue negli anni '90 e 2000.
Le aree di crescita chiave iniziali erano l'acqua potabile in Germania e Austria e le acque reflue negli Stati Uniti. I fattori trainanti della crescita includevano la ridotta necessità di additivi chimici con il relativo rischio di generazione di sottoprodotti, l'assenza di resistenza ai patogeni (ad es.Criptosporidioè difficile da inattivare con un trattamento chimico) e facilità d'uso.
La tecnologia ultravioletta è ora affermata come uno strumento chiave di disinfezione a livello globale in un'ampia gamma di applicazioni per l'acqua e le acque reflue, e con essa esiste una catena di approvvigionamento consolidata di produttori di componenti e sistemi, insieme a normative (per lo più) chiare sulla progettazione e il funzionamento del tecnologia. Negli ultimi anni ci sono state nuove aree di crescita nel settore sanitario, nella lavorazione degli alimenti e nel riutilizzo dell'acqua, sebbene nel complesso i raggi UV abbiano registrato una piacevole traiettoria di crescita nel tempo.
L'emergere di COVID-19 nel 2020 ha in qualche modo sconvolto il carrello delle mele UV. Gli interessi tecnici e commerciali di grandi aziende e imprenditori hanno invaso lo spazio applicativo. Alcuni hanno già lavorato con la tecnologia UV e hanno ampliato la loro gamma di applicazioni per affrontare specificamente i problemi relativi al COVID-19. Altri sono entrati nel mercato da applicazioni adiacenti, come i fornitori di illuminazione generale che cercano di implementare le sorgenti di luce UV nei prodotti. Altri ancora, spesso a seguito di disoccupati o sottoccupati, si sono interessati a fornire soluzioni completamente al di fuori dello spazio.
Questo rapido cambiamento ha messo a dura prova le catene di approvvigionamento a scapito degli interessi esistenti nel trattamento delle acque. In particolare, la produzione delle lampade UV specializzate ai vapori di mercurio ha visto un massiccio aumento della domanda, con conseguente allungamento dei tempi di consegna e aumento dei prezzi.
Queste lampade in genere richiedono una sostituzione annuale, quindi supponendo che i prodotti correlati al COVID-19 saranno utilizzati per il prossimo futuro, questa situazione continuerà fino all'aumento della capacità di produzione. Al contrario, se la domanda diminuisce nel 2021 e oltre, la capacità in eccesso diventerà un problema inverso? Solo il tempo lo dirà.
Sorgenti di luce alternative come i LED UV-C e le lampade UV a base di eccimeri stavano emergendo come alternative molto prima del 2020. Tuttavia, in parte legate ai vincoli di fornitura e in parte a causa di una più ampia gamma di usi applicativi, queste hanno accelerato la crescita.
Queste sorgenti luminose alternative, in particolare i LED UV-C, hanno iniziato a beneficiare di aumenti significativi della scala di produzione e, insieme a una tendenza all'aumento delle prestazioni, vengono finalmente implementate in prodotti commerciali su larga scala.
AquiSense Technologies del Kentucky ha recentemente annunciato un importante contratto di fornitura con Mitsubishi Electric Corp. del Giappone per la fornitura di un prodotto LED UV-C su misura per la disinfezione delle acque grigie in un'applicazione residenziale che si ritiene superi le 100.000 unità all'anno.
La capacità della tecnologia LED UV-C di superare tecnicamente e commercialmente le prestazioni convenzionali della tecnologia UV a vapori di mercurio in tale applicazione è probabilmente un campanello d'allarme per il 2021 e oltre. Non solo si prevede che saranno stabilite una sfilza di applicazioni simili a meno di 20 gpm, ma ora ci sono anche sistemi LED UV-C point-of-entry (POE) disponibili in commercio e una serie di sistemi pilota municipali su piccola scala in funzione . La flessibilità ingegneristica e operativa dei LED UV-C li rende una proposta interessante.
