S. Macchioni (HIKARI SRL); R. Canzian (FAIRWIND SRL)

Indice
1- Cos’è e come funziona la disinfezione UV
2- Ambiti di applicazione
3- Precauzioni generali
4- Conclusioni


1- Che cosa sono i raggi ultravioletti (UV)?
I raggi ultravioletti (UV) sono una forma di radiazione invisibile all’occhio umano.
Rappresentano la porzione dello spettro elettromagnetico situata tra i raggi X e la luce visibile. Il sole emette raggi ultravioletti, che tuttavia vengono per la maggior parte assorbiti dallo strato di ozono dell’atmosfera.

Una proprietà unica dei raggi UV è che un particolare intervallo delle rispettive lunghezze
d’onda, quelle comprese tra 200 e 300 nanometri (miliardesimi di metro) meglio definite banda UV-C, è classificata come germicida e virucida, ovvero è in grado di inattivare microrganismi quali batteri, virus e protozoi.

Questa caratteristica ha consentito l’adozione su vasta scala dei raggi UV-C come metodo di disinfezione e sanificazione contro microrganismi nocivi rispettoso dell’ambiente, privo di sostanze chimiche e altamente efficace.

 


A differenza degli approcci chimici alla disinfezione, l’irradiazione UV-C determina una rapida ed efficace inattivazione dei microrganismi mediante un processo fisico.
All’interno di questo intervallo di lunghezze d’onda, la luce UV può penetrare nelle cellule dei microrganismi e interrompere il loro DNA, eliminando così la loro capacità di moltiplicarsi e causare malattie.
Possiamo vedere dalle immagini di seguito, la rappresentazione di come avviene l’azione della radiazione sui batteri e virus. La risposta alla radiazione UV-C tra i 250 e i 280 nm può essere differente in base al tipo di batterio o virus. Organismi maggiormente necessitano dosaggi superiori per la loro attivazione.

 

Efficacia antivirale di diverse basse dosi di luce UVC profondo a 222 nm. Immagini fluorescenti tipiche delle cellule epiteliali MDCK infette dal virus dell’influenza A (H1N1). I virus sono stati esposti in forma aerosolizzata nella camera di irradiazione a dosi di 0, 0,8, 1,3 o 2,0 mJ / cm 2 di luce UVC lontana da 222 nm. Cellule infette fluorescono verde (blu = colorante nucleare DAPI; verde = Alexa Fluor-488 coniugato con anticorpo anti-influenza A). Le immagini sono state acquisite con un obiettivo 40.

 

La quantità di luce UV applicata in un determinato periodo per disinfettare un’area specifica è chiamata dose UV. La dose UV è una funzione dell’intensità della luce UV e del tempo di esposizione. Il parametro è comunemente misurato in mJ / cm2 e varia significativamente tra i diversi germi.

Dobbiamo anche definire la differenza tra i processi di disinfezione e sterilizzazione. La disinfezione comporta una riduzione del numero di agenti patogeni invece di uccidere tutti i microrganismi azione che avviene durante la sterilizzazione. I progettisti di sistemi UV di solito tendono ad avere un certo obiettivo per l’efficacia germicida, che viene misurata come riduzione logaritmica dei germi, ovvero 1 log = 90%, 2 log = 99%, 3 log = 99,9%, ecc.

L’elenco completo dei requisiti di dosaggio per l’inattivazione di 4 log di vari batteri, protozoi, virus e alghe è pubblicato in questa recensione da IUVA (International Ultraviolet Association).[1]

Ad oggi le sorgenti che producono questa tipologia di radiazione nella banda tra i 200 e i 400 nm, sono principalmente le lampade a scarica e i LED UV.

Le prime, storicamente più diffuse, trovano ampio utilizzo nella disinfezione delle acque e negli ambienti medicali per l’aria e le superfici. Sono di facile implementazione e necessitano di apposito alimentatore a garanzia del corretto funzionamento, non si possono dimmerare e la loro vita utilie è funzione delle ore di lavoro e del numero di cicli di accensione/spegnimento ai quali sono sottoposte.

La tecnologia LED, pur non presentando ancora elevata efficienza nella banda UV-C (un led da 1W elettrico fornisce circa 25mW di radiazione UV-C), si sta rilevando molto interessante per le sopracitate azioni germicide, con un trend simile a quanto visto per li mercato dei led con spettro nel visibile. I vantaggi di questa tecnologia sono la flessibilità di utilizzo derivante dalle dimensioni ridotte di ingombro e dalla possibilità di dimmerazione e il numero di ore di vita che risulta essere leggermente più lungo delle antagoniste, ma svincolato dai cicli di accensione/spegnimento.

