Los LED han sido un factor definitorio en muchas innovaciones tecnológicas, y el tratamiento del agua no es una excepción. Aunque los accidentes de lámparas de mercurio son raros cuando las lámparas se instalan correctamente, los beneficios de los LED UV-C han comenzado a superar la necesidad de mantenerse con el status quo.
La luz ultravioleta (UV) ha purificado naturalmente el agua durante siglos. Con cielos despejados, nuestro sol puede inactivar patógenos a base de agua en seis horas como mínimo. Los cielos nublados o el agua poco clara causan condiciones imperfectas. Estas condiciones permiten que las bacterias crezcan y hacen que las fuentes de agua naturales sean inseguras de usar. Afortunadamente, hemos desarrollado varios tipos de desinfección del agua, que van desde productos químicos hasta lámparas UV. Aunque todos estos son beneficiosos para la salud humana, algunos son más beneficiosos para el medio ambiente que otros.
La necesidad de cambio
Los avances en química y tecnología han dado como resultado múltiples métodos efectivos para purificar el agua. Los productos químicos, como el cloro, fueron el primer método de desinfección ampliamente utilizado y, en muchos casos, siguen siendo el principal medio de purificación. Los tratamientos químicos disuelven las células patógenas por completo y, hasta el tratamiento ultravioleta (UV), eran la mejor opción disponible. Sin embargo, hay desventajas en el uso de productos químicos en el agua potable. Pueden ser tóxicos para la vida acuática, crear subproductos dañinos y no son efectivos contra todos los patógenos (como Cryptosporidium). Los productos químicos utilizados para la desinfección también son altamente corrosivos y pueden causar riesgos ambientales y de seguridad durante el transporte y el almacenamiento. (NSFC, Centro Nacional de Intercambio de Información sobre Pequeños Flujos)
Aunque la desinfección UV se considera más segura que el uso de productos químicos, todas las lámparas UV convencionales generalmente contienen de 20 a 200 miligramos de mercurio y son susceptibles a la rotura durante el transporte, la manipulación y la operación. Las lámparas UV convencionales mantienen su mercurio en forma líquida (más común en lámparas de presión media) o en una amalgama (más común en lámparas de baja presión y alto rendimiento). Los accidentes y los procedimientos inadecuados aumentan el riesgo de exposición.
El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) inició el Convenio de Minamata sobre el Mercurio para proteger la salud humana y el medio ambiente de las emisiones y liberaciones antropogénicas de mercurio. El PNUMA se ha fijado el objetivo de que el mercurio se elimine gradualmente de la producción para el año 2020. En 2013, se pidió a las organizaciones y gobiernos que desalentaran el uso de mercurio a partir de inmediato, y 127 países firmaron para ratificar la eliminación de todo el mercurio para el año 2020. Si bien no está claro si las lámparas UV para la desinfección del agua recibirán una exención de este reglamento, está claro que las alternativas deben considerarse activamente.
LED UV-C para la desinfección del agua
Los LED han estado a la vanguardia de las innovaciones de iluminación desde sus inicios: los teléfonos inteligentes no existirían sin ellos. Permiten una vida útil más larga, tiempos de encendido / apagado rápidos y bajo consumo de energía. Los LED se han desarrollado en las últimas décadas, siendo los LED UV la última innovación. Cada avance en el espectro de luz ofrece nuevas posibilidades para los LED.
A diferencia de las lámparas UV convencionales, los LED no usan mercurio, lo que significa que no hay riesgo de contaminar el agua si la lámpara está mal instalada o rota. Las lámparas convencionales también requieren de 5 a 10 minutos para calentarse a las temperaturas máximas de desinfección, mientras que los LED UV-C tienen un tiempo de inicio de unos pocos nanosegundos y no tienen limitaciones de encendido / apagado, lo que permite una desinfección instantánea y tiempos de funcionamiento flexibles. Las lámparas de mercurio tienen un ciclo de vida limitado de aproximadamente un año y requieren una eliminación especial, mientras que las lámparas LED pueden tener intervalos de reemplazo de más de 10 años.
Todos los LED son conocidos por su bajo consumo de energía, y lo mismo es cierto para los LED UV-C cuando se utilizan en un sistema de desinfección de calidad. Las lámparas de mercurio convencionales requieren entre 110 y 240 voltios para funcionar, mientras que los LED requieren CC de bajo voltaje, lo que significa que la desinfección alimentada con un pequeño panel solar o batería es factible.
La longitud de onda ideal para inactivar la mayoría de las bacterias está entre 260-270 nm, sin embargo, depende de las bacterias específicas a las que se dirigen. Las lámparas de mercurio tienen dos opciones: baja presión, que emiten 254 nm; y media presión, que emiten longitudes de onda entre 200-300 nm. Los LED UV-C tienen longitudes de onda seleccionables que permiten que la energía se dirija a la longitud de onda de desinfección más eficiente, no desalineada como con las lámparas de baja presión o desperdiciada como con las lámparas de presión media.
El futuro de la purificación del agua
La tecnología LED permite utilizar el tratamiento de agua UV en aplicaciones que antes no estaban disponibles para las lámparas de mercurio convencionales. Por ejemplo, las comunidades remotas pueden purificar fácilmente el agua con opciones de energía solar, y los usos móviles ahora están disponibles debido a la robustez y el pequeño tamaño de los dispositivos LED UV-C. Aplicado en el punto de uso, se puede proporcionar seguridad adicional al agua en hospitales e instalaciones de investigación sin la necesidad de tanques de almacenamiento. La tecnología UV-C LED no es solo teórica o en una etapa de concepto; el Proyecto BIOWYSE está trabajando actualmente en un dispositivo que implementará LED UV-C para desinfectar el agua a bordo de la Estación Espacial Internacional. Los dispositivos LED UV-C están actualmente disponibles y listos para cambiar el mercado de la desinfección.
Los LED han sido un factor definitorio en muchas innovaciones tecnológicas, y el tratamiento del agua no es una excepción. Aunque los accidentes de lámparas de mercurio son raros cuando las lámparas se instalan correctamente, los beneficios de los LED UV-C han comenzado a superar la necesidad de mantenerse con el status quo. La tecnología de tratamiento ultravioleta convencional proporcionó al mundo una alternativa al tratamiento químico del agua. Ahora, con los avances en los LED, hemos llegado a la siguiente etapa de purificación de agua.
