LED so bile dejavnik, ki opredeljuje številne tehnološke inovacije, in obdelava vode ni izjema. Čeprav so nesreče živosrčne svetilke redke, ko so svetilke pravilno nameščene, so prednosti UV-C LED-jev začele odtehtati, da je treba ostati s stanjem quo.
Ultravijolična (UV) svetloba že stoletja naravno prečišča vodo. Z jasnim nebom lahko naše sonce v najmanj šestih urah inaktivira patogene na vodni osnovi. Oblačno nebo ali nejasna voda povzroča nepopolne razmere. Ti pogoji omogočajo, da bakterije rastejo in da naravni viri vode niso primerni za uporabo. Na srečo smo razvili več vrst razkuževanja vode, ki segajo od kemikalij do UV svetilk. Čeprav so vse te koristne za zdravje ljudi, so nekatere bolj okoljsko koristne od drugih.
Potrebe po spremembi
Napredek v kemiji in tehnologiji je povzročil več učinkovitih metod za čiščenje vode. Kemikalije, kot je klor, so bile prva široko uporabljena metoda razkuževanja in v mnogih primerih ostajajo primarno sredstvo za čiščenje. Kemična zdravljenja raztopijo patogene celice v celoti in do ultravijolično (UV) zdravljenje, so bili najboljša razpoložljiva možnost. Vendar pa so na voljo tudi neusmiljene sestavine za uporabo kemikalij v pitni vodi. Lahko so strupeni za vodno življenje, ustvarjajo škodljive strupene tvorbe in niso učinkoviti proti vsem patogenom (kot je Cryptosporidium) . Kemikalije, ki se uporabljajo za razkuževanje, so tudi zelo jedke in lahko povzročijo varnost in okoljska tveganja med prevozom in skladiščenjem. (NSFC, National Small Flows Clearinghouse)
Čeprav UV razkuževanje velja za varnejšo od kemične uporabe, vse običajne UV svetilke običajno vsebujejo 20-200 miligramov živega srebra in so dovzetne za lom med prevozom, ravnanjem in delovanjem. Običajne UV svetilke imajo živo srebro bodisi v tekoči obliki (pogostejše pri srednjetlačne svetilke) bodisi v amalgamu (pogostejše pri nizkotlačne, visoko izhodne svetilke). Nesreče in nepravilni postopki povečujejo tveganje izpostavljenosti.
Okoljski program Združenih narodov (UNEP) je začel Konvencijo Minamata o živem srebrom za zaščito zdravja ljudi in okolja pred antropogenimi emisijami in izpusti živega srebra. UNEP je določila cilj, da živo srebro do leta 2020 postopno izstopi iz proizvodnje. Leta 2013 so od organizacij in vlad zahtevali, da odvrnejo uporabo živega srebra, ki se začne takoj, 127 držav pa je podpisalo, da bo do leta 2020 ratificiralo odstranitev vsega živega srebra. Čeprav ni jasno, ali bodo UV svetilke za razkuževanje vode prejele izvzetje iz te uredbe, je jasno, da je treba aktivno preučiti alternative.
UV-C LED-ji za razkuževanje vode
LED so že od začetka na čelu svetlobnih inovacij – pametni telefoni brez njih ne bi obstajali. Omogočajo daljše življenje, hiter čas vklopa/izklopa in majhno porabo energije. V zadnjih nekaj desetletjih so se razvile LED-e, pri tem pa so UV-LED najnovejše inovacije. Vsak napredek v svetlobnem spektru ponuja nove možnosti za LED.
Za razliko od običajnih UV svetilk, LED ne uporablja živega srebra, kar pomeni, da ni tveganja za onesnaženje vode, če je svetilka nepravilno nameščena ali pokvarjena. Običajne svetilke zahtevajo tudi 5-10 minut, da se ogrejejo do vrha dezinfekcije temperature, medtem ko imajo UV-C LED-ji čas začetka nekaj nanosekundov in brez omejitev vklopa/izklopa, kar omogoča takojšnjo dezinfekcijo in prilagodljiv čas teka. Živosvreče svetilke imajo omejen življenjski cikel približno eno leto in zahtevajo posebno odstranjevanje, led svetilke pa imajo lahko nadomestne intervale nad 10 let.
Vse LED so znane po nizki porabi energije, enako velja tudi za UV-C LED pri uporabi v sistemu za razkuževanje kakovosti. Običajne živosrebne svetilke zahtevajo od 110 do 240 voltov za delovanje, LED pa nizkonapetostne DC, kar pomeni, da je razkuževanje, ki se napaja z majhno sončno ploščo ali baterijo, izvedljivo.
Idealna valovna dolžina za inaktiviranje večine bakterij je med 260-270 nm, vendar je odvisna od specifičnih bakterij, ki so usmerjene. Živosrijev sijalke imajo dve možnosti: nizek tlak, ki oddajajo 254 nm; in srednji tlak, ki oddaja valovne dolžine med 200-300 nm. UV-C LED-ji imajo izbirne valovne dolžine, ki omogočajo, da je moč usmerjena na najučinkovitejšo valovno dolžino razkuževanja, ki ni neslana kot pri nizkotlačne svetilke ali zasukana kot pri srednjetlačne svetilke.
Prihodnost očiščenja vode
LED tehnologija omogoča uporabo UV vode v aplikacijah, ki prej niso na voljo za običajne živosrčni sijalke. Oddaljene skupnosti lahko na primer enostavno očistijo vodo z možnostmi sončne energije, mobilne uporabe pa so zdaj na voljo zaradi neusmiljene in majhne velikosti UV-C LED naprav. Na mestu uporabe se lahko zagotovi dodatna varnost vode v bolnišnicah in raziskovalnih objektih brez potrebe po skladiščnih rezervoarjih. UV-C LED tehnologija ni le teoretična ali v konceptni fazi; projekt BIOWYSE trenutno deluje na napravi, ki bo izvajala UV-C-JEV-e za razkuževanje vode na mednarodni vesoljski postaji. UV-C LED naprave so trenutno na voljo in pripravljene za spremembo trga razkuževanja.
LED so bile dejavnik, ki opredeljuje številne tehnološke inovacije, in obdelava vode ni izjema. Čeprav so nesreče živosrčne svetilke redke, ko so svetilke pravilno nameščene, so prednosti UV-C LED-jev začele odtehtati, da je treba ostati s stanjem quo. Konvencionalna ultravijolična tehnologija obdelave je svetu zagotovila alternativo kemični obdelavi vode. Z napredkom v LED smo prišli v naslednjo fazo prečišcenja vode.
