Skip to main content

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?

  1. 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
  2. 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.
  3. 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.

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.

Zahteve prototipa

  1. Uporabiti izdelke in materiale, ki so dostopni na tržišču.
  2. Naprava mora biti prenosljiva in se jo da zlahka priključiti na obstoječe sesalne / prezračevalne sisteme v prostorih ordinacije ali tehničnih prostorih
  3. Naprava mora omogočati priklop na prenosne sesalne enote, ki vsebuje vgrajen voda/zrak separator.
  4. Naprava mora poleg dezinfekcije zraka v ambulanti, inaktivirati tudi patogene iz aerosola, ki ga ustvarjajo naprave pri delu zobozdravnika (turbinski aerosol…)
  5. 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:

  1. ATX ohišje računalnika
  2. Dve sesalni enoti - Arctic ventilator F14 140mm 
  3. Standardne električne komponente
  4. UV-C luči 
  5. Stekleno komoro v kateri poteka reakcija
  6. 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

Aspirator_Sesanje

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 testiral6 rešitev 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

  1. Confirmation of the sterilization effect using a high concentration of ozone gas for the bio-clean room 
  2. Water and air ozone treatment as an alternative sanitizing technology

UV-C

  1. Far-UVC light: A new tool to control the spread of airborne-mediated microbial diseases
  2. IUVA Fact Sheet on UV Disinfection for COVID-19
  3. Characterization of UVC Light Sensitivity of Vaccinia Virus Aerosol
  4. Susceptibility of Influenza Virus to UV-C Light
  5. Effectiveness of an ultraviolet-C disinfection system for reduction of healthcare-associated pathogens

Viri:

  1. https://www.cancer.org/cancer/cancer-causes/radiation-exposure/uv-radiation.html
  2. https://sl.wikipedia.org/wiki/Ozon
  3. https://sl.wikipedia.org/wiki/Ozon#Vplivi_na_zdravje
  4. https://en.wikipedia.org/wiki/NOx#Health_and_environment_effects
  5. https://global.sharp/pci/en/about_pci/
  6. https://drive.google.com/file/d/1J05h2O7el4zdAHOP7gxFlK0-JfdlLfMa/view?usp=sharing
  7. UVC LED Irradiation Effectively Inactivates Aerosolized Viruses, Bacteria, and Fungi in a Chamber-Type Air Disinfection System