Els LEDs han estat un factor determinant en moltes innovacions tecnològiques i el tractament de l’aigua no és una excepció. Tot i que els accidents de làmpades de mercuri són rars quan les làmpades s’instal·len correctament, els beneficis dels LED UV-C han començat a compensar la necessitat de mantenir-se amb l’statu quo.
La llum ultraviolada (UV) purifica l'aigua de forma natural durant segles. Amb un cel clar, el nostre sol pot inactivar els agents patògens a base d’aigua en un mínim de sis hores. El cel ennuvolat o l’aigua poc clara provoquen condicions imperfectes. Aquestes condicions permeten el creixement de bacteris i fan que les fonts d’aigua naturals siguin insegures d’utilitzar. Afortunadament, hem desenvolupat diversos tipus de desinfecció de l’aigua, que van des de productes químics fins a làmpades UV. Tot i que tots són beneficiosos per a la salut humana, alguns són més beneficiosos per al medi ambient que d’altres.
La necessitat del canvi
Els avenços en química i tecnologia han donat lloc a múltiples mètodes eficaços per purificar l'aigua. Els productes químics, com el clor, van ser el primer mètode de desinfecció àmpliament utilitzat i, en molts casos, segueixen sent el principal mitjà de purificació. Els tractaments químics dissolen completament les cèl·lules patògenes i, fins al tractament ultraviolat (UV), van ser la millor opció disponible. No obstant això, hi ha desavantatges en l’ús de productes químics a l’aigua potable. Poden ser tòxics per a la vida aquàtica, crear subproductes nocius i no ser eficaços contra tots els agents patògens (com Cryptosporidium). Els productes químics que s’utilitzen per a la desinfecció també són altament corrosius i poden causar riscos per a la seguretat i el medi ambient durant el transport i l’emmagatzematge. (NSFC, National Small Flows Clearinghouse)
Tot i que la desinfecció UV es considera més segura que l’ús químic, totes les làmpades UV convencionals solen contenir 20-200 mil·ligrams de mercuri i són susceptibles de trencar-se durant el transport, la manipulació i l’operació. Les làmpades UV convencionals mantenen el seu mercuri en forma líquida (més freqüent en llums de mitjana pressió) o en una amalgama (més freqüent en llums de baixa pressió i alta producció). Els accidents i procediments inadequats augmenten el risc d’exposició.
El Programa de les Nacions Unides per al Medi Ambient (PNUMA) va iniciar el Conveni Minamata sobre mercuri per protegir la salut humana i el medi ambient de les emissions antropogèniques i de les emissions de mercuri. El PNUMA ha establert l’objectiu que el mercuri s’eliminés de la producció el 2020. El 2013 es va demanar a les organitzacions i als governs que desincentivessin l’ús del mercuri immediatament i 127 països van signar que ratifiquessin l’eliminació de tot el mercuri per l’any. 2020. Tot i que no està clar si les làmpades UV per a la desinfecció de l’aigua rebran una exempció d’aquesta regulació, és clar que s’han de considerar activament alternatives.
LED UV-C per a la desinfecció de l'aigua
Els LEDs han estat al capdavant de les innovacions d’il·luminació des dels seus inicis: els telèfons intel·ligents no existirien sense ells. Permeten una vida més llarga, temps d’encès / apagat ràpids i un baix consum d’energia. Els LED s’han desenvolupat durant les darreres dècades, sent els LED UV la darrera innovació. Cada avanç en l’espectre de la llum ofereix noves possibilitats per als LED.
A diferència de les làmpades UV convencionals, els LED no utilitzen mercuri, és a dir, no hi ha risc de contaminació de l’aigua si la làmpada no s’instal·la o es trenca de manera incorrecta. Les làmpades convencionals també requereixen de 5 a 10 minuts per escalfar-se fins a les màximes temperatures de desinfecció, mentre que els LED UV-C tenen un temps d’inici d’uns quants nanosegons i no tenen limitacions d’encès / apagat, cosa que permet la desinfecció instantània i els temps de funcionament flexibles. Les làmpades de mercuri tenen un cicle de vida limitat d’aproximadament un any i requereixen una eliminació especial, mentre que les làmpades LED poden tenir intervals de substitució de més de 10 anys.
Tots els LED són coneguts pel seu baix consum d’energia, i el mateix passa amb els LED UV-C quan s’utilitzen en un sistema de desinfecció de qualitat. Les làmpades convencionals de mercuri requereixen entre 110 i 240 volts per funcionar, mentre que els LED requereixen un voltatge continu de baixa tensió, és a dir, és possible la desinfecció alimentada amb un petit panell solar o una bateria.
La longitud d'ona ideal per inactivar la majoria dels bacteris és d'entre 260-270 nm, però depèn dels bacteris específics objectiu. Les làmpades de mercuri tenen dues opcions: baixa pressió, que emet 254 nm; i pressió mitjana, que emeten longituds d'ona compreses entre 200-300 nm. Els LED UV-C tenen longituds d'ona seleccionables que permeten dirigir l'energia a la longitud d'ona de desinfecció més eficient, no desalineades com amb les làmpades de baixa pressió o malgastades com amb les làmpades de mitjana pressió.
El futur de la purificació de l'aigua
La tecnologia LED permet utilitzar el tractament d’aigua UV en aplicacions que abans no estaven disponibles per a les làmpades de mercuri convencionals. Per exemple, les comunitats remotes poden purificar l'aigua fàcilment amb opcions d'energia solar, i els usos mòbils ja estan disponibles a causa de la robustesa i la petita mida dels dispositius LED UV-C. Aplicat en el punt d’ús, es pot proporcionar seguretat addicional a l’aigua en hospitals i instal·lacions de recerca sense necessitat de tancs d’emmagatzematge. La tecnologia LED UV-C no és només teòrica o en fase conceptual; Actualment, el projecte BIOWYSE treballa en un dispositiu que implementarà LED UV-C per desinfectar l'aigua a bord de l'Estació Espacial Internacional. Dispositius LED UV-C actualment estan disponibles i estan preparats per canviar el mercat de la desinfecció.
Els LEDs han estat un factor determinant en moltes innovacions tecnològiques i el tractament de l’aigua no és una excepció. Tot i que els accidents de làmpades de mercuri són rars quan les làmpades s’instal·len correctament, els beneficis dels LED UV-C han començat a compensar la necessitat de mantenir-se amb l’statu quo. La tecnologia convencional de tractament ultraviolat va proporcionar al món una alternativa al tractament químic de l'aigua. Ara, amb els avanços en LEDs, hem arribat a la següent etapa de purificació d’aigua.
