Introduzione alla disinfezione UV

A differenza degli approcci chimici alla disinfezione dell’acqua, i raggi UV forniscono una rapida ed efficace inattivazione dei microrganismi mediante un processo fisico. Quando i batteri, i virus e i protozoi sono esposti alle lunghezze d’onda germicide dei raggi UV, vengono resi incapaci di riprodursi e di infettare.

Che cosa sono i raggi ultravioletti (UV)?

I raggi ultravioletti (UV) sono una forma di radiazione invisibile all’occhio umano. Rappresentano la porzione dello spettro elettromagnetico situata tra i raggi X e la luce visibile. Il sole emette raggi ultravioletti, che tuttavia vengono per la maggior parte assorbiti dallo strato di ozono della Terra.

Che cosa sono i raggi ultravioletti (UV)?

Una proprietà unica dei raggi UV è che un particolare intervallo delle rispettive lunghezze d’onda, quelle comprese tra 200 e 300 nanometri (miliardesimi di metro), è classificato come germicida, ovvero è in grado di inattivare microrganismi quali batteri, virus e protozoi.

Questa caratteristica ha consentito l’adozione su vasta scala dei raggi UV come metodo di disinfezione e difesa dell’acqua contro microrganismi nocivi rispettoso dell’ambiente, privo di sostanze chimiche e altamente efficace.

Come funziona la disinfezione UV

A differenza degli approcci chimici alla disinfezione dell’acqua, l’irradiazione UV determina una rapida ed efficace inattivazione dei microrganismi mediante un processo fisico. Quando i batteri, i virus e i protozoi sono esposti alle lunghezze d’onda germicide dei raggi UV, vengono resi incapaci di riprodursi e di infettare.

I raggi UV si sono dimostrati efficaci contro organismi patogeni, compresi quelli responsabili di colera, polio, tifoide, epatite e altre malattie batteriche, virali e parassitarie. Inoltre, Trojan sta sfruttando i raggi UV (da soli o in combinazione con perossido di idrogeno) per distruggere contaminanti chimici quali pesticidi, solventi industriali e prodotti farmaceutici mediante un processo chiamato ossidazione UV.

Come funziona la disinfezione UV

I raggi UV inattivano i microrganismi danneggiandone gli acidi nucleici. L’elevata energia associata alla radiazione UV a basse lunghezze d’onda, principalmente a 254 nm, è assorbita da RNA e DNA cellulari. L’assorbimento dell’energia UV provoca la formazione di nuovi legami tra nucleotidi adiacenti, creando legami doppi o dimeri.

La dimerizzazione di molecole adiacenti, in particolare della timina, rappresenta il danno fotochimico più comune. La formazione di numerosi dimeri di timina nel DNA di batteri e virus impedisce la replicazione ed elimina la capacità infettiva.

Efficacia degli UV

Un notevole corpus di ricerca scientifica ha dimostrato la capacità dei raggi UV di inattivare un’ampia varietà di batteri, virus e protozoi patogeni. I raggi UV possiedono un vantaggio cruciale rispetto alla disinfezione a base di cloro, grazie alla loro capacità di inattivare protozoi pericolosi per la salute pubblica, in modo particolare Cryptosporidium e Giardia.

Il rilascio di questi microrganismi nocivi nei laghi e nei fiumi che ricevono le acque di scarico trattate mediante disinfezione a base di cloro aumenta la possibilità di contaminazione nelle comunità che usano gli stessi corpi d’acqua come fonte di acqua potabile e per uso ricreativo. Gli impianti per il trattamento dell’acqua potabile possono trarre vantaggio dall’uso dei raggi UV, perché essi possono facilmente inattivare patogeni resistenti al cloro (protozoi), riducendo nel contempo l’uso di cloro e la formazione di sottoprodotti.

Meccanismi di riparazione

Se la dose UV è troppo bassa, alcuni microrganismi sono in grado di riparare il danno fotochimico provocato dai raggi UV mediante fotoriattivazione o riparazione al buio. Tuttavia, alcuni studi hanno indicato che a dosi superiori a 12 mJ/cm2 la possibilità di fotoriattivazione è minima o nulla. È stato infatti dimostrato che alcuni organismi, come Cryptosporidium, non rivelano alcuna evidenza di riparazione in condizioni di luce e al buio in seguito a irradiazione con lampada a bassa o media pressione a dosi UV di anche soli 3 mJ/cm2.

I sistemi UV devono essere progettati in modo da emettere dosi UV sufficienti a garantire che il danno cellulare non possa essere riparato. Per garantire una disinfezione appropriata, il dimensionamento del sistema deve basarsi sulla validazione del dosaggio biologico (analisi sul campo).

Vantaggi della disinfezione in termini di sicurezza

  • La disinfezione UV è un processo privo di sostanze chimiche; all’acqua non viene aggiunto nulla, tranne i raggi UV
  • La disinfezione UV non richiede alcun trasporto, immagazzinamento o manipolazione di sostanze chimiche tossiche o corrosive, un vantaggio in termini di sicurezza per gli operatori degli impianti e la comunità circostante
  • Il trattamento UV non produce alcun sottoprodotto cancerogeno che potrebbe compromettere la qualità dell’acqua
  • I raggi UV inattivano in modo altamente efficace un’ampia gamma di microrganismi, compresi patogeni resistenti al cloro come Cryptosporidium e Giardia
  • I raggi UV possono essere usati (da soli o assieme a perossido di idrogeno) per degradare contaminanti chimici tossici contemporaneamente alla disinfezione
Vantaggi della disinfezione in termini di sicurezza

Vantaggi economici della disinfezione UV

  • I costi di esercizio della disinfezione UV comprendono la sostituzione annuale della lampada e il consumo di elettricità
  • La disinfezione UV elimina o riduce i pericoli immediati in termini di sicurezza del cloro gassoso, senza creare nuovi costi a lungo termine associati a sostanze chimiche, trasporto e consegna
  • Con la disinfezione UV i costi per la risposta in caso di fuoriuscite, l’amministrazione, la gestione del rischio e i piani di emergenza, nonché la formazione degli operatori, vengono ridotti al minimo e/o eliminati
  • Le municipalità non devono sostenere una spesa eccessiva per i vantaggi significativi in termini di sicurezza della disinfezione UV
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