Gli sterilizzatori a raggi UVC per il trattamento dell’aria, appunti tecnici

16 Aprile 2020

Perché scegliere  uno sterilizzatore  UV  per aria ? La risposta ovvia e incompleta è per avere aria sana, ma perché scegliere la tecnologia UV e non altre soluzioni ?  vediamo qui a seguire  di entrare più nel dettaglio con dati e ragionamenti tecnici.

Abbiamo scelto di focalizzare sul tema di sterilizzare l’aria e non purificarla,  al momento ci si preoccupa di rimuovere dall’aria batteri, microrganismi, virus compresi.  La depurazione comprende aspetti organolettici che spesso rendono i dispositivi “accessori domestici”, senza una vera e propria caratteristica di rimozione dei microrganismi dall’aria.  Gli impianti che abbiamo progettato e dimensionato sono per uso professionale . La potenza delle sorgenti luminose UVC è elevata.  Si tratta di sorgenti che operano nella lunghezza d’onda  necessaria per avere effetti di distruzione del DNA, sono lampade al mercurio  in bassa pressione con un picco di emissione a 254 nm.

I nostri dispositivi non emettono  luce diretta verso l’esterno per il semplice motivo  che l’esposizione del corpo umano, e soprattutto degli occhi,  alle radiazioni ultraviolette nello spettro C sono estremamente pericolose:  Quando vediamo ad apparecchi che diffondono direttamente luce violetta, ci vengono immediatamente in mente i giocattoli. La luce violetta non significa nulla se non il senso di pulizia, e se fosse effettivamente radiazione UVC  sarebbe pericolosissima (ustioni, distruzione della retina etc…).  Lasciamo da parte questi  giocattoli per approfondire il tema dei nostri sterilizzatori.

Il flusso d’aria viene convogliato in una camera dove è presente una forte radiazione UVC.  La potenza emessa è calcolata in funzione della portata d’aria in maniera che la dose sia sufficiente a inibire la duplicazione del DNA  distruggendo i microrganismi.  Il dimensionamento è per 30.000 micro Joule/cm2 s.  Al momento non vi è un dato scientifico sulla dose necessaria per inattivare il famigerato COVID19, quello che possiamo dire è che SARS e virus influenzali simili hanno una dose di inattivazione tra gli 8000 e 20000 microJ/cm2S. Per maggiori informazioni sulla dose minima di radiazione UV potete consultare un articolo di qualche anno fa  sui debatterizzatori UVC per acqua

Abbiamo in produzione diversi tipi di impianti da 60 e 150 e 600 metri cubi ora.  Ossia,  posto un nostro Wat Air 60 in una stanza di 20 metri quadrati dopo un’ora avremmo la sterilizzazione dell’aria presente.

La produzione dell’Ozono  opportunità e rischio da gestire

Forniamo gli impianti di timer temporizzatori  in quanto, questi dispositivi hanno come effetto secondario la produzione di Ozono che ha effetti benefici di sterilizzazione, ma è potenzialmente pericolo e nocivo per la salute umana se concentrazione ed esposizione supera certi livelli.  Una tabella  in merito per una esposizione di 8 ore consecutive

PPB Effetti sulla salute umana
4 Limite per esposizione prolungata no limit
20 Limite massimo per esposizione
40 No effetti avversi riscontrati
80 Diminuzione della funzionalità polmonare
120 Aumento più importante dei sintomi respiratori

La produzione dell’ozono è un effetto secondario,  utile, ma deve essere gestito in quanto potenzialmente nocivo per la salute umana.  Infatti non a caso la sterilizzazione degli ambienti con generatori di ozono abbisognano sempre di  un processo di rimozione forzato dell’ozono residuo, con abbattimento catalitico o con ricambio d’aria.  In un ambiente chiuso senza scambio di aria, i nostri impianti devono cessare di lavorare 2 ore prima dell’ingresso di persone in maniera da rimuovere per decadimento naturale l’ozono prodotto.  Esempio  in un ufficio di 20 mq, faccio funzionare l’impianto con il temporizzatore al mattino dalle 5 alle 6 in maniera continuata, per avere all’ingresso del personale alle 8 l’aria salubre sterilizzata senza presenza dannosa di ozono.  L’ozono prodotto decade e scompare, dopo aver comunque svolto un effetto benefico sulle superfici a contatto con l’aria sterilizzata  con i nostri apparecchi

 Punti di forza

 E’ uno sterlizzatore e non un “purificatore” d’aria.  Lavora sulla tecnologia UV C  con lampade  Philips  in bassa pressione.

