Una lámpara UV es un método no químico para desinfectar agua en el hogar, es eficaz contra todo tipo de patógenos y solo necesita un tiempo de contacto de segundos. Usa radiación UV de onda corta de 200–300 nm generada por lámparas de mercurio o diodos emisores de luz UV (LED).

La desinfección por luz UV es un proceso físico que inactiva microorganismos al dañar sus ácidos nucleicos y proteínas, que absorben la luz entre 200–300 nm. Algunas bacterias pueden reparar el daño en su ADN, especialmente cuando son expuestas a ondas presentes en la luz solar y cuando la dosis de radiación no es suficiente. Para tratar el agua con radiación UV en el hogar, generalmente se usan lámparas de vapor de mercurio de baja presión que emiten un solo pico de radiación UV de 254 nm. Los LED que emiten luz UV están ganando popularidad rápidamente y pueden diseñarse para diferentes rendimientos de emisión, aunque usualmente se usan entre 255 y 285 nm.

Consideraciones de diseño

El agua fluye a través de la lámpara desde el lado del sistema UV hasta el otro y se desinfecta en cuestión de segundos. El tiempo de retención hidráulica es un factor fundamental en el diseño del sistema para garantizar que el tiempo de exposición a la radiación UV, así como la intensidad del rendimiento de la lámpara, proporcione la dosis de luz UV necesaria para inactivar todo tipo de microorganismos patógenos. Sin embargo, la calidad del agua influencia la transmitancia de la luz UV y la eficacia de este método de desinfección. Por ejemplo, la alta turbiedad o los sólidos en suspensión pueden reducir la eficacia de la desinfección debido a que protegen a los agentes patógenos. Los componentes inorgánicos como el hierro o el manganeso también pueden ensuciar la lámpara y reducir la transmisión de luz. Idealmente, la turbiedad debería ser <5 NTU y la transmitancia >70 % a 254 nm sobre un paso de luz de 1 cm. Puede que sea necesario aplicar un pretratamiento si los parámetros de la calidad del agua no cumplen con los valores límite. Un sistema UV común incluye una sola lámpara UV dentro de un tubo de vidrio de cuarzo y sumergida en un sistema cerrado de acero inoxidable, teflón reflectante de luz UV o plástico. Las lámparas UV también se pueden colocar sobre la superficie del agua. Se pueden usar dispositivos pequeños, a batería y de punto de uso, llamados esterilizadores UV portátiles, para tratar el agua directamente en una botella de polietileno tereftalato (PET). Por lo general, cuando se usan LED UV, se colocan varias LED dentro de una cámara reflectante detrás de una placa de cuarzo, y el agua fluye a través de la cámara mientras recibe la radiación.

Materiales

Los dispositivos de tratamiento de agua basados en lámparas UV o LED usualmente son sistemas listos para usar. Pueden conectarse alineados al suministro de agua entubada y a menudo están completamente automatizados. Los esterilizadores UV portátiles son pequeños y por lo general incluyen una cubierta protectora que debe removerse antes de usarlos, además de un indicador que muestra la duración de la batería y la lámpara. Las lámparas UV requieren un suministro de energía continuo, ya sea electricidad convencional o energía solar o mecánica. Idealmente, la intensidad y la vida útil restante esperada deberían ser monitoreadas por un sensor UV y un indicador de encendido/apagado que muestre el estado de la lámpara. Los esterilizadores UV portátiles requieren baterías recargables. En muchos países, los sistemas de luz UV a menudo no están disponibles.

Aplicabilidad

La desinfección por luz UV es posible solo si hay un suministro eléctrico confiable disponible en los hogares, lo que probablemente no sea el caso en la fase crítica de una emergencia. Por lo tanto, estos sistemas son más adecuados para las fases de estabilización y recuperación. Los esterilizadores UV portátiles pueden ser útiles en la fase de respuesta inmediata cuando es posible cargar las baterías cada 5–10 días. Se pueden usar sistemas a escala domiciliaria o sistemas a pequeña escala para casas grandes y quioscos de agua. Usualmente, su funcionamiento es simple y puede ser completamente automatizado. Los usuarios deben estar bien capacitados para mantener estos sistemas o los proveedores de servicio locales deben ofrecer apoyo de mantenimiento. La radiación UV no elimina los contaminantes físicos o químicos.

Operación y mantenimiento

En el caso de los sistemas domésticos pequeños, la operación diaria incluye prender y apagar la lámpara cuando se deba tratar el agua. Los sistemas en línea completamente automatizados se prenden y apagan automáticamente cuando se detecta el caudal de agua. Si hay un sensor de intensidad, se puede monitorear la intensidad de la lámpara en uso hasta cuando cae por debajo del valor determinado de rendimiento validado (~70 % o menos que el valor de diseño inicial). El mantenimiento periódico del sistema debería incluir quitar cualquier residuo del contenedor (reactor) que pueda acumularse y limpiar el tubo UV o la manga de cuarzo con un paño suave para evitar rayar la superficie. Por lo general, la lámpara UV de mercurio alcanza el fin de su vida útil después de 8.000 horas de operación y se la debe reemplazar para asegurar una desinfección apropiada. La vida útil de las lámparas LED varía dependiendo de las especificaciones del LED y del fabricante. Independiente del tipo de lámpara, la superficie interior del reactor debería revisarse y limpiarse al menos anualmente.

Salud y seguridad

El tratamiento habitual con luz UV logra una inactivación de al menos 3 logaritmos de bacterias y protozoos, incluidos Cryptosporidium y Giardia en dosis bajas (1–10 mJ/cm2). La desinfección por luz UV no protege contra la recontaminación microbiana y el rebrote después del tratamiento, por lo que el agua debería almacenarse de forma segura. Solo deberían usarse sistemas UV validados que proporcionen la dosis específica bajo caudales y valores de transmitancia de luz UV habituales. Se debe evitar la exposición directa a la radiación UV, ya que puede quemar la piel y dañar los ojos. Si una lámpara de mercurio se quiebra, el mercurio tóxico puede derramarse y posiblemente causar riesgos de salud y dañar el medioambiente.

Costos

Actualmente, el costo de un sistema de luz UV doméstico varía entre USD 55 y USD 220, aunque puede ser mayor. Se espera que con la introducción de los sistemas LED en el mercado los precios bajen considerablemente. Sin embargo, los sistemas UV a menudo no están disponibles localmente, y deben considerarse los costos de envío e importación. Pero gracias a una huella logística pequeña, los costos de envío son relativamente bajos.

Consideraciones medioambientales y sociales

Los sistemas son bien aceptados y se consideran modernos y convenientes. La disponibilidad de electricidad es fundamental para el tratamiento con luz UV, pero la electricidad generada por combustibles fósiles contribuye a las emisiones de CO2. El mercurio suelto de lámparas de UV rotas perjudica el medioambiente y es un riesgo de salud para los seres humanos. Las lámparas UV que contienen mercurio deberían desecharse apropiadamente como residuo tóxico, lo que puede ser imposible en algunos lugares. Las lámparas que no contienen mercurio (como los LED) deberían usarse cuando no hay un tratamiento adecuado de los residuos tóxicos.