LED-urile au fost un factor definitoriu în multe inovații tehnologice, iar tratarea apei nu face excepție. Deși accidentele lămpii cu mercur sunt rare atunci când lămpile sunt instalate corect, beneficiile LED-urilor UV-C au început să depășească necesitatea de a rămâne cu status quo-ul.
Lumina ultravioletă (UV) purifică în mod natural apa de secole. Cu cer senin, soarele nostru poate inactiva agenții patogeni pe bază de apă în minim șase ore. Cerul înnorat sau apa neclară provoacă condiții imperfecte. Aceste condiții permit bacteriilor să crească și să facă surse naturale de apă nesigure pentru a utiliza. Din fericire, am dezvoltat mai multe tipuri de dezinfecție a apei, de la substanțe chimice la lămpi UV. Deși toate acestea sunt benefice pentru sănătatea umană, unele sunt mai benefice pentru mediu decât altele.
Nevoia de schimbare
Progresele în chimie și tehnologie au dus la mai multe metode eficiente de purificare a apei. Substanțele chimice, cum ar fi clorul, au fost prima metodă de dezinfecție utilizată pe scară largă și, în multe cazuri, rămân principalul mijloc de purificare. Tratamentele chimice dizolvă celulele patogene în întregime și, până la tratamentul cu ultraviolete (UV), au fost cea mai bună opțiune disponibilă. Cu toate acestea, există dezavantaje în ceea ce utilizarea substanțelor chimice în apa potabilă. Ele pot fi toxice pentru viața acvatică, creează produse secundare dăunătoare și nu sunt eficiente împotriva tuturor agenților patogeni (cum ar fi Cryptosporidium) . Substanțele chimice utilizate pentru dezinfecție sunt, de asemenea, foarte corozive și pot provoca riscuri pentru siguranță și mediu în timpul transportului și depozitării. (NSFC, Centrul național de compensare a fluxurilor mici)
Deși dezinfecția UV este considerată mai sigură decât utilizarea chimică, toate lămpile UV convenționale conțin de obicei 20-200 miligrame de mercur și sunt susceptibile la rupere în timpul transportului, manipulării și funcționării. Lămpile UV convenționale își păstrează mercurul fie într-o formă lichidă (mai frecventă în lămpile de presiune medie), fie într-un amalgam (mai frecvent în lămpile de joasă presiune, de înaltă putere). Accidentele și procedurile necorespunzătoare cresc riscul de expunere.
Programul Națiunilor Unite pentru Mediu (UNEP) a inițiat Convenția de la Minamata privind mercurul pentru a proteja sănătatea umană și mediul împotriva emisiilor antropice și a emisiilor de mercur. UNEP a stabilit obiectivul ca mercurul să fie eliminat treptat din producție până în anul 2020. În 2013, organizațiilor și guvernelor li s-a cerut să descurajeze utilizarea mercurului începând imediat, iar 127 de țări au semnat să ratifice eliminarea întregului mercur până în anul 2020. Deși nu este clar dacă lămpile UV pentru dezinfectarea apei vor primi o derogare de la acest regulament, este clar că alternativele ar trebui luate în considerare în mod activ.
LED-uri UV-C pentru dezinfectarea apei
LED-urile au fost în avangarda inovațiilor de iluminat încă de la începuturile lor – smartphone-urile nu ar exista fără ele. Acestea permit o viață mai lungă, timpi rapizi de pornire/oprire și un consum redus de energie. LED-urile au fost dezvoltate în ultimele decenii, LED-urile UV fiind cea mai recentă inovație. Fiecare avansare în spectrul de lumină oferă noi posibilități pentru LED-uri.
Spre deosebire de lămpile UV convenționale, LED-urile nu folosesc mercur, ceea ce înseamnă că nu există riscul contaminării apei dacă lampa este instalată sau spartă necorespunzător. Lămpile convenționale necesită, de asemenea, 5-10 minute pentru a se încălzi până la temperaturi maxime de dezinfecție, în timp ce LED-urile UV-C au un timp de pornire de câteva nanosecunde și nu au limitări de pornire / oprire, permițând dezinfecția instantanee și timpii flexibili de funcționare. Lămpile cu mercur au un ciclu de viață limitat de aproximativ un an și necesită o eliminare specială, în timp ce lămpile cu LED-uri pot avea intervale de înlocuire de peste 10 ani.
Toate LED-urile sunt cunoscute pentru consumul redus de energie și același lucru este valabil și pentru LED-urile UV-C atunci când sunt utilizate într-un sistem de dezinfecție de calitate. Lămpile convenționale cu mercur necesită între 110 și 240 volți pentru a funcționa, în timp ce LED-urile necesită curent continuu de joasă tensiune, ceea ce înseamnă că dezinfecția alimentată cu un panou solar mic sau o baterie este fezabilă.
Lungimea de undă ideală pentru a inactiva majoritatea bacteriei este între 260-270 nm, cu toate acestea, depinde de bacteriile specifice vizate. Lămpile cu mercur au două opțiuni: presiune scăzută, care emit 254 nm; și presiune medie, care emit lungimi de undă între 200-300 nm. LED-urile UV-C au lungimi de undă selectabile care permit ca puterea să fie orientată către cea mai eficientă lungime de undă de dezinfecție, nu nealiniată ca în cazul lămpilor de joasă presiune sau irosită ca în cazul lămpilor de presiune medie.
Viitorul purificării apei
Tehnologia LED permite tratarea apei UV să fie utilizată în aplicații indisponibile anterior pentru lămpile convenționale cu mercur. De exemplu, comunitățile îndepărtate pot purifica cu ușurință apa cu opțiuni de energie solară, iar utilizările mobile sunt acum disponibile datorită robusteții și dimensiunilor mici ale dispozitivelor LED UV-C. Aplicată la punctul de utilizare, se poate asigura o siguranță suplimentară a apei în spitale și instalații de cercetare fără a fi nevoie de rezervoare de stocare. Tehnologia LED UV-C nu este doar teoretică sau într-o etapă de concept; Proiectul BIOWYSE lucrează în prezent la un dispozitiv care va implementa LED-uri UV-C pentru dezinfectarea apei de la bordul Stației Spațiale Internaționale. Dispozitivele LED UV-C sunt disponibile în prezent și gata să schimbe piața de dezinfecție.
LED-urile au fost un factor definitoriu în multe inovații tehnologice, iar tratarea apei nu face excepție. Deși accidentele lămpii cu mercur sunt rare atunci când lămpile sunt instalate corect, beneficiile LED-urilor UV-C au început să depășească necesitatea de a rămâne cu status quo-ul. Tehnologia convențională de tratare a ultravioletelor a oferit lumii o alternativă la tratarea chimică a apei. Acum, odată cu progresele înregistrate în LED-uri, am ajuns la următoarea etapă de purificare a apei.
