LED-ovi su bili definišući faktor u mnogim tehnološkim inovacijama, a obrada vode nije izuzetak. Iako su nesreće sa živom lampom rijetke kada se lampe pravilno ugrade, prednosti UV-C LED-ova su počele da odmeću potrebu da ostanu sa statusom quo.
Ultraljubičasta (UV) svjetlost već stoljećima prirodno pročišćava vodu. Sa čistim nebom, naše sunce može inaktivirati patogene na bazi vode za najmanje šest sati. Oblačno nebo ili nejasna voda izaziva nesavršene uvjete. Ovi uslovi omogućavaju da bakterije rastu i čine prirodne izvore vode nesigurnim za upotrebu. Srećom, razvili smo nekoliko vrsta dezinfekcije vode, u rasponu od hemikalija do UV lampi. Iako su sve to blagotvornije ljudskom zdravlju, neki su ekološki blagotvorniji od drugih.
The Need for Change
Napredak u hemiji i tehnologiji rezultirao je više učinkovitim metodama za pročišćanje vode. Hemikalije, kao što je hlor, bile su prva široko korištena metoda dezinfekcije i u mnogim slučajevima ostaju primarno sredstvo pročišćavanja. Hemijski tretmani rastvaraju ćelije patogena u potpunosti i, do ultraljubičastog (UV) tretmana, bili su najbolja dostupna opcija. Međutim, postoje i druge strane u upotrebi hemikalija u vodi za piće. Oni mogu biti otrovni za vodeni život, stvaraju štetne nuprodukte, i nisu učinkoviti protiv svih patogena (kao što je Cryptosporidium) . Hemikalije koje se koriste za dezinfekciju su takođe veoma korozivne i mogu da izazovu bezbednosne i ekološke rizike tokom transporta i skladištenja. (NSFC, National Small Flows Clearinghouse)
Iako se UV dezinfekcija smatra sigurnijem od hemijske upotrebe, sve konvencionalne UV lampe obično sadrže 20-200 miligrama žive i podložne su lomu tokom transporta, rukova i operacije. Konvencionalne UV lampe drže svoju živu bilo u tekućem obliku (češćim u srednjim pritisnim svjetiljkama) ili u amalgamu (češći u niskom pritisku, visokoizlaznim svjetiljkama). Nesreće i nepravilne procedure povećavaju rizik od izlaganja.
Program Ujedinjenih nacija za zaštitu okoliša (UNEP) inicirao je Minamatsku konvenciju o merkuru kako bi zaštitio ljudsko zdravlje i okoliš od antropogenih emisija i oslobađanja žive. UNEP je odredio cilj da živa bude fazna van proizvodnje do godine 2020. U 2013. godini od organizacija i vlada zamolili su se da odmah obeshrabre upotrebu žive, a 127 zemalja je potpisalo da ratificira uklanjanje sve žive do godine 2020. Iako je nejasna da li će UV lampe za dezinfekciju vode dobiti izuzetak iz ove regulative, jasno je da alternative treba aktivno razmotriti.
UV-C LED-ovi za dezinfekciju vode
LED-ovi su na čelu inovacija rasvjete od njihovog početka – pametni telefoni ne bi postojali bez njih. Omogućavaju duže živote, brza/isključena vremena, i nisku potrošnju energije. LED-ovi su razvijeni u posljednjih nekoliko decenija, a UV LED-ovi su najnovija inovacija. Svaki napredak u svjetlosnom spektru nudi nove mogućnosti za LED-ove.
Za razliku od konvencionalnih UV lampi, LED-ovi ne koriste živu, što znači da ne postoji opasnost od kontaminiranosti vode ako je lampa nepravilno instalirana ili slomljena. Konvencionalne lampe također zahtijevaju 5-10 minuta da se zagriju do vršnih temperatura dezinfekcije, dok UV-C LED-ovi imaju vrijeme početka od nekoliko nanosekunda i nema ograničenja za on/off, što omogućava trenutnu dezinfekciju i fleksibilno vrijeme trčanja. Živine lampe imaju ograničen životni ciklus od otprilike godinu dana i zahtijevaju posebno odlaganje, dok LED lampe mogu imati intervale zamjene od preko 10 godina.
Svi LED-ovi su poznati po niskoj potrošnji energije, a isto važi i za UV-C LED-ove kada se koriste u kvalitetnom sistemu dezinfekcije. Konvencionalne živine lampe zahtijevaju od 110 do 240 volti za pogon, dok LED-ovi zahtijevaju niskonaponski DC, što znači dezinfekcija napajana malim solarnim panelom ili baterijom je izvodljiva.
Idealna talasna dužina da se inaktivira većina bakterija je između 260-270 nm, međutim, zavisi od specifične bakterije koja se cilja. Živine lampe imaju dvije opcije: nizak pritisak, koji odašilje 254 nm; i srednji pritisak, koji emituju talasne dužine između 200-300 nm. UV-C LED-ovi imaju selektivno talasne dužine koje omogućavaju ciljanje snage na najefikasniju valnu dužinu dezinfekcije, a ne loše poravnane kao sa lampama niskog pritiska ili se rasipaju kao kod svjetiljki srednjeg tlaka.
Budućnost pročišćavanja vode
LED tehnologija omogućava da se UV obrada vode koristi u primjenama koje su prethodno nedostupne konvencionalnim živinim svjetiljkama. Na primjer, udaljene zajednice mogu lako pročistiti vodu sa opcijama solarne energije, a mobilne upotrebe su sada dostupne zbog hrapavosti i male veličine UV-C LED uređaja. Primjenjena na tački upotrebe, dodatna sigurnost može se osigurati vodi u bolnicama i istraživačkim objektima bez potrebe za spremnicima za skladištenje. UV-C LED tehnologija nije samo teoretska ili u fazi koncepta; BIOWYSE Projekt trenutno radi na uređaju koji će implementirati UV-C DID-ove za dezinfekciju vode na Međunarodnoj svemirskoj stanici. UV-C LED uređaji su trenutno dostupni i spremni za promjenu tržišta dezinfekcije.
LED-ovi su bili definišući faktor u mnogim tehnološkim inovacijama, a obrada vode nije izuzetak. Iako su nesreće sa živom lampom rijetke kada se lampe pravilno ugrade, prednosti UV-C LED-ova su počele da odmeću potrebu da ostanu sa statusom quo. Konvencionalna tehnologija ultraljubičastog tretmana pružila je svijetu alternativu hemijskoj obradi vode. Sada, sa napretkom u LED-ovima, došli smo do sledeće faze pročišćavanja vode.
