نظرة عامة على تطورات الأشعة فوق البنفسجية ومستقبل التكنولوجيا

شهدت تقنية الضوء فوق البنفسجي للتطهير زيادة هائلة في الاهتمام في عام 2020. والدليل على أنه يمكن نشر الأشعة فوق البنفسجية لمعالجة الهواء والسطحية على نطاق واسع لإبطال نشاط SARS-CoV-2 (الفيروس الذي يسبب COVID-19) هو جديد بالنسبة للكثيرين وغير مفاجئ تمامًا لأولئك الذين يعملون بالفعل مع التكنولوجيا.

المفهوم بسيط. تخترق فوتونات الأشعة فوق البنفسجية جدار الخلية لتعطيل الحمض النووي وتجعل العامل الممرض غير نشط أو غير قادر على التكاثر. يتم إنتاج هذه الفوتونات بواسطة مصابيح متخصصة ويتم تكوينها في أنظمة توصيل مختلفة حسب التطبيق: الهواء أو السطح أو الماء.

نمو تكنولوجيا الأشعة فوق البنفسجية

يمكن رؤية أمثلة على كل هذه التطبيقات الثلاثة في وقت يعود إلى أوائل القرن العشرين ؛ ومع ذلك ، فإن الاستخدام التجاري الواسع للأشعة فوق البنفسجية كتقنية للتطهير بدأ بالفعل في السبعينيات ، مع نمو هائل في تطبيقات المياه ومياه الصرف الصحي في التسعينيات والعقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

كانت مجالات النمو الرئيسية الأولية هي مياه الشرب في ألمانيا والنمسا ومياه الصرف الصحي في الولايات المتحدة ، وشملت محركات النمو انخفاض الحاجة إلى المضافات الكيميائية مع مخاطر توليد المنتجات الثانوية المرتبطة بها ، وغياب مقاومة العوامل الممرضة (على سبيل المثال.خفية الأبواغيصعب تعطيله بالمعالجة الكيميائية) وسهولة التشغيل.

تم الآن تأسيس تقنية الأشعة فوق البنفسجية كأداة تطهير رئيسية على مستوى العالم عبر مجموعة واسعة من تطبيقات المياه ومياه الصرف الصحي ، ومعها توجد سلسلة إمداد راسخة من مصنعي المكونات والأنظمة ، جنبًا إلى جنب (في الغالب) مع لوائح واضحة بشأن تصميم وتشغيل تكنولوجيا. كانت هناك مجالات نمو جديدة في الرعاية الصحية ومعالجة الأغذية وإعادة استخدام المياه في السنوات الأخيرة ، على الرغم من أن الأشعة فوق البنفسجية بأكملها شهدت مسار نمو لطيفًا بمرور الوقت.

تأثير COVID-19

أدى ظهور COVID-19 في عام 2020 إلى اضطراب عربة تفاح الأشعة فوق البنفسجية إلى حد ما. أدى الاهتمام التقني والتجاري من الشركات الكبرى ورجال الأعمال على حد سواء إلى إغراق مساحة التطبيق. يعمل البعض بالفعل باستخدام تقنية الأشعة فوق البنفسجية وقاموا بتوسيع نطاق تطبيقاتهم لمعالجة المشكلات المتعلقة بـ COVID-19 على وجه التحديد. دخل آخرون السوق من التطبيقات المجاورة ، مثل موردي الإضاءة العامة الذين يسعون إلى تطبيق مصادر الضوء فوق البنفسجي في المنتجات. ومع ذلك ، فقد أصبح آخرون ، غالبًا نتيجة ليصبحوا عاطلين عن العمل أو عاطلين عن العمل ، مهتمين بتقديم حلول من خارج الفضاء تمامًا.

إجهاد سلسلة التوريد للأشعة فوق البنفسجية

أدى هذا التغيير السريع إلى إجهاد سلاسل التوريد على حساب مصالح معالجة المياه الحالية. على وجه الخصوص ، شهد تصنيع مصابيح الزئبق - بخار الأشعة فوق البنفسجية المتخصصة زيادة هائلة في الطلب ، مما أدى إلى إطالة أوقات التسليم وزيادة الأسعار.

