Da quando l’11 marzo 2020 l’OMS ha dichiarato ufficialmente il COVID-19 una “pandemia” globale, i paesi di tutto il mondo hanno considerato all’unanimità la disinfezione come la prima linea di difesa per prevenire la diffusione dell’epidemia. Sempre più istituti di ricerca scientifica si sono interessati alla disinfezione mediante irradiazione con lampade ultraviolette (UV): questa tecnologia di disinfezione richiede un intervento manuale minimo, non aumenta la resistenza batterica e può essere eseguita a distanza senza la presenza di persone. Il controllo e l'utilizzo intelligenti sono particolarmente adatti per luoghi pubblici chiusi con elevata densità di folla, lunghi tempi di permanenza e dove è più probabile che si verifichino infezioni crociate. È diventata la corrente principale della prevenzione, sterilizzazione e disinfezione delle epidemie. Per parlare dell'origine delle lampade di sterilizzazione e disinfezione a raggi ultravioletti, dobbiamo iniziare lentamente con la scoperta della luce "ultravioletta".
I raggi ultravioletti sono luce con una frequenza compresa tra 750 THz e 30 PHz alla luce del sole, corrispondente a una lunghezza d'onda tra 400 nm e 10 nm nel vuoto. La luce ultravioletta ha una frequenza più alta della luce visibile e non può essere vista ad occhio nudo. Molto tempo fa, la gente non sapeva che esistesse.
Ritter（Johann Wilhelm Ritter，(1776～1810）
Dopo che il fisico britannico Herschel scoprì nel 1800 i raggi di calore invisibili, i raggi infrarossi, aderendo al concetto della fisica secondo cui "le cose hanno una simmetria a due livelli", il fisico e chimico tedesco Johann Wilhelm Ritter, (1776-1810), scoprì nel 1801 che c'è luce invisibile oltre l'estremità viola dello spettro visibile. Scoprì che una sezione al di fuori dell'estremità viola dello spettro solare poteva sensibilizzare le pellicole fotografiche contenenti bromuro d'argento, scoprendo così l'esistenza della luce ultravioletta. Pertanto Ritter è anche conosciuto come il padre della luce ultravioletta.
I raggi ultravioletti possono essere suddivisi in UVA (lunghezza d'onda da 400 nm a 320 nm, bassa frequenza e onda lunga), UVB (lunghezza d'onda da 320 nm a 280 nm, frequenza media e onda media), UVC (lunghezza d'onda da 280 nm a 100 nm, alta frequenza e onda corta), EUV ( Da 100 nm a 10 nm, frequenza ultra alta) 4 tipi.
Nel 1877, Downs e Blunt riferirono per la prima volta che la radiazione solare può uccidere i batteri nei terreni di coltura, il che aprì anche la porta alla ricerca e all'applicazione della sterilizzazione e disinfezione con raggi ultravioletti. Nel 1878 si scoprì che i raggi ultravioletti della luce solare hanno un effetto sterilizzante e disinfettante. Nel 1901 e nel 1906, gli esseri umani inventarono l'arco di mercurio, una fonte di luce ultravioletta artificiale e lampade al quarzo con migliori proprietà di trasmissione della luce ultravioletta.
Nel 1960 fu confermato per la prima volta il meccanismo di sterilizzazione e disinfezione mediante raggi ultravioletti. Da un lato, quando i microrganismi vengono irradiati dalla luce ultravioletta, l'acido desossiribonucleico (DNA) nella cellula biologica assorbe l'energia dei fotoni ultravioletti e un anello ciclobutilico forma un dimero tra due gruppi timina adiacenti nella stessa catena della molecola di DNA. (dimero di timina). Dopo che il dimero si è formato, la struttura a doppia elica del DNA viene influenzata, la sintesi dei primer dell'RNA si fermerà al dimero e le funzioni di replicazione e trascrizione del DNA saranno ostacolate. D'altra parte, i radicali liberi possono essere generati sotto l'irradiazione ultravioletta, causando la fotoionizzazione, impedendo così ai microrganismi di replicarsi e riprodursi. Le cellule sono più sensibili ai fotoni ultravioletti nelle bande di lunghezza d'onda vicine a 220 nm e 260 nm e possono assorbire in modo efficiente l'energia dei fotoni in queste due bande, impedendo così la replicazione del DNA. La maggior parte della radiazione ultravioletta con una lunghezza d'onda pari o inferiore a 200 nm viene assorbita nell'aria, quindi è difficile diffondersi su lunghe distanze. Pertanto, la principale lunghezza d'onda della radiazione ultravioletta per la sterilizzazione è concentrata tra 200 nm e 300 nm. Tuttavia, i raggi ultravioletti assorbiti al di sotto dei 200 nm decompongono le molecole di ossigeno nell’aria e producono ozono, che svolgerà anche un ruolo nella sterilizzazione e disinfezione.
Il processo di luminescenza attraverso una scarica eccitata di vapori di mercurio è noto fin dall'inizio del XIX secolo: il vapore viene racchiuso in un tubo di vetro e viene applicata una tensione a due elettrodi metallici alle due estremità del tubo, creando così una "arco di luce"”, facendo brillare il vapore. Poiché a quel tempo la trasmittanza del vetro agli ultravioletti era estremamente bassa, non erano state realizzate sorgenti di luce ultravioletta artificiale.
