Istituzioni come ospedali e sistemi di trasporto utilizzano da anni la disinfezione UV. Sergei Bobylev \ TASS tramite Getty Images

La luce ultravioletta ha una lunga storia come disinfettante e il virus SARS-CoV-2, che causa COVID-19, lo è prontamente reso innocuo dalla luce UV. La domanda è come sfruttare al meglio la luce UV per combattere la diffusione del virus e proteggere la salute umana mentre le persone lavorano, studiano e fanno acquisti al chiuso.

Il virus si diffonde in diversi modi. La via principale di trasmissione è attraverso il contatto da persona a persona tramite aerosol e goccioline emesso quando una persona infetta respira, parla, canta o tossisce. Il virus può anche essere trasmesso quando le persone si toccano il viso subito dopo aver toccato superfici che sono state contaminate da individui infetti. Ciò è particolarmente preoccupante nelle strutture sanitarie, negli spazi commerciali in cui le persone toccano frequentemente i banchi e le merci e negli autobus, nei treni e negli aerei.

Come ingegnere ambientale chi studia la luce UV, ho osservato che i raggi UV possono essere utilizzati per ridurre il rischio di trasmissione attraverso entrambe le vie. Le luci UV possono essere componenti di macchine mobili, robotiche o controllate dall'uomo, che disinfettano le superfici. Possono anche essere incorporati in sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria o altrimenti posizionati all'interno di flussi d'aria per disinfettare l'aria interna. Tuttavia, i portali UV che hanno lo scopo di disinfettare le persone quando entrano negli spazi interni sono probabilmente inefficaci e potenzialmente pericolosi.

Cos'è la luce ultravioletta?

La radiazione elettromagnetica, che include onde radio, luce visibile e raggi X, viene misurata in nanometri o milionesimi di millimetro. L'irradiazione UV è costituita da lunghezze d'onda comprese tra 100 e 400 nanometri, che si trovano appena oltre la porzione viola dello spettro della luce visibile e sono invisibili all'occhio umano. L'UV è suddiviso nelle regioni UV-A, UV-B e UV-C, che sono rispettivamente 315-400 nanometri, 280-315 nanometri e 200-280 nanometri.

Lo strato di ozono nell'atmosfera filtra lunghezze d'onda UV inferiori a 300 nanometri, che bloccano gli UV-C dal sole prima che raggiungano la superficie terrestre. Penso agli UV-A come alla gamma abbronzante e agli UV-B come alla gamma solare. Dosi sufficientemente elevate di UV-B possono causare lesioni cutanee e cancro della pelle.

UV-C contiene l'estensione lunghezze d'onda più efficaci per uccidere i patogeni. Lo è anche UV-C pericoloso per gli occhi e la pelle. Le sorgenti di luce UV artificiale progettate per la disinfezione emettono luce nell'intervallo UV-C o in un ampio spettro che include UV-C.

Come i raggi UV uccidono gli agenti patogeni

I fotoni UV tra 200 e 300 nanometri vengono assorbiti in modo abbastanza efficiente dagli acidi nucleici che compongono il DNA e l'RNA, e anche i fotoni inferiori a 240 nanometri sono ben assorbiti dalle proteine. Queste biomolecole essenziali vengono danneggiate dall'energia assorbita, rendendo il materiale genetico all'interno di una particella virale o di un microrganismo incapace di replicarsi o causare un'infezione, inattivando l'agente patogeno.

In genere è necessaria una dose molto bassa di luce UV in questo intervallo germicida per inattivare un agente patogeno. La dose UV è determinata dall'intensità della sorgente luminosa e dalla durata dell'esposizione. Per una data dose richiesta, le sorgenti di maggiore intensità richiedono tempi di esposizione più brevi, mentre le sorgenti di minore intensità richiedono tempi di esposizione più lunghi.

Mettere al lavoro i raggi UV

La disinfezione UV, che può essere eseguita da robot come questo, riduce le infezioni nosocomiali. Marcy Sanchez / William Beaumont Army Medical Center Public Affairs Office

Esiste un mercato consolidato per i dispositivi di disinfezione UV. Gli ospedali utilizzano da anni robot che emettono luce UV-C per disinfettare le stanze dei pazienti, le sale operatorie e altre aree in cui possono diffondersi infezioni batteriche. Questi robot, che includono Tru-D e Xenex, entrare nelle stanze vuote tra i pazienti e vagare in remoto emettendo radiazioni UV ad alta potenza per disinfettare le superfici. La luce UV viene utilizzata anche per disinfettare gli strumenti medici in speciali scatole di esposizione ai raggi UV.

