Stérilisation par ultra-violet

Définition

La stérilisation par ultra-violet est un mode de stérilisation de l'eau par des radiations ultraviolettes, via un stérilisateur UV. La stérilisation aux ultraviolets est le processus de destruction de toute vie microbienne au moyen de rayonnements ultraviolets. Une lampe germicide peut remplir ce rôle.

Exemple d'appareil de stérilisation par UV :

Ce système de stérilisation par ultraviolets exploite un tube à décharge à vapeur basse pression avec du mercure à l'intérieur d'une enceinte de biosécurité avec de la lumière UV à ondes courtes, stérilisant ainsi les contaminants microbiologiques des surfaces irradiées.

Explications

Le terme ultraviolet ou UV, auquel il est généralement fait référence, est l'un des moyens éprouvés de traiter l'eau, l'air ou les surfaces contaminées biologiquement. Cette technologie simple et sûre convient aux petits flux résidentiels, ainsi qu'aux flux importants dans les projets commerciaux et industriels.

Principe

Le rayonnement ultraviolet germicide est une méthode de stérilisation utilisant la lumière ultraviolette à la longueur d'onde UV-C, qui modifie l'ADN ou l'ARN des micro-organismes et par conséquent les empêche de se reproduire ou d'être nuisibles. La lumière UV est considérée comme un mutagène au niveau cellulaire depuis plus d'un siècle.

La longueur d'onde des rayons UV qui provoque cet effet est rare sur Terre car son atmosphère la bloque. L'utilisation d'un appareil UVGI (UV par irradiation germicide) dans certains environnements tels que les systèmes de circulation d'eau et d'air crée un effet mortel sur les microorganismes pathogènes, les virus et les moisissures. Associé à un système de filtration, il peut éliminer les micro-organismes dangereux de ces environnements.

Comment fonctionne le système ultraviolet germicide ?

La lumière ultraviolette est un rayonnement électromagnétique dont la longueur d'onde de la lumière visible est plus courte. L'UV peut être divisé en plusieurs catégories, la catégorie courte (UV-C) est considérée comme "germicide UV". À certaines longueurs d'onde, les UV sont nocifs pour la lutte, les virus et autres micro-organismes. A une longueur d'onde de 2537 angströms (254 nm), les UV détruisent les liaisons moléculaires de l'ADN des microorganismes, produisent des dimères de thymine dans leur ADN et les détruisent, les rendant inoffensifs ou empêchant leur croissance et leur reproduction. C'est un processus similaire à l'effet UV d'une plus grande longueur d'onde (UV-B) chez l'homme, par exemple les brûlures solaires ou l'effet aveuglant de la lumière. Les micro-organismes ont une protection UV médiocre et ne peuvent pas survivre à une exposition prolongée.

Un système UVGI est conçu pour exposer des environnements tels que des récipients d'eau, des pièces fermées et des systèmes de climatisation UV-germicides. L'exposition provient de lampes germicides émettant un rayonnement électromagnétique germicide UV à la longueur d'onde correcte, qui irradie l'environnement.

Utilisations de la stérilisation par ultraviolets

La stérilisation par UV s'emploi essentiellement pour 3 usages :

