I LED sono stati un fattore determinante in molte innovazioni tecnologiche e il trattamento delle acque non fa eccezione. Sebbene gli incidenti con lampade al mercurio siano rari quando le lampade sono installate correttamente, i vantaggi dei LED UV-C hanno iniziato a superare la necessità di rimanere con lo status quo.
La luce ultravioletta (UV) ha purificato naturalmente l'acqua per secoli. Con cieli sereni, il nostro sole può inattivare gli agenti patogeni a base d'acqua in almeno sei ore. Cieli nuvolosi o acqua poco chiara causano condizioni imperfette. Queste condizioni consentono ai batteri di crescere e rendono le fonti d'acqua naturali non sicure da usare. Fortunatamente, abbiamo sviluppato diversi tipi di disinfezione dell'acqua, che vanno dai prodotti chimici alle lampade UV. Sebbene questi siano tutti benefici per la salute umana, alcuni sono più benefici per l'ambiente di altri.
La necessità di cambiare
I progressi nella chimica e nella tecnologia hanno portato a molteplici metodi efficaci per purificare l'acqua. Le sostanze chimiche, come il cloro, sono state il primo metodo di disinfezione ampiamente utilizzato e in molti casi rimangono il principale mezzo di purificazione. I trattamenti chimici dissolvono completamente le cellule patogene e, fino al trattamento ultravioletto (UV), erano la migliore opzione disponibile. Tuttavia, ci sono aspetti negativi nell'uso di sostanze chimiche nell'acqua potabile. Possono essere tossici per la vita acquatica, creare sottoprodotti dannosi e non sono efficaci contro tutti gli agenti patogeni (come Cryptosporidium). Le sostanze chimiche utilizzate per la disinfezione sono anche altamente corrosive e possono causare rischi per la sicurezza e l'ambiente durante il trasporto e lo stoccaggio. (NSFC, National Small Flows Clearinghouse)
Sebbene la disinfezione UV sia considerata più sicura dell'uso chimico, tutte le lampade UV convenzionali contengono in genere 20-200 milligrammi di mercurio e sono suscettibili di rottura durante il trasporto, la manipolazione e il funzionamento. Le lampade UV convenzionali trattengono il loro mercurio in forma liquida (più comune nelle lampade a media pressione) o in un amalgama (più comune nelle lampade a bassa pressione e ad alta potenza). Incidenti e procedure improprie aumentano il rischio di esposizione.
Il Programma delle Nazioni Unite per l'ambiente (UNEP) ha avviato la Convenzione di Minamata sul mercurio per proteggere la salute umana e l'ambiente dalle emissioni antropogeniche e dai rilasci di mercurio. L'UNEP ha fissato l'obiettivo di eliminare gradualmente la produzione dal mercurio entro il 2020. Nel 2013, alle organizzazioni e ai governi è stato chiesto di scoraggiare l'uso del mercurio a partire da subito e 127 paesi hanno firmato per ratificare la rimozione di tutto il mercurio entro il 2020. Mentre non è chiaro se le lampade UV per la disinfezione dell'acqua riceveranno un'esenzione da questo regolamento, è chiaro che le alternative dovrebbero essere prese in considerazione attivamente.
LED UV-C per la disinfezione dell'acqua
I LED sono stati in prima linea nelle innovazioni di illuminazione sin dal loro inizio: gli smartphone non esisterebbero senza di loro. Consentono una vita più lunga, tempi di accensione / spegnimento rapidi e un basso consumo energetico. I LED sono stati sviluppati negli ultimi decenni, con i LED UV che sono l'ultima innovazione. Ogni progresso nello spettro luminoso offre nuove possibilità per i LED.
A differenza delle lampade UV convenzionali, i LED non utilizzano mercurio, il che significa che non vi è alcun rischio di contaminare l'acqua se la lampada è installata o rotta in modo improprio. Le lampade convenzionali richiedono anche 5-10 minuti per riscaldarsi alle temperature di disinfezione di picco, mentre i LED UV-C hanno un tempo di avvio di pochi nanosecondi e non hanno limitazioni di accensione / spegnimento, consentendo una disinfezione istantanea e tempi di funzionamento flessibili. Le lampade al mercurio hanno un ciclo di vita limitato di circa un anno e richiedono uno smaltimento speciale, mentre le lampade a LED possono avere intervalli di sostituzione di oltre 10 anni.
Tutti i LED sono noti per il loro basso consumo energetico, e lo stesso vale per i LED UV-C quando utilizzati in un sistema di disinfezione di qualità. Le lampade al mercurio convenzionali richiedono tra 110 e 240 volt per funzionare, mentre i LED richiedono una bassa tensione CC, il che significa che la disinfezione alimentata con un piccolo pannello solare o una batteria è fattibile.
La lunghezza d'onda ideale per inattivare la maggior parte dei batteri è compresa tra 260-270 nm, tuttavia, dipende dai batteri specifici presi di mira. Le lampade al mercurio hanno due opzioni: bassa pressione, che emette 254 nm; e media pressione, che emettono lunghezze d'onda comprese tra 200-300 nm. I LED UV-C hanno lunghezze d'onda selezionabili che consentono di mirare alla lunghezza d'onda di disinfezione più efficiente, non disallineata come con le lampade a bassa pressione o sprecata come con le lampade a media pressione.
Il futuro della purificazione dell'acqua
La tecnologia LED consente di utilizzare il trattamento dell'acqua UV in applicazioni precedentemente non disponibili per le lampade al mercurio convenzionali. Ad esempio, le comunità remote possono facilmente purificare l'acqua con opzioni di energia solare e gli usi mobili sono ora disponibili grazie alla robustezza e alle dimensioni ridotte dei dispositivi LED UV-C. Applicato nel punto di utilizzo, è possibile fornire ulteriore sicurezza all'acqua negli ospedali e nelle strutture di ricerca senza la necessità di serbatoi di stoccaggio. La tecnologia LED UV-C non è solo teorica o in fase concettuale; il Progetto BIOWYSE sta attualmente lavorando su un dispositivo che implementerà LED UV-C per disinfettare l'acqua a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. I dispositivi LED UV-C sono attualmente disponibili e pronti a cambiare il mercato della disinfezione.
I LED sono stati un fattore determinante in molte innovazioni tecnologiche e il trattamento delle acque non fa eccezione. Sebbene gli incidenti con lampade al mercurio siano rari quando le lampade sono installate correttamente, i vantaggi dei LED UV-C hanno iniziato a superare la necessità di rimanere con lo status quo. La tecnologia convenzionale di trattamento ultravioletto ha fornito al mondo un'alternativa al trattamento chimico dell'acqua. Ora, con i progressi nei LED, siamo arrivati alla fase successiva della purificazione dell'acqua.