UV viene utilizzato o testato per la disinfezione autobus, treni e piani. Dopo l'uso, robot UV o macchine controllate dall'uomo progettate per adattarsi a veicoli o aerei si muovono e disinfettano le superfici che la luce può raggiungere. Le aziende stanno anche valutando la tecnologia per disinfezione di magazzini e spazi commerciali.

La New York City Metropolitan Transit Authority (MTA) sta testando l'uso della luce ultravioletta per disinfettare i vagoni della metropolitana fuori servizio. MTA, CC BY-SA

È anche possibile utilizzare UV per disinfettare l'aria. Gli spazi interni come scuole, ristoranti e negozi che hanno un certo flusso d'aria possono installare lampade UV-C in alto e puntato al soffitto per disinfettare l'aria che circola. Allo stesso modo, i sistemi HVAC possono contenere sorgenti di luce UV per disinfettare l'aria mentre viaggia attraverso i condotti. Le compagnie aeree potrebbero anche utilizzare la tecnologia UV per disinfettare l'aria negli aerei o utilizzare luci UV nei bagni tra un utilizzo e l'altro.

Lontano UV-C: sicuro per l'uomo?

Immagina se tutti potessero camminare continuamente circondati dalla luce UV-C. Ucciderebbe qualsiasi virus aerosol che è entrato nella zona UV intorno a te o che è uscito dal naso o dalla bocca se sei stato infettato e hai diffuso il virus. La luce disinfetterà anche la tua pelle prima che la tua mano tocchi il tuo viso. Questo scenario potrebbe essere tecnologicamente possibile un giorno presto, ma i rischi per la salute sono una preoccupazione significativa.

Quando la lunghezza d'onda UV diminuisce, la capacità dei fotoni di penetrare nella pelle diminuisce. Questi fotoni di lunghezza d'onda più corta vengono assorbiti nello strato superiore della pelle, il che riduce al minimo i danni al DNA alle cellule della pelle che si dividono attivamente sotto. A lunghezze d'onda inferiori a 225 nanometri, la regione Far UV-C, i raggi UV sembrano essere sicuri per l'esposizione cutanea a dosi inferiori al livelli di esposizione definito dal Comitato internazionale per la protezione dalle radiazioni non ionizzanti.

La ricerca è confermando questi numeri utilizzando modelli di mouse. Tuttavia, si sa di meno esposizione agli occhi e alla pelle ferita a queste lunghezze d'onda lontane UV-C e le persone dovrebbero evitare l'esposizione diretta al di sopra dei limiti di sicurezza.

La ricerca suggerisce che la luce UV-C lontana potrebbe essere in grado di uccidere i patogeni senza danneggiare la salute umana:

La promessa di Far UV-C per la disinfezione sicura dei patogeni apre molte possibilità per le applicazioni UV. È anche portato ad alcuni usi prematuri e potenzialmente rischiosi.

Alcune aziende lo sono installazione di portali UV che irradiano le persone mentre camminano. Sebbene questo dispositivo non possa causare molti danni o danni alla pelle nei pochi secondi di passaggio attraverso il portale, la bassa dose erogata e la possibilità di disinfettare gli indumenti probabilmente non sarebbero efficaci per arginare la trasmissione di virus.

Ancora più importante, la sicurezza degli occhi e l'esposizione a lungo termine non sono state ben studiate e questi tipi di dispositivi devono essere regolamentati e convalidato per l'efficacia prima di essere utilizzato in ambienti pubblici. Deve essere compreso anche l'impatto dell'esposizione continua all'irradiazione germicida sul microbioma ambientale generale.

Poiché più studi su Far UV-C confermano tale esposizione alla pelle umana non è pericoloso e se gli studi sull'esposizione degli occhi non mostrano alcun danno, è possibile che sistemi di illuminazione Far UV-C convalidati installati in luoghi pubblici come negozi al dettaglio e snodi di trasporto potrebbero supportare i tentativi di controllare la trasmissione del virus per SARS-CoV-2 e altri potenziali virus nell'aria patogeni oggi e in futuro.

L'autore

Karl Linden, professore di ingegneria ambientale e professore Mortenson in sviluppo sostenibile, University of Colorado Boulder

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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