La dose di radiazione UVC emessa è calcolata per ogni impianto  per sterilizzare al passaggio l’aria.

La struttura interna è in alluminio per migliorare la riflessione della radiazione UV

La radiazione principale è a 254nm, questa lunghezza d’onda è disattiva la duplicazione del DNA di batteri, microrganismi, virus compresi

Le lampade emettono un picco secondario con lunghezza a circa 180nm (UV Vacum), il che porta a generare Ozono, O3, con funzioni battericide elevate. Le lampade utilizzate nei nostri impianti  hanno un quarzo particolare che ferma buona parte della radiazione a lunghezza d’onda a 180 nm, ìma non ostante ciò si comunque la formazione di ozono, in misura minore ma sempre presente.

In un ambiente chiuso, la saturazione con la produzione di Ozono è funzionale alla dimensione del volume totale.  Esempio in una stanza di 20 mq, circa 60 m3 d’aria, una lampada UV da 16 Watt produce circa 200 mg /h, e satura quindi l’ambiente con una concentrazione di  3.2 mg/m3, ossia  1600 PPBV considerando che la concentrazione si dimezza in aria alla temperatura di 22 °C dopo un’ora di funzionamento la concentrazione finale è di circa 800 PPB ossia 0.8 PPM.

Questa concentrazione di Ozono è non sufficiente per aver certezza sterilizzare le superficie a contatto con la massa d’aria, ma sicuramente ha un effetto positivo

In locali con frequente scambio d’aria con l’ambiente esterno gli impianti possono funzionare di continuo, ad esempio in un negozio con frequente ingresso uscita del pubblico

Punti deboli

Ad oggi non esiste un dato certo sulla dose necessaria di radiazione UVC per inattivare il Virus COVID19.  I virus più vicini come tipologia, SARS e influenzali, hanno una dosa di inattivazione compresa tra 8000 e 20.000 microJ/cm2s

L’utilizzo in locali senza scambio d’aria deve essere effettuato in assenza di persone per un tempo limitato in proporzione a volume del locale e  possibilmente 2 ora prima dell’accesso delle persone , oppure arieggiando la struttura (in questo caso si utilizza la capacità battericida dell’ozono sulle superfici)

Dati tecnici

Wat Air 60

Wat Air 150

Wat Air 600

Metri cubi ora aria sterilizzata

50

150

600

Lampada UVC Watt

16

48

220

Dose UVC

20.000 microJ/cm2

Produzione Ozono/oriaria

0.8 PPM-800PPB

una gestione non corretta con esposizione prolungata all’ozono presenta  rischi per la salute umana, gli impianti devono sempre essere monitorati e programmati in funzione dei volumi da trattare.

Come programmare un impianto di sterlizzazione aria

Esempio di programmazione di un impianto  WAT AIR 150  da installare in un locale di 40 mq. Generalmente un ufficio ha una altezza del soffitto di 3 metri, e quindi stimiamo una cubatura di 120 m3.   Voglio sterlizzare l’ambienente  prima dell’ingresso del personale.  Facendolo lavorare  1 ora, arrivo ad una saturazione leggermente sotto la soglia  1,o ppm.  (150/120×0.8) (valore A).  Questo valore di concentrazione di Ozono deve scendere sotto lo 0,08 PPM prima dell’ingresso di personaleValore B.  Il calcolo si esegue matematicamente con il logaritmo in base 2 del rapporto tra valore iniziale e valore finale richiesto moltiplicato per 40. e forisce il valore esatto espresso in minuti del tempo ncessario di decadimento.  In maniera un po’ più semplice si può prendere come riferimento di aspettare il doppio del tempo di lavoro dello sterlizzatore prima di accedere ai locali

In maniera pratica, con una temperatura ambiente di 20 °C  per ogni ora di funionamente è bene attendere 2 ore. Sempre che l’impianto abbia lavorato su una cubatura adeguata.  Ossia se faccio lavoare un Wat Air 150  su di una cbutarua di 60 m cubi devo fare le adeguate proporzioni per tempi  di lavoro e tempi di decadimento.