تتطلب هذه المصابيح عادةً استبدالًا سنويًا ، لذلك بافتراض أنه سيتم تشغيل المنتجات ذات الصلة بـ COVID-19 في المستقبل المنظور ، سيستمر هذا الوضع حتى تزداد القدرة التصنيعية. على العكس من ذلك ، إذا انخفض الطلب في عام 2021 وما بعده ، فهل ستصبح السعة الزائدة مشكلة معكوسة؟ فقط الوقت كفيل بإثبات.

مصادر ضوء الأشعة فوق البنفسجية البديلة

ظهرت مصادر الضوء البديلة ، مثل مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية - C ومصابيح الأشعة فوق البنفسجية المستندة إلى الإكسيمر ، كبدائل قبل عام 2020 بفترة طويلة. ومع ذلك ، ترتبط جزئيًا بقيود العرض وجزئيًا بسبب نطاق أوسع من استخدامات التطبيقات ، فقد أدت إلى تسريع النمو.

بدأت مصادر الضوء البديلة هذه ، وخاصة مصابيح LED UV-C ، في الاستفادة من الزيادات الكبيرة في نطاق التصنيع ، جنبًا إلى جنب مع اتجاه زيادة الأداء ، يتم تنفيذها أخيرًا في منتجات تجارية واسعة النطاق.

UV-C LED البروز والوعد

أعلنت شركة AquiSense Technologies في كنتاكي مؤخرًا عن عقد إمداد رئيسي مع شركة Mitsubishi Electric Corp اليابانية لتزويدها بمنتج UV-C LED المخصص لتطهير المياه الرمادية في تطبيق سكني يُعتقد أنه يتجاوز 100000 وحدة سنويًا.

من المحتمل أن تكون قدرة تقنية UV-C LED على التفوق تقنيًا وتجاريًا على تقنية بخار الزئبق التقليدية للأشعة فوق البنفسجية في مثل هذا التطبيق بمثابة الريادة لعام 2021 وما بعده. ليس فقط من المتوقع أن يكون هناك عدد كبير من تطبيقات أقل من 20 جيجا في الدقيقة تم إنشاؤها ، ولكن هناك الآن أيضًا أنظمة UV-C LED لنقطة الدخول (POE) المتاحة تجاريًا وعددًا من الأنظمة التجريبية البلدية صغيرة الحجم قيد التشغيل . تجعل المرونة الهندسية والتشغيلية لمصابيح UV-C اقتراحًا جذابًا.

مصابيح الأشعة فوق البنفسجية القائمة على تفريغ الغاز

مصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجية البديل الآخر الذي اكتسب الكثير من الاهتمام هو مصباح تفريغ الغاز القائم على الإكسيمر الذي ينتج أطوال موجية في نطاق 200 نانومتر ، أو ما يسمى بـ "الأشعة فوق البنفسجية الطويلة". على الرغم من أنها ليست تقنية جديدة ، فقد حظيت باهتمام من الدراسات التي تشير إلى تعرض جلد الإنسان لسلامة ، والذي كان دائمًا قيدًا على تقنية UV-C التقليدية في نطاق 250 إلى 280 نانومتر.

في حين أن هذه المصابيح قد يكون لها تطبيقات محدودة في تطبيقات المياه ، والتي تميل إلى أن تكون مغلقة ، سيكون من المثير للاهتمام معرفة ما إذا كان بإمكانها زيادة الكفاءة وتقليل التكلفة ، لتكون بمثابة بديل خالٍ من الزئبق لتقنية مصباح الأشعة فوق البنفسجية لتفريغ الغاز.