Nel 1904, il Dr. Richard Küch di Heraeus in Germania utilizzò vetro al quarzo di elevata purezza e privo di bolle per creare la prima lampada al mercurio ultravioletta al quarzo, Original Hanau® Höhensonne. Küch è quindi considerato l'inventore della lampada ultravioletta al mercurio e un pioniere nell'uso di fonti di luce artificiale per l'irradiazione umana nella terapia della luce medica.
Da quando nel 1904 apparve la prima lampada al mercurio ultravioletta al quarzo, si cominciò a studiare la sua applicazione nel campo della sterilizzazione. Nel 1907, le lampade ultraviolette al quarzo migliorate furono ampiamente commercializzate come fonte di luce per trattamenti medici. Nel 1910, a Marsiglia, in Francia, il sistema di disinfezione a raggi ultravioletti fu utilizzato per la prima volta nella pratica produttiva del trattamento dell'approvvigionamento idrico urbano, con una capacità di trattamento giornaliera di 200 m3/giorno. Intorno al 1920 si iniziò a studiare gli ultravioletti nel campo della disinfezione dell'aria. Nel 1936, le persone iniziarono a utilizzare la tecnologia di sterilizzazione a raggi ultravioletti nelle sale operatorie degli ospedali. Nel 1937, i sistemi di sterilizzazione a raggi ultravioletti furono utilizzati per la prima volta nelle scuole per controllare la diffusione della rosolia.
A metà degli anni ’60, gli esseri umani iniziarono ad applicare la tecnologia di disinfezione a raggi ultravioletti nel trattamento delle acque reflue urbane. Dal 1965 al 1969, la Ontario Water Resources Commission in Canada ha condotto ricerche e valutazioni sull'applicazione della tecnologia di disinfezione ultravioletta nel trattamento delle acque reflue urbane e sul suo impatto sui corpi idrici riceventi. Nel 1975, la Norvegia ha introdotto la disinfezione con raggi ultravioletti, sostituendo la disinfezione con cloro con sottoprodotti. Sono stati condotti numerosi studi iniziali sull’applicazione della disinfezione ultravioletta nel trattamento delle acque reflue urbane.
Ciò era dovuto principalmente al fatto che gli scienziati dell’epoca si resero conto che il cloro residuo nel processo di disinfezione mediante clorazione ampiamente utilizzato era tossico per i pesci e altri organismi nel corpo idrico ricevente. , ed è stato scoperto e confermato che i metodi di disinfezione chimica come la disinfezione con cloro possono produrre sottoprodotti cancerogeni e di aberrazione genetica come i trialometani (THM). Questi risultati hanno spinto gli esseri umani a cercare un metodo di disinfezione migliore. Nel 1982, un'azienda canadese ha inventato il primo sistema di disinfezione a raggi ultravioletti a canale aperto al mondo.
Nel 1998, Bolton ha dimostrato l’efficacia della luce ultravioletta nel distruggere i protozoi, promuovendo così l’applicazione della tecnologia di disinfezione ultravioletta in alcuni trattamenti di approvvigionamento idrico urbano su larga scala. Ad esempio, tra il 1998 e il 1999, gli impianti di approvvigionamento idrico di Vanhakaupunki e Pitkäkoski a Helsinki, in Finlandia, sono stati rispettivamente rinnovati e sono stati aggiunti sistemi di disinfezione a raggi ultravioletti, con una capacità di trattamento totale di circa 12.000 m3/h; EL a Edmonton, Canada Lo Smith Water Supply Plant ha installato anche impianti di disinfezione a raggi ultravioletti intorno al 2002, con una capacità di trattamento giornaliera di 15.000 m3/h.
Il 25 luglio 2023, la Cina ha promulgato lo standard nazionale "Standard lampada germicida ultravioletta numero GB 19258-2003". Il nome standard inglese è: lampada germicida ultravioletta. Il 5 novembre 2012, la Cina ha promulgato lo standard nazionale "Lampade germicide ultraviolette a catodo freddo standard numero GB/T 28795-2012". Il nome standard inglese è: Lampade germicide ultraviolette a catodo freddo. Il 29 dicembre 2022, la Cina ha promulgato lo standard nazionale "Valori limite di efficienza energetica e livello di efficienza energetica standard: numero di reattori per lampade a scarica di gas per illuminazione generale: GB 17896-2022", nome inglese dello standard: Valori minimi consentiti di efficienza energetica ed energia i gradi di efficienza degli alimentatori per lampade a scarica di gas per illuminazione generale saranno implementati dal 1° gennaio 2024.
Allo stato attuale, la tecnologia di sterilizzazione a raggi ultravioletti si è sviluppata in una tecnologia di disinfezione sicura, affidabile, efficiente ed ecologica. La tecnologia di sterilizzazione a raggi ultravioletti sostituisce gradualmente i tradizionali metodi di disinfezione chimica e diventa la tecnologia di disinfezione a secco tradizionale. È stato ampiamente utilizzato in vari campi in patria e all'estero, come il trattamento dei gas di scarico, il trattamento dell'acqua, la sterilizzazione delle superfici, la sterilizzazione dell'aria, ecc.
Orario di pubblicazione: 08-dic-2023