Ein Überblick über die Fortschritte bei ultraviolettem Licht und die Zukunft der Technologie
Die UV-Lichttechnologie zur Desinfektion hat im Jahr 2020 einen massiven Anstieg des Interesses erfahren. Der Beweis, dass UV in großem Umfang zur Luft- und Oberflächenbehandlung eingesetzt werden kann, um SARS-CoV-2 (das Virus, das COVID-19 verursacht) zu inaktivieren, ist für viele neu und völlig überraschend für diejenigen, die bereits mit der Technologie arbeiten.
Das Konzept ist einfach. UV-Photonen durchdringen eine Zellwand, um die DNA zu zerstören und den Erreger inaktiv oder unfähig zur Replikation zu machen. Diese Photonen werden von Speziallampen erzeugt und je nach Anwendung in verschiedene Abgabesysteme konfiguriert: Luft, Oberfläche oder Wasser.
Beispiele für alle drei dieser Anwendungen können bis in die frühen 1900er Jahre zurückverfolgt werden; Die weit verbreitete kommerzielle Nutzung von UV als Desinfektionstechnologie begann jedoch erst in den 1970er Jahren, mit einem enormen Wachstum bei Wasser- und Abwasseranwendungen in den 1990er und 2000er Jahren.
Anfängliche Schlüsselwachstumsbereiche waren Trinkwasser in Deutschland und Österreich und Abwasser in den USA. Zu den Wachstumstreibern gehörten der reduzierte Bedarf an chemischen Zusatzstoffen mit dem damit verbundenen Risiko der Bildung von Nebenprodukten, das Fehlen von Krankheitserregerresistenzen (z. B.Kryptosporidiumdurch chemische Behandlung schwer zu inaktivieren) und einfache Bedienung.
Die UV-Technologie hat sich inzwischen weltweit als ein wichtiges Desinfektionsinstrument für eine breite Palette von Wasser- und Abwasseranwendungen etabliert, und damit gibt es eine etablierte Lieferkette von Komponenten- und Systemherstellern, zusammen mit (meistens) klaren Vorschriften für das Design und den Betrieb der Technologie. In den letzten Jahren gab es neue Wachstumsbereiche im Gesundheitswesen, in der Lebensmittelverarbeitung und in der Wiederverwendung von Wasser, obwohl UV im Großen und Ganzen im Laufe der Zeit einen angenehmen Wachstumspfad durchlaufen hat.
Das Auftauchen von COVID-19 im Jahr 2020 hat den UV-Apfelkarren etwas durcheinander gebracht. Technisches und geschäftliches Interesse von großen Unternehmen und Unternehmern gleichermaßen haben den Anwendungsbereich überschwemmt. Einige haben bereits mit der UV-Technologie gearbeitet und ihr Anwendungsspektrum erweitert, um speziell Probleme im Zusammenhang mit COVID-19 anzugehen. Andere kamen aus angrenzenden Anwendungen auf den Markt, wie z. B. Anbieter von Allgemeinbeleuchtung, die UV-Lichtquellen in Produkte integrieren möchten. Wieder andere sind, oft als Folge von Arbeitslosigkeit oder Unterbeschäftigung, daran interessiert, Lösungen von völlig außerhalb des Raums anzubieten.
Dieser rasche Wandel hat die Lieferketten zum Nachteil bestehender Wasseraufbereitungsinteressen belastet. Insbesondere die Herstellung der speziellen Quecksilberdampf-UV-Lampen verzeichnet eine massive Nachfragesteigerung, was zu längeren Lieferzeiten und höheren Preisen führt.
Diese Lampen müssen in der Regel jährlich ausgetauscht werden. Unter der Annahme, dass die COVID-19-bezogenen Produkte auf absehbare Zeit in Betrieb sein werden, wird diese Situation anhalten, bis die Produktionskapazität steigt. Wenn umgekehrt die Nachfrage 2021 und darüber hinaus sinkt, werden Überkapazitäten dann zu einem inversen Problem? Nur die Zeit kann es verraten.
Alternative Lichtquellen wie UV-C-LEDs und Excimer-basierte UV-Lampen tauchten schon lange vor 2020 als Alternativen auf. Diese haben jedoch teilweise aufgrund von Lieferengpässen und teilweise aufgrund eines breiteren Anwendungsbereichs das Wachstum beschleunigt.
Diese alternativen Lichtquellen, insbesondere UV-C-LEDs, haben begonnen, von erheblichen Steigerungen im Herstellungsmaßstab zu profitieren, und zusammen mit einem Trend zu höherer Leistung werden sie schließlich in großtechnischen kommerziellen Produkten implementiert.
AquiSense Technologies aus Kentucky gab kürzlich einen wichtigen Liefervertrag mit Mitsubishi Electric Corp. aus Japan über die Lieferung eines maßgeschneiderten UV-C-LED-Produkts zur Desinfektion von Grauwasser in Wohngebieten bekannt, von denen angenommen wird, dass es mehr als 100.000 Einheiten pro Jahr gibt.
