PROTOTIP - Dezinfekcija aerosola s pomočjo eletrokemičnega generiranja ozona in UV-C

Povzetek

Problem virusa SARS- CoV-2 je pred tehnologijo postavil nove izzive. Sedanje metode z UV-C svetlobo ali uporaba HEPA filtrov ne rešujejo vseh problemov odstranjevanja virusov iz zraka. Po podatkih iz literature je uporaba ozona pri dezinfekciji učinkovita, vendar pri visokih koncentracijah in v neobljudenih prostorih.

Na podlagi večletnega razvoja elektrokemične celice s posebno elektrodo za pridobivanje ozona je razvojna skupina (dr. Ciril Zevnik, Janez Bernard, Krištof Zevnik) sestavila prototip za odstranjevanja aerosola iz ambulantnih prostorov in s tem deaktivacijo patogenih organizmov.

Inaktivacija patogenov iz aerosola v ambulantnih prostorih

Kje so problemi?

UV-C ima kancerogene učinke in je človeku škodljiv¹ Tovrsten vir dezinfekcije lahko uporabimo samo, kadar nismo prisotni v ambulanti oz. je vir UV-C zaprt v komori⁷.
Ozon² je škodljiv plin in je že v zelo majhnih (ppb - parts per billion) koncentracijah nevaren človeku³. Ozon lahko pridobivamo z visoko napetostjo ali pa elektrokemično. Ozon v visokooksidativnem procesu hipno razpade na reaktivne produkte, ki inaktivirajo patogene.
Generiranje ozona z visoko napetostjo ima za posledico tudi škodljive stranske produkte - NOx⁴. Dezinfekcija zraka z visoko napetostjo, tako v ambulantnih prostorih ni priporočljiva.

Dezinfekcija aerosola s pomočjo eletrokemičnega generiranja ozona in UV-C

Prednosti dezinfekcija zraka z elektrokemično pridobljenim ozonom iz deionizirane vode je predvsem v njegovi čistosti in zato posebej primerno za uporabo v medicini. Pomembno je, da vse reakcije s patogenimi organizmi potekajo v reakcijski komori, tako da zrak, ki izstopa iz sistema ne vsebuje patogenih organizmov niti ozona.

Zahteve prototipa

Uporabiti izdelke in materiale, ki so dostopni na tržišču.
Naprava mora biti prenosljiva in se jo da zlahka priključiti na obstoječe sesalne / prezračevalne sisteme v prostorih ordinacije ali tehničnih prostorih
Naprava mora omogočati priklop na prenosne sesalne enote, ki vsebuje vgrajen voda/zrak separator.
Naprava mora poleg dezinfekcije zraka v ambulanti, inaktivirati tudi patogene iz aerosola, ki ga ustvarjajo naprave pri delu zobozdravnika (turbinski aerosol…)
Naprava mora omogočiti neprekinjeno v delovnem času in minimalno vzdrževanje v obdobju 6 mesecev.

Shema in princip delovanja

Prototip uporablja dva sesalni enoti, ki zrak kontinuirano pošiljata skozi reakcijsko komoro. V njej poteka visoko-oksidativni proces s pomočjo UV-C svetlobe in tvorbe hidroksilnih radikalov, ki inaktivirajo patogene organizme v zraku oziroma v aerosolih. V naslednji stopnji zrak iz reakcijske komore prehaja skozi aktivno oglje, ki veže produkte reakcije v sami celici in reducira morebiten preostanek ozona do kisika.

Reakcijska komora

Specifikacije
Predviden pretok zraka	30m³/h
Predviden čas filtracije zraka v povprečno veliki ambulanti (12m²)	1h
Velikost prototipa	150x400x400mm

Prikaz prototipa

Prototip je sestavljen iz materialov, ki so dokaj lahko dostopni na slovenskem tržišču:

ATX ohišje računalnika
Dve sesalni enoti - Arctic ventilator F14 140mm
Standardne električne komponente
UV-C luči
Stekleno komoro v kateri poteka reakcija
Celico iz PTFE v kateri poteka proces elektrokemičnega pridobivanja ozona

celica

Notranjost prototipa naprave

Priklop prototipa na prenosno sesalno enoto

Prototip je prenosljiv in se ga zlahka priključi na samostojno sesalno enoto. Prikazan je priklop na prenosno sesalno enoto z vgrajenim voda/zrak separatorjem. S tem priklopom je mogoča sočasna filtracija zraka in zajem aerosola, ki nastaja pri delu s turbino in ostalimi inštrumenti.

Shema prototipa in priklopa na prenosni aspirator

Prikaz aspiratorja povezanega s prototipom naprave za inaktivacijo patogenih organizmov

Aspirator

Inaktivacija patogenih organizmov v aerosolu

Izdelan prototip inaktivira patogene mikroorganizme, vključno s Sars-CoV2 virusom. Za potrditev bi potrebovali zanesljivo testiranje.

Obstaja veliko dostopne literature in dejanske uporabe dezinfekcije zraka s pomočjo UV-C in/ali ozona, ki potrjuje učinkovitost opisanih naprav in postopkov.

Po dostopnih informacijah na spletu je proizvajalec Sharp v laboratorijskih pogojih testiral⁶rešitev Plasmacluster⁵, z uporabo visoke napetosti (corona discarge) in generacijo ozona inaktivira patogene v aerosolu. Animacijski prikaz na isti način prikazuje tudi delovanje in inaktivacijo patogenov v prototipu.

Poleg tega iz opisane naprave in tehnologije ni mogoče razbrati, kako je proizvajalec rešil problem generiranja strupenih dušikovih spojin (NOx).

Iz dostopne literature je na temo učinkovitosti inaktivacije patogenih mikroorganizmov s pomočjo dostopne UV-C ali/in ozona kar nekaj literature:

Ozon

UV-C

Viri: