LED diode bile su odlučujući faktor u mnogim tehnološkim inovacijama, a pročišćavanje vode nije iznimka. Iako su nesreće sa živinim lampama rijetke kada su svjetiljke ispravno instalirane, prednosti UV-C LED dioda počele su nadmašivati potrebu da se ostane pri statusu quo.
Ultraljubičasto (UV) svjetlo stoljećima prirodno čisti vodu. S vedrim nebom, naše sunce može deaktivirati patogene na vodenoj bazi najmanje šest sati. Oblačno nebo ili nejasna voda uzrokuju nesavršene uvjete. Ovi uvjeti omogućuju rast bakterija i čine prirodne izvore vode nesigurnima za upotrebu. Srećom, razvili smo nekoliko vrsta dezinfekcije vode, od kemikalija do UV svjetiljki. Iako su svi oni korisni za ljudsko zdravlje, neki su ekološki korisniji od drugih.
Potreba za promjenom
Napredak kemije i tehnologije rezultirao je više učinkovitih metoda pročišćavanja vode. Kemikalije, poput klora, bile su prva široko korištena metoda dezinfekcije i u mnogim slučajevima ostaju primarno sredstvo pročišćavanja. Kemijski tretmani potpuno otapaju stanice patogena i, sve do ultraljubičastog (UV) tretmana, bili su najbolja dostupna opcija. Međutim, postoje nedostaci u korištenju kemikalija u vodi za piće. Mogu biti otrovni za vodene organizme, stvarati štetne nusprodukte i nisu učinkoviti protiv svih patogena (poput kriptosporidija). Kemikalije koje se koriste za dezinfekciju također su vrlo korozivne i mogu uzrokovati sigurnosne i okolišne rizike tijekom transporta i skladištenja. (NSFC, Nacionalna klirinška kuća za male protoke)
Iako se UV dezinfekcija smatra sigurnijom od kemijske uporabe, sve konvencionalne UV lampe obično sadrže 20-200 miligrama žive i podložne su lomu tijekom transporta, rukovanja i rada. Uobičajene UV lampe drže svoju živu u tekućem obliku (češće u žaruljama sa srednjim tlakom) ili u amalgamu (češće u žaruljama s niskim tlakom i velikom izlaznom snagom). Nesreće i neprikladni postupci povećavaju rizik od izloženosti.
Program Ujedinjenih naroda za okoliš (UNEP) pokrenuo je Minamata konvenciju o životi radi zaštite zdravlja ljudi i okoliša od antropogenih emisija i ispuštanja žive. UNEP je postavio cilj da se živa postupno prekine s proizvodnjom do 2020. Godine 2013. od organizacija i vlada zatraženo je da odmah obeshrabre uporabu žive, a 127 zemalja potpisalo je ratifikaciju uklanjanja žive do godine 2020. Iako je nejasno hoće li UV lampe za dezinfekciju vode dobiti izuzeće od ove uredbe, jasno je da treba aktivno razmotriti alternative.
UV-C LED diode za dezinfekciju vode
LED diode su bile na čelu inovacija u rasvjeti od svog početka - pametni telefoni ne bi postojali bez njih. Omogućuju duži vijek trajanja, brzo uključivanje/isključivanje i nisku potrošnju energije. LED diode su razvijene u posljednjih nekoliko desetljeća, a UV LED diode su najnovija inovacija. Svaki napredak u svjetlosnom spektru nudi nove mogućnosti za LED diode.
Za razliku od konvencionalnih UV svjetiljki, LED diode ne koriste živu, što znači da nema opasnosti od onečišćenja vode ako je svjetiljka nepravilno postavljena ili slomljena. Konvencionalnim svjetiljkama također je potrebno 5-10 minuta za zagrijavanje do vršnih temperatura dezinfekcije, dok UV-C LED diode imaju vrijeme početka od nekoliko nanosekundi i nemaju ograničenja uključivanja/isključivanja, što omogućuje trenutnu dezinfekciju i fleksibilno vrijeme rada. Živine lampe imaju ograničen životni ciklus od otprilike godinu dana i zahtijevaju posebno odlaganje, dok LED žarulje mogu imati intervale zamjene duže od 10 godina.
Sve LED diode poznate su po niskoj potrošnji energije, a isto vrijedi i za UV-C LED diode kada se koriste u kvalitetnom sustavu dezinfekcije. Konvencionalne živine lampe zahtijevaju između 110 i 240 volti za rad, dok LED diode zahtijevaju istosmjerni napon niskog napona, što znači da je dezinfekcija napajana malom solarnom pločom ili baterijom izvediva.
Idealna valna duljina za inaktivaciju većine bakterija je između 260-270 nm, međutim, to ovisi o specifičnim bakterijama na koje se cilja. Živine svjetiljke imaju dvije mogućnosti: niski tlak, koji emitira 254 nm; i srednji tlak, koji emitiraju valne duljine između 200-300 nm. UV-C LED diode imaju odabir valnih duljina koje omogućuju usmjeravanje snage na najučinkovitiju valnu duljinu dezinfekcije, a ne pogrešno poravnavanje kao kod niskotlačnih svjetiljki ili uzalud potrošeno kao kod žarulja srednjeg tlaka.
Budućnost pročišćavanja vode
LED tehnologija omogućuje korištenje UV tretmana vode u aplikacijama koje ranije nisu bile dostupne konvencionalnim živinskim svjetiljkama. Na primjer, udaljene zajednice mogu lako pročistiti vodu pomoću solarne energije, a sada su dostupne i mobilne aplikacije zbog robusnosti i male veličine UV-C LED uređaja. Primijenjena na mjestu uporabe, može se pružiti dodatna sigurnost vodi u bolnicama i istraživačkim ustanovama bez potrebe za spremnicima. UV-C LED tehnologija nije samo teoretska ili u fazi koncepta; projekt BIOWYSE trenutno radi na uređaju koji će implementirati UV-C LED diode za dezinfekciju vode na Međunarodnoj svemirskoj postaji. UV-C LED uređaji su trenutno dostupni i spremni za promjenu tržišta dezinfekcije.
LED diode bile su odlučujući faktor u mnogim tehnološkim inovacijama, a pročišćavanje vode nije iznimka. Iako su nesreće sa živinim lampama rijetke kada su svjetiljke ispravno instalirane, prednosti UV-C LED dioda počele su nadmašivati potrebu da se ostane pri statusu quo. Konvencionalna tehnologija tretmana ultraljubičastim zrakama svijetu je dala alternativu kemijskoj obradi vode. Sada, s napretkom u LED diodama, došli smo do sljedeće faze pročišćavanja vode.