• La stérilisation de l'eau : l'eau que nous buvons doit être parfaitement purifiée. Pour cela, l'eau brute doit être soumise à un processus compliqué de purification qui comporte plusieurs étapes. Dans l'eau, il y a généralement des virus, des bactéries, des spores, des protozoaires et des moisissures qui causent diverses maladies. C'est pourquoi les systèmes de raffinage de l'eau développent constamment leur santé. La désinfection des liquides, comme une désinfection de l'eau, par l'utilisation de rayons ultraviolets présente de nombreux avantages, car elle ne laisse pas de résidus et n'altère pas sa composition ou ses propriétés, contrairement aux autres traitements chimiques. L'application la plus courante est la mise en place d'un filtre UV dans une section du conduit à travers laquelle circule le liquide. Comme cela fait partie du processus, ni le temps supplémentaire n'est investi dans des traitements spéciaux, ni dans des étapes intermédiaires. Ces filtres UV interceptent et inoculent les germes lorsqu'ils traversent la lumière ultraviolette; De plus, le rayonnement UV détruit les algues et les protozoaires et empêche ainsi leur expansion et leur contamination.
• La stérilisation de l'air : il existe toujours un risque de contamination par les microorganismes qui utilisent l'air comme moyen de transport et qui causent des maladies respiratoires chez les personnes et / ou une putréfaction rapide des produits dans les industries. Les micro-organismes sont aspirés par l'équipe où, selon la dose utilisée, jusqu'à 99,9 % sont éliminés par l'application d'ultraviolets à ondes courtes (UV-C). Les avantages d'avoir un filtre ultraviolet pour l'air dans la maison sont :
  • 40 % moins de problèmes respiratoires.
  • 30 % moins de problèmes de muqueuses.
  • 50 % moins de plaintes concernant les douleurs musculaires.
  • Moins de présence de maladie.
  • Un personnel en meilleure santé.
  .
• La stérilisation de surface : les systèmes de stérilisation par ultraviolets pour la surface sont principalement utilisés dans l'industrie alimentaire pour stériliser les moyens de production tels que les bandes transporteuses ou les trieuses, les machines d'emballage, les cuves de fermentation, ainsi que les feuilles et les bouchons. L'invasion des moyens de production par les microorganismes est la plupart du temps inévitable, provoquant souvent, lors de leur contact avec les denrées alimentaires, une réduction remarquable de leur durée de vie et pouvant également représenter un risque pour la santé des consommateurs. Les surfaces des supports de production sont traitées avec des rayons ultraviolets à ondes courtes (UV-C), atteignant des taux de stérilisation allant jusqu'à 99,9 % en fonction de la dose. Elle est étudiée pour créer des stérilisateurs à ultraviolets pour la désinfection de surfaces telles que les cuisines ou les salles de bains, car ils sont capables de détruire tous les types de micro-organismes pathogènes et de provoquer de mauvaises odeurs.

Efficacité

La stérilisation par ultraviolets est une méthode très efficace pour détruire les micro-organismes. L'efficacité de l'action germicide dépend de nombreux facteurs : la durée d'exposition, les variations de puissance de la source UV affectant la longueur d'onde électromagnétique, la présence de particules pouvant protéger les micro-organismes des UV et la capacité de microorganismes pour résister au rayonnement pendant l'exposition. Dans de nombreux systèmes, l'efficacité est augmentée par une circulation répétée d'eau ou d'air, ce qui augmente la probabilité que le rayonnement ultraviolet affecte les micro-organismes et les irradie plusieurs fois.

L'efficacité de cette méthode de stérilisation dépend également de la configuration de l'environnement : un environnement dans lequel il existe des obstacles à la lumière de la lampe UV n'est pas efficace. Dans ces cas, l'efficacité dépend de l'emplacement de la lampe UV. Un autre problème qui empêche les UVGI est la poussière ou d'autres choses qui peuvent couvrir la lampe, réduisant ainsi son effet. De plus, les lampes nécessitent un remplacement et un nettoyage (annuel) à intervalles réguliers.

De même, le matériau de fabrication de la lampe peut contribuer à l'absorption des rayons germicides. Une augmentation de l'efficacité peut être obtenue en utilisant la réflexion. L'aluminium présente le taux de réflexion le plus élevé par rapport aux autres métaux et est très utile pour réfléchir les UV.

De plus, le refroidissement de la lampe dû au flux d'air peut réduire l'efficacité du rayonnement UV.

Inactivation des microorganismes

Le degré d'inactivation par rayonnement ultraviolet est directement proportionnel à la dose d'UV appliquée à l'eau. Le dosage, produit entre l'intensité de la lumière UV et le temps d'exposition, est mesuré en microwatts par seconde au centimètre carré : μW.s/cm². Des doses de 2 à 8 μW.s/cm² détruisent 90 % des bactéries. Le dosage nécessaire pour l'inactivation de parasites plus importants, tels que Cryptosporidium, est mineur.

Avantages et inconvénients

Au titre des avantages, les systèmes de traitement de l'eau peuvent être utilisés pour les eaux de surface et les puits. Le traitement UV privilégie les autres systèmes de désinfection en termes de coût, de main-d'oeuvre et de personnel spécialisé dans les opérations. L'OMS a calculé que la purification de l'eau avec des rayons UV coûte 2 centimes de dollar pour 1 000 litres d'eau.

