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

Perché scegliere  uno sterilizzatore UV per aria? La risposta ovvia ma incompleta è: per avere aria sana.
Tuttavia perché scegliere la tecnologia UV anziché altre soluzioni? Entriamo nel dettaglio con qualche dato e ragionamenti tecnici.

Abbiamo scelto di focalizzarci sul tema di sterilizzare l’aria e non di purificarla, al momento ci si preoccupa di rimuovere dall’aria batteri e 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, in quanto la potenza delle sorgenti luminose UVC è elevata.
Si tratta di sorgenti che operano all’interno della lunghezza d’onda che ha effetto distruttivo verso il DNA, lampade al mercurio in bassa pressione con un picco di emissione di 254 nm.

I nostri dispositivi non emettono  luce diretta verso l’esterno per il semplice motivo che l’esposizione del corpo umano – e in particolare degli occhi –  alle radiazioni ultraviolette nello spettro C è estremamente pericolosa.
Per questo motivo quando vediamo apparecchi che diffonderebbero direttamente luce violetta ci vengono immediatamente in mente giocattoli.
Se quanto emesso dai suddetti apparecchi fosse infatti una reale radiazione UVC essi sarebbero pericolosissimi, potenziale causa di ustioni, distruzione della retina e molto altro.

Torniamo ai nostri sterilizzatori.
I nostri apparecchi hanno la capacità di convogliare il flusso all’interno di una camera dove è presente una forte radiazione UVC, con potenza calcolata in funzione della portata d’aria per far sì che la dose sia sufficiente ad 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 30, 50, 150 e 600 metri cubi ora. Dunque, posto un nostro WatAir 30 in una stanza di 10 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 essi hanno come effetto secondario la produzione di Ozono, che ha effetti benefici di sterilizzazione ma è potenzialmente pericoloso e nocivo per la salute umana oltre determinate soglie di concentrazione ed esposizione.
Una tabella  in merito per una esposizione di 8 ore consecutive:

La produzione dell’ozono è un effetto secondario utile, ma deve essere gestito in quanto potenzialmente nocivo per la salute umana.
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 l’impianto funziona come da impostazioni del temporizzatore al mattino dalle 5 alle 6 in maniera continuata.
L’ingresso del personale sarà possibile a partire dalle ore 8 quando l’aria sarà salubre e sterilizzata, senza presenza dannosa di ozono.
L’ozono prodotto sarà decaduto e scomparso, dopo aver comunque svolto un effetto benefico sulle superfici a contatto con l’aria sterilizzata

Punti di forza

I nostri WatAir sono sterlizzatori e non “purificatori” d’aria, essi lavorano con tecnologia UVC grazie a lampade Philips in bassa pressione.
La dose di radiazione UVC emessa è calcolata perchè ogni impianto possa sterilizzare l’aria al passaggio.
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 e microrganismi.
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, nonostante ciò si verifica comunque la formazione di ozono, seppur in misura minore.

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, si veda ad esempio un negozio con frequenti ingressi ed uscite 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 dose 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,  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

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.
Volendo sterlizzare l’ambienente  prima dell’ingresso del personale e facendo lavorare il dispositivo per 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 personale (Valore 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 al 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.