LEDit ovat olleet ratkaiseva tekijä monissa teknologisissa innovaatioissa, eikä vedenkäsittely ole poikkeus. Vaikka elohopealampputapaturmat ovat harvinaisia, kun lamput on asennettu oikein, UV-C-LEDien edut ovat alkaneet olla suuremmat kuin tarve pysyä vallitsevassa tilanteessa.
Ultravioletti (UV) on ollut luonnostaan puhdistava vesi vuosisatojen ajan. Kirkkaalla taivaalla aurinkomme voi inaktivoida vesipohjaiset taudinaiheuttajat vähintään kuudessa tunnissa. Pilvinen taivas tai epäselvä vesi aiheuttaa epätäydellisiä olosuhteita. Nämä olosuhteet mahdollistavat bakteerien kasvun ja tekevät luonnollisista vesilähteistä vaarallisia käyttää. Onneksi olemme kehittäneet useita veden desinfiointityyppejä aina kemikaaleista UV -lamppuihin. Vaikka nämä kaikki ovat hyödyllisiä ihmisten terveydelle, jotkut ovat ympäristöystävällisempiä kuin toiset.
Muutoksen tarve
Kemian ja tekniikan kehitys on johtanut useisiin tehokkaisiin menetelmiin veden puhdistamiseksi. Kemikaalit, kuten kloori, olivat ensimmäinen laajalti käytetty desinfiointimenetelmä, ja monissa tapauksissa ne ovat edelleen ensisijainen puhdistuskeino. Kemialliset käsittelyt liuottavat taudinaiheuttajasolut kokonaan, ja ultravioletti (UV) -hoitoon asti olivat paras käytettävissä oleva vaihtoehto. Kemikaalien käytössä juomavedessä on kuitenkin haittoja. Ne voivat olla myrkyllisiä vesieliöille, luoda haitallisia sivutuotteita eivätkä ole tehokkaita kaikkia taudinaiheuttajia (kuten Cryptosporidiumia) vastaan. Desinfiointiin käytetyt kemikaalit ovat myös erittäin syövyttäviä ja voivat aiheuttaa turvallisuus- ja ympäristöriskejä kuljetuksen ja varastoinnin aikana. (NSFC, National Small Flows Clearinghouse)
Vaikka UV-desinfiointia pidetään turvallisempana kuin kemiallista käyttöä, kaikki perinteiset UV-lamput sisältävät tyypillisesti 20-200 milligrammaa elohopeaa ja ovat alttiita murtumiselle kuljetuksen, käsittelyn ja käytön aikana. Perinteiset UV -lamput pitävät elohopeansa joko nestemäisessä muodossa (yleisempiä keskipainelampuissa) tai amalgaamissa (yleisempi matalapaineisissa, suuritehoisissa lampuissa). Onnettomuudet ja väärät menettelyt lisäävät altistumisriskiä.
YK: n ympäristöohjelma (UNEP) aloitti elohopeaa koskevan Minamatan yleissopimuksen ihmisten terveyden ja ympäristön suojelemiseksi ihmisperäisiltä päästöiltä ja elohopean päästöiltä. UNEP on asettanut tavoitteeksi, että elohopean tuotanto lopetetaan vuoteen 2020 mennessä. Vuonna 2013 järjestöjä ja hallituksia pyydettiin estämään elohopean käyttö heti, ja 127 maata allekirjoitti ratifioivan kaiken elohopean poistamisen vuoteen mennessä. 2020. Vaikka on epäselvää, saavatko veden desinfiointiin tarkoitetut UV -lamput poikkeuksen tästä asetuksesta, on selvää, että vaihtoehtoja olisi harkittava aktiivisesti.