Die Fähigkeit der UV-C-LED-Technologie, die herkömmliche UV-Quecksilberdampftechnologie in einer solchen Anwendung technisch und wirtschaftlich zu übertreffen, ist wahrscheinlich ein Leitmotiv für 2021 und darüber hinaus. Es wird nicht nur vorausgesagt, dass eine Reihe ähnlicher Anwendungen unter 20 gpm etabliert werden, sondern es sind jetzt auch kommerziell erhältliche Point-of-Entry (POE) UV-C-LED-Systeme und eine Reihe kleiner kommunaler Pilotsysteme in Betrieb . Die technische und betriebliche Flexibilität von UV-C-LEDs machen sie zu einem attraktiven Angebot.
Eine weitere alternative UV-Lichtquelle, die viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen hat, ist eine Excimer-basierte Gasentladungslampe, die Wellenlängen im Bereich von 200 nm oder sogenanntes „Far-UV“ erzeugt. Obwohl es sich nicht um eine neue Technologie handelt, hat sie durch Studien Aufmerksamkeit erregt, die auf eine sichere Exposition der menschlichen Haut hindeuten, was immer eine Einschränkung der herkömmlichen UV-C-Technologie im Bereich von 250 bis 280 nm war.
Während diese Lampen in Wasseranwendungen, die in der Regel geschlossen sind, möglicherweise nur begrenzte Anwendungen haben, wird es interessant sein zu sehen, ob sie die Effizienz steigern und die Kosten senken können, um als quecksilberfreie Alternative zur Gasentladungs-UV-Lampentechnologie zu fungieren.
Wie bereits erwähnt, ist das Vorhandensein von Normen, Vorschriften und Richtlinien einer der wichtigsten Treiber für die Etablierung der UV-Technologie in der Wasser- und Abwasserindustrie. Dies gilt weitgehend nicht für Luft- und Oberflächenlösungen unter Verwendung der UV-Technologie, die etwas zum Wilden Westen geworden ist, da Anbieter nach schnellen Lösungen gesucht haben, um Büros, öffentliche Räume und persönliche Umgebungen sicher zu halten. Vom Hardwaredesign bis hin zu Messverifizierungs- und Validierungsstandards hat die Wasseraufbereitungsindustrie viele Probleme gelöst, über die derzeit in anderen Kreisen nachgedacht wird.
Interessanterweise scheinen etablierte Wasseraufbereitungsanbieter diesen Vorteil nicht genutzt zu haben. Es scheint, dass die Hersteller von UV-Wassersystemen weitgehend auf ihrem Kurs geblieben sind und sich nicht auf Luft- und Oberflächenanwendungen ausgeweitet haben. Warum ist das so? Haben sie schon genug auf dem Teller? Sehen sie diese Bewerbung als potenzielle kurzfristige Chance? Sind sie an strengere Anforderungen gewöhnt und fühlen sich unwohl mit einem „Rückschritt“ in Bezug auf die Prozessverifizierung?
In jedem Fall hat die Wasseraufbereitungsbranche viel zu bieten. Die International Ultraviolet Association (IUVA) war in dieser Zeit eine wichtige Ressource, deren Arbeitsgruppen eine Reihe wichtiger Aufklärungs- und Positionspapiere erstellten.
Die UV-Desinfektionstechnologie hat sich in den letzten zehn Jahren zum Mainstream entwickelt. Die Auswirkungen von COVID-19 führten zu einigen kurzfristigen Störungen in der Branche, obwohl dies unter dem Strich positiv gewertet werden kann. Können wir also etwas aus den einzigartigen Bedingungen des Jahres 2020 lernen und wie können wir das nutzen, um Innovationen zu beschleunigen?
Wir haben Lösungen. Wir haben einige wirklich gute Lösungen. Sie sind besser, als wir vielleicht glauben. Natürlich sollten wir weiter nach vorne drängen, um uns zu verbessern. Erhöhte Effizienz in der Prozesssteuerung, intelligenterer Einsatz von Sensoren, verstärkter Einsatz von Technologien wie UV-C-LEDs werden die Messlatte immer höher legen. Wir können uns jedoch einen breiteren Einsatz vorstellen.
Das Bewusstsein für Infektionskontrolle ist in der Weltbevölkerung eindeutig gestiegen, und es gibt Hinweise darauf, dass Regierungen, Unternehmen und Einzelpersonen in technische Lösungen investieren werden, die die Sicherheit erhöhen. Vorschriften können sich positiv auf den Einsatz der UV-Technologie auswirken. Erhöhte Produktionskapazitäten und alternative UV-Lichtquellen werden die Preise senken und den Zugang erleichtern. Unternehmen, die bereits auf dem Weg waren, die UV-Technologie in Massenprodukte einzubetten, beschleunigen ebenfalls ihre Innovationspipelines.
Dies führt zu einer Kommunikation. So weit verbreitet und so tragisch COVID-19 für die Weltbevölkerung war, Tatsache bleibt, dass Wasser und sanitäre Einrichtungen in Bezug auf Tod, Krankheit und negative wirtschaftliche Auswirkungen bei weitem überwiegen. Daher müssen wir unsere Botschaft an die Welt über den wahren Wert des Wassers ständig verfeinern. Denn wir retten Leben.
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