Au titre des inconvénients, le système de désinfection UV est principalement efficace pour le traitement de l'eau très pure. Les particules en suspension posent un problème car elles peuvent protéger les micro-organismes des rayons UV. Cependant, le système UV peut être couplé à un préfiltre pour clarifier l'eau et améliorer l'action de la lumière et éliminer les organismes plus gros. Un autre facteur clé est le débit : si le débit est trop rapide, l'eau passera sans exposition suffisante aux rayons UV. Si le débit est trop lent, la chaleur pourrait s'accumuler et endommager la lampe UV.

Dangers potentiels

À certaines longueurs d'onde (y compris les UV-C), les UV sont nocifs pour l'homme et pour d'autres formes de vie. Dans de nombreux appareils UVGI, les lampes sont blindées ou dans des environnements qui limitent l'exposition, par exemple un réservoir d'eau fermé ou un système de circulation d'air fermé, souvent avec des dispositifs de verrouillage qui éteignent automatiquement les lampes UV si le système est ouvert aux personnes. Le danger est proportionnel au temps d'exposition.

Chez l'homme, l'exposition cutanée aux longueurs d'onde germicides de la lumière UV peut provoquer des brûlures et (dans certains cas) des cancers de la peau. L'exposition des yeux à ce rayonnement UV peut provoquer une inflammation très douloureuse de la cornée et des problèmes de vision temporaires ou permanents jusqu'à la cécité. Les UV peuvent endommager la rétine de l'oeil.

Un autre danger potentiel est la production d'ozone. La lumière UV du soleil est en partie responsable de la couche d'ozone dans la stratosphère terrestre, mais l'ozone dans l'environnement est dangereux pour la santé humaine. L'agence de protection de l'environnement des États-Unis a établi que 0,05 parties par million d'ozone peut être considéré comme un niveau sûr. Les lampes UV-C et les fréquences plus élevées sont fabriquées de telle sorte que toute lumière inférieure à 254 nm ne soit pas produite, de sorte que l'ozone n'est pas produit. Une lampe à spectre complet produira toutes les longueurs d'ondes UV et, par conséquent, l'ozone (l'ozone est produit lorsque les UV-C atteignent les molécules d'oxygène (O2), il est donc produit uniquement en présence d'oxygène).

Le rayonnement UV-C peut rompre les liaisons chimiques. Cela entraîne une détérioration rapide de l'isolation et des joints en plastique et autres matériaux. Il convient de noter que les plastiques vendus comme résistants aux UV ne sont testés que pour les UV-B, car les UV-C n'atteignent normalement pas la surface de la Terre. Lorsque les UV sont utilisés à proximité de plastique, de caoutchouc ou d'isolant, des précautions doivent être prises pour protéger les composants ci-dessus; une feuille d'aluminium ou une surface d'autres métaux suffit.

En aquariums et étangs, et eaux usées

Les dispositifs de stérilisation aux ultraviolets, un stérilisateur UV, sont souvent utilisés dans les aquariums et les étangs pour contrôler la présence de micro-organismes indésirables dans l'eau. La stérilisation continue de l'eau neutralise les algues unicellulaires, augmentant ainsi la transparence de l'eau. L'irradiation UV garantit également que les agents pathogènes exposés ne peuvent pas se reproduire, réduisant ainsi la probabilité d'une épidémie dans un aquarium.

L'ultraviolet dans le traitement des eaux usées remplace la chloration, qui produit des substances toxiques. Les flux individuels à traiter avec UVGI doivent être testés pour s'assurer que la méthode sera efficace, en raison d'interférences potentielles telles que les solides en suspension, les colorants ou d'autres substances susceptibles de bloquer ou d'absorber le rayonnement UV.

L'utilisation de la lumière ultraviolette est devenue une pratique courante dans de nombreux procédés de traitement des eaux usées municipales. L'effluent commence à être reconnu comme une ressource précieuse, plutôt qu'un problème à résoudre. De nombreuses installations de traitement des eaux usées sont rebaptisées installations de récupération de l'eau. L'eau peut être déversée dans une rivière, utilisée pour irriguer les cultures ou placée dans une nappe phréatique pour une réutilisation ultérieure. La lumière ultraviolette est utilisée pour garantir que l'eau est exempte de micro-organismes dangereux.

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