Σημαντικές ειδήσεις

Φωτοκαταλυτική οξείδωση: Η τεχνολογία που μπορεί να αντιμετωπίσει τον κορονοϊό σε τοπικές κλιματιστικές μονάδες

Τους τελευταίους μήνες, ολόκληρη η ανθρωπότητα βρίσκεται αντιμέτωπη με την πανδημία Covid-19 που προκάλεσε η εμφάνιση του νέου κορονοϊού SARS-CoV-2. Τόσο σε διεθνές όσο και σε εθνικό επίπεδο, η σύγχρονη κοινωνία κλήθηκε να διαχειριστεί μια καθημερινότητα με διαφορετικές ανάγκες και προτεραιότητες.

Η νέα κατάσταση επηρεάζει αναπόφευκτα και τον τομέα του κλιματισμού, καθώς έχει άμεσο αντίκτυπο στην ποιότητα του αέρα. Οι οδηγίες που δόθηκαν αρχικά από τους ειδικούς για την πρόληψη της εξάπλωσης του ιού αφορούσαν το συχνό αερισμό, τον κλιματισμό με προσαγωγή φρέσκου αέρα και την αποφυγή χρήσης συστημάτων που λειτουργούν με ανακυκλοφορία αέρα.

Είναι προφανές ότι ο σχεδιασμός των εγκαταστάσεων δεν επιτρέπει, σε πολλές περιπτώσεις, τη λειτουργία τους με νωπό αέρα. Τα ζητήματα που τίθενται δεν είναι μόνο τεχνικής φύσεως, ενώ ταυτοχρόνως διαφοροποιούν σημαντικά το κόστος λειτουργίας και κτήσης των εγκαταστάσεων.

Συνεπώς, η επιστημονική κοινότητα ξεκίνησε να συζητά για το πώς θα μπορούσε να αποτραπεί η εξάπλωση του ιού κατά τη χρήση συστημάτων κλιματισμού, καθώς και για το ποιες θα μπορούσαν να είναι οι πιθανές λύσεις σε υφιστάμενες ή μελλοντικές εγκαταστάσεις.

Μελετώντας τα τεχνικά χαρακτηριστικά των φίλτρων, παρατηρήθηκε ότι ακόμη και τα απόλυτα φίλτρα τύπου HEPA, δεν είναι αρκετά στο να αναχαιτίσουν τον SARS-CoV-2, διότι η συγκράτηση τους φτάνει τα 0,3μm, τη στιγμή που το μέγεθος του ιού κυμαίνεται από 0,12 μm έως 0,16 μm.

Με βάση τη βιβλιογραφία, αυτό που φαίνεται πως μπορεί να αντιμετωπίσει αποτελεσματικά τον SARS-CoV-2 είναι η μέθοδος που χρησιμοποιεί την τεχνολογία της φωτοκαταλυτικής οξείδωσης, η οποία χρησιμοποιείται αρκετά χρόνια στους χώρους που απαιτούν συνθήκες υψηλής υγιεινής.

Η μέθοδος της φωτοκαταλυτικής οξείδωσης βασίζεται στη χρήση υπεριώδους ακτινοβολίας UVC σε συνδυασμό με διοξείδιο του τιτανίου (TiO2 ) ως καταλύτη. Ως υπεριώδης ακτινοβολία (UV) ορίζεται το μήκος κύματος (100 – 400nm) της ηλιακής ακτινοβολίας το οποίο δεν είναι ορατό από το ανθρώπινο μάτι (βλ. σχήμα 1).

Στην αποτελεσματικότητα της ακτινοβολίας UVC αναφέρθηκε πρόσφατα άρθρο του περιοδικού της Αμερικανικής Εταιρείας Μικροβιολογίας με θέμα “2019 Novel Coronavirus (Covid‐19) Pandemic: Built Environment Considerations To Reduce Transmission”, δύο σχετικά αποσπάσματα του οποίου παρατίθενται ακολούθως:

  • «Οι ακτίνες UV σε περιοχές χαμηλού μήκους κύματος (254 nm UV C) είναι ιδιαιτέρως μικροβιοκτόνες. Επίσης, ακτινοβολία σε αυτό το φάσμα χρησιμοποιείται αποτελεσματικά σε περιβάλλοντα υψηλής υγιεινής για την αδρανοποίηση μολυσματικών αερολυμάτων, και μπορεί να μειώσει την ικανότητα επιβίωσης ορισμένων ιών».
  • «Οι αερομεταφερόμενοι ιοί με μονόκλωνο RNA (ssRNA) μειώνονται κατά 90% με μικρή δόση ακτινοβολίας UV, ενώ η απαιτούμενη δόση UV αυξάνεται για ιούς ssRNA που βρίσκονται σε επιφάνειες. Πρόσφατη μελέτη αποδεικνύει ότι 10 λεπτά ακτινοβολίας UVC απενεργοποιεί το 99,999% των CoVs, SARS-CoV και MERS-CoV που ελέγχθηκαν».

