Una descripción general de los avances en luz ultravioleta y el futuro de la tecnología
La tecnología de luz ultravioleta (UV) para la desinfección ha visto un gran interés en 2020. La evidencia de que la luz UV se puede implementar para el tratamiento del aire y las superficies a gran escala para inactivar el SARS-CoV-2 (el virus que causa el COVID-19) es nuevo para muchos y nada sorprendente para aquellos que ya trabajan con la tecnología.
El concepto es simple. Los fotones UV penetran en la pared celular para alterar el ADN y hacer que el patógeno quede inactivo o incapaz de replicarse. Estos fotones son producidos por lámparas especializadas y configurados en diferentes sistemas de entrega según la aplicación: aire, superficie o agua.
Se pueden ver ejemplos de estas tres aplicaciones desde principios del siglo XX; sin embargo, el uso comercial generalizado de UV como tecnología de desinfección realmente comenzó en la década de 1970, con un gran crecimiento en las aplicaciones de agua y aguas residuales en las décadas de 1990 y 2000.
Las áreas de crecimiento clave iniciales fueron el agua potable en Alemania y Austria y las aguas residuales en los EE. UU. Los impulsores del crecimiento incluyeron la necesidad reducida de aditivos químicos con el riesgo de generación de subproductos relacionados, ausencia de resistencia a patógenos (p.criptosporidioes difícil de inactivar con tratamiento químico) y facilidad de operación.
La tecnología ultravioleta ahora se ha establecido como una herramienta de desinfección clave a nivel mundial en una amplia gama de aplicaciones de agua y aguas residuales, y con ella existe una cadena de suministro establecida de fabricantes de componentes y sistemas, junto con (en su mayoría) regulaciones claras sobre el diseño y la operación de la tecnología. Ha habido nuevas áreas de crecimiento en atención médica, procesamiento de alimentos y reutilización de agua en los últimos años, aunque en general UV ha experimentado una trayectoria de crecimiento agradable con el tiempo.
La aparición de COVID-19 en 2020 ha trastornado un poco el carro de manzanas UV. El interés técnico y comercial de grandes corporaciones y empresarios ha inundado el espacio de aplicaciones. Algunos ya han estado trabajando con tecnología UV y han ampliado su rango de aplicaciones para abordar específicamente los problemas relacionados con COVID-19. Otros ingresaron al mercado desde aplicaciones adyacentes, como proveedores de iluminación general que buscaban implementar fuentes de luz ultravioleta en los productos. Sin embargo, otros, a menudo como resultado de quedar desempleados o subempleados, se han interesado en brindar soluciones completamente fuera del espacio.
Este cambio rápido ha puesto a prueba las cadenas de suministro en detrimento de los intereses existentes en el tratamiento del agua. En particular, la fabricación de lámparas UV de vapor de mercurio especializadas ha visto un aumento masivo en la demanda, lo que ha llevado a plazos de entrega más largos y precios más altos.
Estas lámparas generalmente requieren un reemplazo anual, por lo que, suponiendo que los productos relacionados con COVID-19 funcionen en el futuro previsible, esta situación continuará hasta que aumente la capacidad de fabricación. Por el contrario, si la demanda cae en 2021 y más allá, ¿se convertirá el exceso de capacidad en un problema inverso? Sólo el tiempo dirá.
Las fuentes de luz alternativas, como los LED UV-C y las lámparas UV basadas en Excimer, surgieron como alternativas mucho antes de 2020. Sin embargo, en parte relacionadas con las limitaciones de suministro y en parte debido a una gama más amplia de usos de aplicaciones, han acelerado el crecimiento.
Estas fuentes de luz alternativas, en particular los LED UV-C, comenzaron a beneficiarse de aumentos significativos en la escala de fabricación y, junto con una tendencia de mayor rendimiento, finalmente se están implementando en productos comerciales a gran escala.
AquiSense Technologies de Kentucky anunció recientemente un importante contrato de suministro con Mitsubishi Electric Corp. de Japón para el suministro de un producto LED UV-C a medida para desinfectar aguas grises en una aplicación residencial que se estima superará las 100 000 unidades por año.
