Les LED ont été un facteur déterminant dans de nombreuses innovations technologiques, et le traitement de l’eau ne fait pas exception. Bien que les accidents de lampes au mercure soient rares lorsque les lampes sont installées correctement, les avantages des LED UV-C ont commencé à l’emporter sur la nécessité de rester avec le statu quo.
La lumière ultraviolette (UV) purifie naturellement l’eau depuis des siècles. Avec un ciel dégagé, notre soleil peut inactiver les agents pathogènes à base d’eau en six heures minimum. Un ciel nuageux ou une eau peu claire provoque des conditions imparfaites. Ces conditions permettent aux bactéries de se développer et rendent les sources d’eau naturelles impropres à l’utilisation. Heureusement, nous avons développé plusieurs types de désinfection de l’eau, allant des produits chimiques aux lampes UV. Bien que tous ces éléments soient bénéfiques pour la santé humaine, certains sont plus bénéfiques pour l’environnement que d’autres.
Le besoin de changement
Les progrès de la chimie et de la technologie ont abouti à de multiples méthodes efficaces pour purifier l’eau. Les produits chimiques, tels que le chlore, ont été la première méthode de désinfection largement utilisée et, dans de nombreux cas, restent le principal moyen de purification. Les traitements chimiques dissolvent entièrement les cellules pathogènes et, jusqu’au traitement ultraviolet (UV), étaient la meilleure option disponible. Cependant, il y a des inconvénients à utiliser des produits chimiques dans l’eau potable. Ils peuvent être toxiques pour la vie aquatique, créer des sous-produits nocifs et ne sont pas efficaces contre tous les agents pathogènes (tels que Cryptosporidium). Les produits chimiques utilisés pour la désinfection sont également très corrosifs et peuvent entraîner des risques pour la sécurité et l’environnement pendant le transport et le stockage. (NSFC, National Small Flows Clearinghouse)
Bien que la désinfection UV soit considérée comme plus sûre que l’utilisation de produits chimiques, toutes les lampes UV conventionnelles contiennent généralement de 20 à 200 milligrammes de mercure et sont susceptibles de se briser pendant le transport, la manutention et le fonctionnement. Les lampes UV conventionnelles contiennent leur mercure soit sous forme liquide (plus courante dans les lampes à moyenne pression), soit dans un amalgame (plus fréquent dans les lampes à basse pression et à haut rendement). Les accidents et les procédures inappropriées augmentent le risque d’exposition.
Le Programme des Nations Unies pour l’environnement (PNUE) a lancé la Convention de Minamata sur le mercure pour protéger la santé humaine et l’environnement contre les émissions anthropiques et les rejets de mercure. Le PNUE s’est fixé pour objectif que le mercure soit progressivement retiré de la production d’ici 2020. En 2013, les organisations et les gouvernements ont été invités à décourager l’utilisation du mercure dès maintenant, et 127 pays ont signé pour ratifier l’élimination de tout mercure d’ici 2020. Bien qu’il ne soit pas clair si les lampes UV pour la désinfection de l’eau bénéficieront d’une exemption de ce règlement, il est clair que des solutions de rechange devraient être activement envisagées.
LED UV-C pour la désinfection de l’eau
Les LED ont été à l’avant-garde des innovations en matière d’éclairage depuis leur création – les smartphones n’existeraient pas sans elles. Ils permettent des durées de vie plus longues, des temps de mise en service / arrêt rapides et une faible consommation d’énergie. Les LED ont été développées au cours des dernières décennies, les LED UV étant la dernière innovation. Chaque avancée dans le spectre lumineux offre de nouvelles possibilités pour les LED.
Contrairement aux lampes UV conventionnelles, les LED n’utilisent pas de mercure, ce qui signifie qu’il n’y a aucun risque de contamination de l’eau si la lampe est mal installée ou cassée. Les lampes conventionnelles nécessitent également 5 à 10 minutes pour se réchauffer aux températures de désinfection maximales, tandis que les LED UV-C ont une durée de démarrage de quelques nanosecondes et n’ont aucune limitation de marche / arrêt, ce qui permet une désinfection instantanée et des temps de fonctionnement flexibles. Les lampes au mercure ont un cycle de vie limité d’environ un an et nécessitent une élimination spéciale, tandis que les lampes à LED peuvent avoir des intervalles de remplacement de plus de 10 ans.
Toutes les LED sont connues pour leur faible consommation d’énergie, et il en va de même pour les LED UV-C lorsqu’elles sont utilisées dans un système de désinfection de qualité. Les lampes au mercure conventionnelles nécessitent entre 110 et 240 volts pour fonctionner, tandis que les LED nécessitent une faible tension CC, ce qui signifie qu’une désinfection alimentée par un petit panneau solaire ou une batterie est possible.
La longueur d’onde idéale pour inactiver la plupart des bactéries se situe entre 260 et 270 nm, mais cela dépend des bactéries spécifiques ciblées. Les lampes au mercure ont deux options: basse pression, qui émettent 254 nm; et la pression moyenne, qui émet des longueurs d’onde comprises entre 200 et 300 nm. Les LED UV-C ont des longueurs d’onde sélectionnables permettant de cibler la puissance sur la longueur d’onde de désinfection la plus efficace, non pas désalignée comme avec les lampes basse pression ou gaspillée comme avec les lampes moyenne pression.
L’avenir de la purification de l’eau
La technologie LED permet d’utiliser le traitement uv de l’eau dans des applications auparavant indisponibles pour les lampes au mercure conventionnelles. Par exemple, les communautés éloignées peuvent facilement purifier l’eau avec des options d’énergie solaire, et les utilisations mobiles sont maintenant disponibles en raison de la robustesse et de la petite taille des appareils LED UV-C. Appliqué au point d’utilisation, une sécurité supplémentaire peut être fournie à l’eau dans les hôpitaux et les installations de recherche sans avoir besoin de réservoirs de stockage. La technologie UV-C LED n’est pas seulement théorique ou au stade de la conception; le projet BIOWYSE travaille actuellement sur un dispositif qui mettra en œuvre des LED UV-C pour désinfecter l’eau à bord de la Station spatiale internationale. Les appareils LED UV-C sont actuellement disponibles et prêts à changer le marché de la désinfection.
Les LED ont été un facteur déterminant dans de nombreuses innovations technologiques, et le traitement de l’eau ne fait pas exception. Bien que les accidents de lampes au mercure soient rares lorsque les lampes sont installées correctement, les avantages des LED UV-C ont commencé à l’emporter sur la nécessité de rester avec le statu quo. La technologie conventionnelle de traitement ultraviolet a fourni au monde une alternative au traitement chimique de l’eau. Maintenant, avec les progrès des LED, nous sommes passés à la prochaine étape de la purification de l’eau.