اللوائح والتعليم

كما ذكرنا سابقًا ، فإن أحد الدوافع الرئيسية لإنشاء تكنولوجيا الأشعة فوق البنفسجية في صناعة المياه ومياه الصرف هو وجود المعايير واللوائح والمبادئ التوجيهية. هذا غير موجود إلى حد كبير بالنسبة لحلول الهواء والسطحية التي تطبق استخدام تقنية الأشعة فوق البنفسجية ، والتي أصبحت إلى حد ما الغرب المتوحش حيث سعى مقدمو الخدمة إلى حلول سريعة للحفاظ على المكاتب والأماكن العامة والبيئات الشخصية آمنة. من تصميم الأجهزة إلى معايير التحقق والتحقق من صحة القياس ، حلت صناعة معالجة المياه الكثير من المشكلات التي يتم التفكير فيها حاليًا في الدوائر الأخرى.

من المثير للاهتمام أنه لا يبدو أن موردي معالجة المياه قد استفادوا من هذه الميزة. يبدو أن مصنعي أنظمة المياه فوق البنفسجية ظلوا إلى حد كبير داخل حاراتهم ولم يتوسعوا في تطبيقات الهواء والسطح. لماذا هذا؟ هل لديهم ما يكفي على طبقهم بالفعل؟ هل يرون في هذا التطبيق فرصة قصيرة المدى محتملة؟ هل اعتادوا على متطلبات أكثر صرامة وغير مرتاحين لـ "خطوة للخلف" فيما يتعلق بالتحقق من العملية؟

مهما كان الأمر ، فإن صناعة معالجة المياه لديها الكثير لتقدمه. كانت الرابطة الدولية للأشعة فوق البنفسجية (IUVA) مصدرًا رئيسيًا خلال هذا الوقت ، حيث قامت مجموعات العمل بإنتاج عدد من أوراق التعليم والمواقف الرئيسية.

مستقبل مشرق للتطهير بالأشعة فوق البنفسجية

أصبحت تقنية التطهير بالأشعة فوق البنفسجية سائدة خلال العقد الماضي. أدى تأثير COVID-19 إلى بعض الاضطرابات قصيرة المدى للصناعة ، على الرغم من أن هذا يمكن اعتباره إيجابيًا. إذن ، هل يمكننا تعلم أي شيء من الظروف الفريدة لعام 2020 ، وكيف يمكننا استخدام ذلك لتسريع الابتكار؟

لدينا حلول. لدينا بعض الحلول الجيدة حقًا. هم أفضل مما قد ندرك. بالطبع ، يجب أن نستمر في المضي قدمًا من أجل التحسين. الكفاءات المتزايدة في التحكم في العملية ، والنشر الأكثر ذكاءً للاستشعار ، وزيادة استخدام التقنيات مثل مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية ، ستستمر في رفع المستوى. ومع ذلك ، يمكننا تصور انتشار أوسع.

من الواضح أن هناك وعيًا أكبر بمكافحة العدوى بين سكان العالم ، وهناك أدلة على أن الحكومات والشركات والأفراد سوف يستثمرون في الحلول الهندسية التي تعزز السلامة. يمكن أن يكون للوائح التنظيمية تأثير إيجابي على نشر تكنولوجيا الأشعة فوق البنفسجية. ستؤدي زيادة القدرة التصنيعية ومصادر الضوء فوق البنفسجية البديلة إلى خفض الأسعار ، مما يجعل الوصول إليها أكثر سهولة. الشركات التي كانت تتجه بالفعل في طريق دمج تقنية الأشعة فوق البنفسجية في المنتجات كبيرة الحجم تعمل على تسريع خطوط أنابيب الابتكار الخاصة بها أيضًا.

هذا يؤدي إلى التواصل. على الرغم من انتشار فيروس كوفيد -19 ومأسويته على سكان العالم ، تظل الحقيقة أن المياه والصرف الصحي تفوقهما بكثير من حيث الوفاة والمرض والأثر الاقتصادي السلبي. لذلك ، نحن بحاجة إلى تحسين رسالتنا باستمرار للعالم حول القيمة الحقيقية للمياه. لأننا ننقذ الأرواح.