La capacidad de la tecnología LED UV-C para superar técnica y comercialmente a la tecnología de vapor de mercurio UV convencional en una aplicación de este tipo es probablemente un indicador para 2021 y más allá. No solo se prevé que se establezca una gran cantidad de aplicaciones similares de menos de 20 gpm, sino que ahora también hay sistemas LED UV-C de punto de entrada (POE) disponibles comercialmente y una serie de sistemas piloto municipales a pequeña escala en funcionamiento. . La ingeniería y la flexibilidad operativa de los LED UV-C los convierten en una propuesta atractiva.
Otra fuente de luz ultravioleta alternativa que ha llamado mucho la atención es una lámpara de descarga de gas basada en excimer que produce longitudes de onda en el rango de 200 nm, o el llamado “Far-UV”. Aunque no es una tecnología nueva, ha llamado la atención de los estudios que indican la exposición segura de la piel humana, que siempre ha sido una limitación de la tecnología UV-C convencional en el rango de 250 a 280 nm.
Si bien estas lámparas pueden tener aplicaciones limitadas en aplicaciones de agua, que tienden a estar encerradas, será interesante ver si pueden aumentar la eficiencia y reducir el costo, para actuar como una alternativa libre de mercurio a la tecnología de lámparas UV de descarga de gas.
Como se mencionó anteriormente, uno de los impulsores clave para el establecimiento de la tecnología UV dentro de la industria del agua y las aguas residuales es la existencia de normas, reglamentos y directrices. En gran medida, esto no existe para las soluciones de aire y superficie que aplican el uso de la tecnología UV, que se ha convertido de alguna manera en el salvaje oeste, ya que los proveedores han buscado soluciones rápidas para mantener seguros las oficinas, los espacios públicos y los entornos personales. Desde el diseño de hardware hasta los estándares de verificación y validación de mediciones, la industria de tratamiento de agua ha resuelto muchos problemas que actualmente se plantean en otros círculos.
Es interesante que los proveedores establecidos de tratamiento de agua no parecen haber capitalizado esa ventaja. Parece que los fabricantes de sistemas de agua UV se han mantenido en gran medida dentro de su carril y no se han expandido a aplicaciones de aire y superficie. ¿Porqué es eso? ¿Ya tienen suficiente en su plato? ¿Ven esa aplicación como una oportunidad potencial a corto plazo? ¿Están acostumbrados a requisitos más estrictos y se sienten incómodos con un "paso hacia atrás" en términos de verificación de procesos?
En cualquier caso, la industria del tratamiento del agua tiene mucho que ofrecer. La Asociación Internacional de Ultravioleta (IUVA) ha sido un recurso clave durante este tiempo, con grupos de trabajo que produjeron una serie de documentos educativos y de posición clave.
La tecnología de desinfección UV se ha generalizado en la última década. El impacto de COVID-19 resultó en una interrupción a corto plazo en la industria, aunque esto puede verse como un resultado neto positivo. Entonces, ¿podemos aprender algo de las condiciones únicas de 2020 y cómo podemos usar eso para acelerar la innovación?
Tenemos soluciones. Tenemos algunas soluciones realmente buenas. Son mejores de lo que podríamos darnos cuenta. Por supuesto, debemos seguir avanzando para mejorar. El aumento de la eficiencia en el control de procesos, el despliegue más inteligente de la detección y el mayor uso de tecnologías como los LED UV-C seguirán elevando el listón. Sin embargo, podemos imaginar un despliegue más amplio.
Claramente, existe una mayor conciencia sobre el control de infecciones entre la población mundial y hay evidencia de que los gobiernos, las corporaciones y las personas invertirán en soluciones de ingeniería que mejoren la seguridad. Las regulaciones pueden tener un impacto positivo en el despliegue de la tecnología UV. El aumento de la capacidad de fabricación y las fuentes de luz ultravioleta alternativas reducirán los precios, haciéndolo más accesible. Las corporaciones que ya estaban tomando el camino de incorporar tecnología UV en productos de gran volumen también están acelerando sus proyectos de innovación.
Esto conduce a la comunicación. A pesar de lo extendido y trágico que ha sido el COVID-19 para la población humana mundial, el hecho es que el agua y el saneamiento lo superan con creces en términos de muerte, enfermedad e impacto económico negativo. Por lo tanto, necesitamos refinar constantemente nuestro mensaje al mundo sobre el verdadero valor del agua. Porque salvamos vidas.
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