Un'altra sorgente di luce UV alternativa che ha attirato molta attenzione è una lampada a scarica di gas a base di eccimeri che produce lunghezze d'onda nell'intervallo di 200 nm, o il cosiddetto "UV lontano". Sebbene non sia una nuova tecnologia, ha attirato l'attenzione da studi che indicano l'esposizione alla sicurezza della pelle umana, che è sempre stata una limitazione della tecnologia UV-C convenzionale nell'intervallo da 250 a 280 nm.
Sebbene queste lampade possano avere applicazioni limitate nelle applicazioni idriche, che tendono ad essere chiuse, sarà interessante vedere se possono aumentare l'efficienza e ridurre i costi, per agire come un'alternativa priva di mercurio alla tecnologia delle lampade UV a scarica di gas.
Come accennato in precedenza, uno dei fattori chiave per l'introduzione della tecnologia UV nel settore dell'acqua e delle acque reflue è l'esistenza di standard, regolamenti e linee guida. Questo in gran parte non esiste per le soluzioni di aria e superficie che applicano l'uso della tecnologia UV, che è diventata in qualche modo il selvaggio west poiché i fornitori hanno cercato soluzioni rapide per mantenere sicuri uffici, spazi pubblici e ambienti personali. Dalla progettazione dell'hardware, alla verifica delle misurazioni e agli standard di convalida, l'industria del trattamento delle acque ha risolto molti problemi attualmente oggetto di riflessione in altri ambienti.
È interessante notare che i fornitori affermati di trattamento delle acque non sembrano aver sfruttato tale vantaggio. Sembra che i produttori di sistemi idrici UV siano rimasti in gran parte all'interno della loro corsia e non si siano espansi nelle applicazioni in aria e in superficie. Perché? Hanno già abbastanza nel loro piatto? Vedono quell'applicazione come una potenziale opportunità a breve termine? Sono abituati a requisiti più severi e si sentono a disagio con un "passo indietro" in termini di verifica del processo?
In ogni caso, l'industria del trattamento delle acque ha molto da offrire. L'Associazione Internazionale degli Ultravioletti (IUVA) è stata una risorsa chiave durante questo periodo, con gruppi di lavoro che hanno prodotto una serie di documenti chiave di istruzione e posizione.
La tecnologia di disinfezione UV è diventata mainstream negli ultimi dieci anni. L'impatto del COVID-19 ha provocato alcune interruzioni a breve termine per il settore, anche se questo può essere visto come un netto positivo. Quindi, possiamo imparare qualcosa dalle condizioni uniche del 2020 e come possiamo usarlo per accelerare l'innovazione?
Abbiamo soluzioni. Abbiamo delle soluzioni davvero valide. Sono migliori di quanto potremmo realizzare. Naturalmente, dovremmo continuare a spingerci avanti per migliorare. Una maggiore efficienza nel controllo dei processi, un'implementazione più intelligente del rilevamento, un maggiore utilizzo di tecnologie come i LED UV-C continueranno ad alzare il livello. Tuttavia, possiamo prevedere un dispiegamento più ampio.
C'è chiaramente una maggiore consapevolezza del controllo delle infezioni tra la popolazione globale e ci sono prove che i governi, le aziende e gli individui investiranno in soluzioni ingegnerizzate che migliorano la sicurezza. Le normative possono avere un impatto positivo sulla diffusione della tecnologia UV. L'aumento della capacità di produzione e le fonti di luce UV alternative abbasseranno i prezzi, rendendola più accessibile. Anche le aziende che stavano già intraprendendo la strada per incorporare la tecnologia UV in prodotti ad alto volume stanno accelerando le loro pipeline di innovazione.
Questo porta alla comunicazione. Per quanto diffuso e tragico sia stato il COVID-19 per la popolazione umana globale, resta il fatto che l'acqua e i servizi igienici lo superano di gran lunga in termini di morte, malattie e impatto economico negativo. Quindi, abbiamo bisogno di affinare costantemente il nostro messaggio al mondo del vero valore dell'acqua. Perché salviamo vite.
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