UV-C-LEDit veden desinfiointiin
LEDit ovat olleet valaistusinnovaatioiden eturintamassa alusta lähtien - älypuhelimia ei olisi ilman niitä. Ne mahdollistavat pidemmän käyttöiän, nopeat päälle/pois -ajat ja alhaisen virrankulutuksen. LED -valoja on kehitetty viime vuosikymmeninä, ja UV -LEDit ovat viimeisin innovaatio. Jokainen valospektrin kehitys tarjoaa uusia mahdollisuuksia LED -valolle.
Toisin kuin perinteiset UV -lamput, LEDit eivät käytä elohopeaa, joten veden saastumisvaaraa ei ole, jos lamppu on asennettu väärin tai rikki. Perinteiset lamput vaativat myös 5-10 minuutin lämpenemisen desinfioinnin huippulämpötiloihin, kun taas UV-C-LEDien käynnistymisaika on muutama nanosekunti ja niillä ei ole päälle/pois-rajoituksia, mikä mahdollistaa välittömän desinfioinnin ja joustavat käyttöajat. Elohopealamppujen elinkaari on rajoitettu noin vuoden ja ne vaativat erityistä hävittämistä, kun taas LED -lamppujen vaihtoväli voi olla yli 10 vuotta.
Kaikki LEDit tunnetaan alhaisesta energiankulutuksestaan, ja sama koskee UV-C-LED-valoja, kun niitä käytetään laadukkaassa desinfiointijärjestelmässä. Perinteiset elohopealamput tarvitsevat 110–240 volttia toimiakseen, kun taas LEDit vaativat matalajännitteistä tasavirtaa, mikä tarkoittaa, että desinfiointi pienellä aurinkopaneelilla tai akulla on mahdollista.
Ihanteellinen aallonpituus useimpien bakteerien inaktivoimiseksi on välillä 260-270 nm, mutta se riippuu kohdennetuista bakteereista. Elohopealampuilla on kaksi vaihtoehtoa: matalapaine, joka säteilee 254 nm; ja keskipainetta, jotka säteilevät aallonpituuksia välillä 200-300 nm. UV-C-LEDeillä on valittavissa olevat aallonpituudet, joiden avulla teho voidaan kohdistaa tehokkaimmalle desinfiointiaallonpituudelle, ei väärin, kuten matalapainelamppujen kanssa tai hukkaan kuten keskipainelamppujen kanssa.
Vedenpuhdistuksen tulevaisuus
LED -tekniikka mahdollistaa UV -vedenkäsittelyn käytön sovelluksissa, joita ei aiemmin ollut saatavilla tavanomaisille elohopealampuille. Esimerkiksi etäyhteisöt voivat puhdistaa veden helposti aurinkovoimalla, ja mobiilikäyttö on nyt saatavilla UV-C-LED-laitteiden kestävyyden ja pienen koon vuoksi. Käyttöpaikalla käytettäessä sairaaloiden ja tutkimuslaitosten vedelle voidaan tarjota lisäturvallisuutta ilman varastosäiliöitä. UV-C-LED-tekniikka ei ole vain teoreettinen tai konseptivaiheessa; theBIOWYSE-projekti työskentelee parhaillaan laitteen parissa, joka toteuttaa UV-C-LEDit desinfioimaan veden kansainvälisellä avaruusasemalla. UV-C-LED-laitteet ovat tällä hetkellä saatavilla ja valmiita muuttamaan desinfiointimarkkinoita.
LEDit ovat olleet ratkaiseva tekijä monissa teknologisissa innovaatioissa, eikä vedenkäsittely ole poikkeus. Vaikka elohopealampputapaturmat ovat harvinaisia, kun lamput on asennettu oikein, UV-C-LEDien edut ovat alkaneet olla suuremmat kuin tarve pysyä vallitsevassa tilanteessa. Perinteinen ultraviolettikäsittelytekniikka tarjosi maailmalle vaihtoehdon kemialliselle vedenkäsittelylle. Nyt LEDien edistymisen myötä olemme tulleet seuraavaan vedenpuhdistusvaiheeseen.