Η τεχνολογία χρήσης υπεριώδους ακτινοβολίας UVC προσβάλλει απευθείας το DNA των μικροοργανισμών. Η ακτινοβολία απορροφάται στο DNA, όπου βρίσκονται βάσεις πουρίνης (οι θυμίνες) και προκαλείται φωτοχημική αντίδραση. Εάν δύο θυμίνες είναι συνεχόμενες, διμερίζονται και δεν μπορούν πλέον να χρησιμοποιηθούν για τη διαδικασία αντιγραφής, που είναι απαραίτητη για το διπλασιασμό του DNA. Το κύτταρο δεν μπορεί πλέον να αποκαταστήσει τη βλάβη που έχει υποστεί, χάνει την ικανότητά του να διαιρεθεί και να πολλαπλασιαστεί, και συνεπώς πεθαίνει (βλ. σχήμα 2).

Επίσης, τα μολυσματικά οργανικά μόρια με βάση τον άνθρακα (βακτήρια, ιοί, μύκητες κ.ά.) καταστρέφονται αποτελεσματικά με την τεχνολογία της φωτοκαταλυτικής οξείδωσης. Συνήθως, στις συσκευές χρησιμοποιείται ως φωτοκαταλύτης το διοξείδιο του τιτανίου (TiO2). Καθώς το TiO2 εκτίθεται σε UV ακτινοβολία, απελευθερώνονται ηλεκτρόνια, δημιουργώντας θετικά φορτισμένα ιόντα. Tα θετικά ιόντα παίρνουν ένα ηλεκτρόνιο από τα υδροξυλιόντα (OH- ) της υγρασίας της ατμόσφαιρας, και το υδροξύλιο (OH- ) μετατρέπεται με τη σειρά του σε ασταθείς ρίζες υδροξυλίου (OH). Για να σταθεροποιηθούν, οι ρίζες OH θα πάρουν ηλεκτρόνια από γειτονικά οργανικά υποστρώματα (ενώσεις), και τα οργανικά υποστρώματα διασπώνται σε αβλαβή συστατικά και απελευθερώνονται στον αέρα (βλ. σχήμα 3).

Στο σχήμα 4 παρουσιάζεται η διαδικασία καταστροφής του DNA και η καταστροφή της κυτταρικής μεμβράνης, λόγω υψηλής οξειδωτικής δράσης. Στο σχήμα 5 παρουσιάζεται η διαδικασία αλλοίωσης της πρωτεϊνικής δομής και η απενεργοποίηση του ιού. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αποτροπή προσκόλλησης του ιού στις πρωτεΐνες-υποδοχείς του ξενιστή.

Λαμβάνοντας υπόψη τη δεδομένη συνθήκη, είναι βέβαιο ότι το προσεχές διάστημα η αντιμετώπιση των ιών στις εγκαταστάσεις κλιματισμού θα αποτελέσει αντικείμενο ισχυρού προβληματισμού, ενώ θα αναδειχθούν ως αποτελεσματικές μια σειρά από πιθανές λύσεις.

Εν κατακλείδι, ο τρόπος που από εδώ και στο εξής θα σχεδιάζονται οι εγκαταστάσεις κλιματισμού ενδέχεται να διαφοροποιήσει τις έως σήμερα πρακτικές προσέγγισης. Εν αναμονή, λοιπόν…

Δείτε τα σχήματα του άρθρου στην έντυπη έκδοση Ιουνίου του «Θερμοϋδραυλικού»

 *Ο κ. Αντώνης Βλάχος είναι διπλωματούχος μηχανολόγος μηχανικός στην εταιρεία Calda Energy.

Ελέγξτε επίσης

ΣΕΥΑ: Στις 13 και 14 Σεπτεμβρίου η απολογιστική συνέλευση και οι αρχαιρεσίες

ΠΡΟΣ ΟΛΑ ΤΑ ΜΕΛΗ ΤΟΥ ΣΥΝΔΕΣΜΟΥ ΠΡΟΣΚΛΗΣΗ ΣΕ ΑΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΣΥΝΕΛΕΥΣΗ ΚΑΙ ΑΡΧΑΙΡΕΣΙΕΣ Αγαπητοί συνάδελφοι, Σας …