La luz ultravioleta inactiva los gérmenes en el agua potable. Hasta ahora, el proceso de desinfección se basó en lámparas de vapor de mercurio, que emiten luz en el espectro UV. Sin embargo, el mercurio es un metal pesado que afecta la salud humana y el medio ambiente. Los investigadores de Fraunhofer están investigando una alternativa más ecológica y eficiente, que utiliza LED UV para destruir el ADN bacteriano. La tecnología también es adecuada para desinfectar el agua de elaboración y para desinfectar las tapas de la cerveza embotellada. bebidas sin alcohol, y agua mineral durante el proceso de llenado.

El verano es la hora del jardín de la cerveza. Para garantizar agua limpia para cerveza de alta calidad, Las empresas cerveceras a menudo instalan sistemas ultravioleta (UV) antes de sus equipos de elaboración, con el fin de mantener el agua potable libre de gérmenes. Se utiliza luz ultravioleta porque es muy eficaz para matar bacterias, virus y gérmenes. Su material genético (ADN) es destruido por los rayos ultravioleta. El agua de infusión se desinfecta bombeándola a través de tubos de acero inoxidable en los que se han instalado lámparas UV. La luz ultravioleta con una longitud de onda de 265 nanómetros es especialmente adecuada para esta tarea. Hasta ahora, esta luz ultravioleta se ha generado utilizando lámparas de vapor de mercurio, que emiten luz a 254 nanómetros. Sin embargo, el mercurio es un metal pesado que daña el medio ambiente. Investigadores de la rama de Tecnología de sistemas avanzados (AST) del Instituto Fraunhofer de Optrónica, Tecnologías de sistemas y explotación de imágenes IOSB en Ilmenau, en colaboración con el socio del proyecto PURION GmbH, quiere sustituir las lámparas convencionales que contienen mercurio por diodos emisores de luz ultravioleta (LED UV). Con sede en la ciudad alemana de Zella-Mehlis, la empresa fabrica sistemas de desinfección UV para depurar agua. La tecnología se utiliza en enfriadores de agua, por ejemplo, sino también para guardar envases de bebidas como barriles, botellas y latas libres de gérmenes.

LED UV-C que dañan las células

"Las lámparas de vapor de mercurio convencionales emiten luz a 254 nanómetros. Como se encuentra por debajo de la longitud de onda óptima de 265 nanómetros, el rendimiento de la desinfección no es óptimo, "dice Thomas Westerhoff, científico de Fraunhofer IOSB-AST. Otras desventajas de estas lámparas son sus largas fases de calentamiento, su corta vida útil y el hecho de que no pueden desplegarse de forma flexible debido a su diseño voluminoso. "Por estas razones, preferimos los LED UV, que emiten a una longitud de onda máxima de 265 nanómetros. De particular interés son los LED UV-C, porque su radiación destruye el ADN de los patógenos con mucha más eficacia. Los rayos UV generan resonancias en los ácidos nucleicos del ADN y abren los enlaces de las moléculas. Esto cambia los núcleos celulares de los microorganismos de una manera que imposibilita la división celular. Como consecuencia, los patógenos ya no pueden multiplicarse ".

Diseño flexible de muy estable, fuentes de radiación ultravioleta sin mercurio

En contraste con las problemáticas lámparas de vapor de mercurio, Los LED UV no requieren ninguna fase de calentamiento:alcanzan su máxima potencia al instante. Además, ofrecen una alta estabilidad mecánica, no son tóxicos y pueden funcionar a baja tensión. Otra ventaja es que los LED son focos. En virtud de su patrón de radiación, ofrecen una amplia gama de posibilidades de diseño. Westerhoff y su equipo en Fraunhofer IOSB-AST son responsables del diseño de los módulos LED, respondiendo preguntas como:"¿Cómo se deben estructurar las geometrías?", "¿Cuál es el diseño óptimo de las matrices para un caso de uso particular?", "¿Cuántos LED se necesitan?" y "¿Cómo se deben organizar en el módulo las fuentes puntuales con diferentes longitudes de onda?"

Tras numerosas pruebas prácticas, los investigadores ahora pueden operar los LED UV directamente en el agua sin la necesidad de un tubo para revestirlos. Por lo tanto, eliminan los reflejos para aumentar aún más el rendimiento de rendimiento de las fuentes de radiación. Para el socio industrial PURION GmbH, Los expertos de Fraunhofer IOSB-AST han desarrollado un módulo especial que puede desinfectar el interior de las tapas de cerveza durante el proceso de producción antes de que las botellas se llenen de cerveza. Esto asegura que no entren gérmenes en las botellas durante el proceso de producción. "Podemos irradiar la superficie interior de las tapas con una potencia ultravioleta de cuatro vatios. Hacer eso con lámparas de vapor de mercurio en una superficie tan pequeña es casi imposible, "dice el ingeniero.

La nueva tecnología es muy versátil, y gracias a su pequeño tamaño y alta intensidad de radiación, los LED UV-C también se pueden utilizar en dispositivos médicos, para esterilizar líquidos, superficies y áreas de difícil acceso de una manera específica. Endoscopios y sondas ultrasónicas, por ejemplo, se puede desinfectar de manera eficiente utilizando disposiciones de LED especialmente configuradas a pesar de las complejas geometrías de irradiación. Fraunhofer IOSB-AST también ofrece su experiencia a los clientes interesados ​​en el sector de la ingeniería médica en el diseño de fuentes de radiación UV-C basadas en LED y la simulación y optimización del campo de irradiación.