2- Ambiti di applicazione

L’UV-C trova applicazione per la sanificazione nei seguenti ambiti:

• sanificazione dell’acqua
– purificatori d’acqua, produzione del ghiaccio, umidificatori…

• sanificazione dell’aria
– condizionatori, ricircolatori dell’aria…

• sanificazione delle superfici
– sale operatorie, ambiti medicali.
– aree di preparazione del cibo, superfici delle toilette, spogliatoi…
– piccoli oggetti attraverso appositi contenitori

L’International Ultraviolet Association (IUVA) ritiene che le tecnologie di disinfezione UV possano svolgere un ruolo in un approccio a barriera multipla per ridurre la trasmissione del virus che causa COVID-19, SARS-CoV-2, sulla base dei dati attuali sulla disinfezione e delle prove empiriche. L’UV è un noto disinfettante per aria, acqua e superfici che può aiutare a mitigare il rischio di contrarre un’infezione a contatto con il virus COVID-19 se applicato correttamente. “La IUVA ha riunito i principali esperti di tutto il mondo per sviluppare una guida sull’uso efficace della tecnologia UV, come misura di disinfezione, per contribuire a ridurre la trasmissione del virus COVID-19. Fondata nel 1999, la IUVA è una organizzazione non profit dedicata al il progresso delle tecnologie a ultravioletti per aiutare a risolvere i problemi di salute pubblica e ambientali “, afferma il Dr. Ron Hofmann.[2]

3- Precauzioni generali

A fronte degli indubbi e dimostrati effetti germicidi della radiazione UV-C, la progettazione di apparecchi di sanificazione/igienizzazione con emissione UV-C necessita di particolare attenzione in fase di progettazione per evitare danni a organismi viventi e materiali presenti nell’ambiente.

Ricordiamo, infatti, che esiste già una norma di riferimento che regola le emissioni UV per la sicurezza: IEC/EN 62471 for the Eye Safety Regulation for UV source

Di seguito alcune immagini che evidenziano l’effetto e l’azione sulle parti sensibili del corpo umano (occhio/pelle) che possono esser intaccate dalla radiazione UV-C.[3]

 

 

4- Conclusioni 

Nei paragrafi precedenti abbiamo riportato una breve sintesi di una tematica molto vasta e complessa e vogliamo concludere il presente articolo con l’invito a porre la massima attenzione nella realizzazione di apparecchiature che sfruttano queste tecnologie.

In particolare l’esplosione della pandemia COVID-19 ha visto il prolificare sul mercato di informazioni e prodotti, a volte confusi e superficiali sulla tecnologia UV-C, non basta adottare una sorgente UV-C e integrarla all’interno di un prodotto per ottenere un’azione sanificante o la disinfezione di qualcosa. Vanno chiariti in fase di specifica di progetto il livello dell’efficacia germicida che si vuole raggiungere e il tipo di utilizzo dell’applicazione, al fine di consentire un corretto dimensionamento della quantità di radiazione UV necessaria. Vanno verificati tutti i materiali che compongono il prodotto, in quanto molte materie plastiche sono sensibili alla radiazione UV e possono deteriorarsi velocemente. Non per ultimo non va trascurato l’aspetto della sicurezza, in particolare dell’utilizzatore del dispositivo e di chi si può trovare nelle vicinanze, in quanto l’uso di sorgenti UV-C è estremamente pericoloso per qualsiasi essere vivente.

Con questo, e con gli articoli che seguiranno, vogliamo contribuire a diffondere una maggiore consapevolezza sull’utilizzo della tecnologia UV-C per la realizzazione di dispositivi effettivamente utili ad una migliore qualità di vita negli ambienti del lavoro e nella vita delle persone, onde evitare di creare maggiori danni rispetto ai benefici, alle persone e all’ambiente, nonché di creare inutili sprechi.


Autori

La nota tecnica è stata redatta da Sergio Macchioni della società Hikari Srl, Ronnie Canzian della società Fairwind Srl. La nota è stata approvata dal Comitato di Gestione della Rete di Imprese Luce in Veneto.

Per maggiori informazioni info@luceinveneto.com.

Referenze e Bibliografia

 [1]

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:EM_Spectrum_Properties_edit.svg

https://www.astroparticelle.it/radiazione-alpina.asp

https://www.nature.com/articles/s41598-018-21058-w/figures/1

[2]

https://www.iuva.org/

[3]

https://www.portaleagentifisici.it/filemanager/userfiles/DOCUMENTAZIONE/ROA_DOCUMENTAZIONE/report_paf_roa_2_04_2015_UVC.pdf?lg=IT

http://www.fisica.unina.it/documents/12375590/13725490/115_IossaT_23-03-2018.pdf/e66e252a-a4f6-49a3-a39d-1e72f83ba931

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