La lumière ultraviolette (UV) est un type de rayonnement électromagnétique naturellement présent dans la lumière du soleil et qui représente en fait environ 10 % de la lumière totale générée par le soleil. La lumière UV est une énergie électromagnétique dont les longueurs d’onde sont plus courtes que la lumière visible mais plus longues que les rayons X (voir image ci-dessous).
La longueur d’onde de cette lumière va de 10 à 400 nm et est classée en trois sous-bandes : UV-A (proche), UV-B (moyen) et UV-C (lointain).
Les rayons UV de longueur d’onde inférieure à 290 nm sont considérés comme ayant des propriétés « germicides » (voir ci-dessous). L’atmosphère terrestre absorbe le rayonnement ultra-magnétique de longueur d’onde inférieure à 290 nm, ce qui signifie que la plupart des UV-C et UV-B produits par le soleil sont bloqués par l’ozone de notre planète.
Quand la lumière UV a-t-elle été inventée ?
Les propriétés désinfectantes de la lumière ultraviolette sont connues depuis plus de 140 ans, depuis que Downes et Blunt ont découvert les effets antibactériens des longueurs d’onde plus courtes de la lumière du soleil. Peu de temps après, il a été prouvé que les parties du spectre lumineux correspondant aux UV étaient capables de détruire les micro-organismes.
Après avoir confirmé la capacité de la lumière UV à tuer les agents pathogènes, l’étape suivante consistait à trouver un moyen de reproduire les longueurs d’onde UV qui permettraient de désinfecter les surfaces, l’air et l’eau. La première lampe UV à quartz a été inventée en 1904 et a donné naissance à la lampe germicide. Les lampes germicides sont un type de lampe qui produit les longueurs d’onde de la lumière ultraviolette (UV-C ; 200nm à 280nm) qui ont des propriétés désinfectantes.
Qu’est-ce que la désinfection par UV ?
Comme mentionné, les rayons UV de longueur d’onde inférieure à 290 nm sont considérés comme ayant des propriétés « germicides », c’est-à-dire qu’ils peuvent tuer les germes. Ce type de lumière est couramment utilisé pour tuer les microbes sur les surfaces, dans l’air et dans l’eau.
Comment fonctionne la désinfection par UV ?
La lumière ultraviolette tue les cellules en endommageant leur ADN. L’exposition au rayonnement électromagnétique (lumière) à certaines longueurs d’onde UV modifie le matériel génétique des micro-organismes et détruit leur capacité de reproduction. L’énergie UV déclenche la formation de dimères spécifiques de thymine ou de cytosine dans l’ADN et de dimères d’uracile dans l’ARN, ce qui entraîne l’inactivation des microbes en provoquant des mutations et/ou la mort des cellules ainsi que l’incapacité à se reproduire. (source)
Les UV peuvent tuer toutes les bactéries, y compris les bactéries résistantes aux médicaments car la lumière UV attaque en fait l’ADN et l’ARN des microbes. Bien que la quantité d’UV nécessaire pour tuer un microbe puisse varier en raison de la relation entre la taille des molécules d’ADN et l’effet du rayonnement UV, aucun rapport n’a été publié sur des microbes démontrant une capacité à construire une immunité aux méthodes basées sur la lumière ».
Qu’est-ce que l’irradiation germicide aux ultraviolets (UVGI) ?
En résumé, l’UVGI est une méthode de désinfection qui utilise la lumière ultraviolette de courte longueur d’onde (UV-C) pour inactiver ou tuer les micro-organismes et les agents pathogènes. L’UVGI est essentiellement l’utilisation d’une lumière UV de longueur d’onde suffisamment courte pour désinfecter les surfaces, l’air et l’eau.
L’efficacité des UV germicides dépend de la durée d’exposition d’un micro-organisme aux UV, ainsi que de l’intensité et de la longueur d’onde du rayonnement UV. Il est important de comprendre la différence entre stérilisation, désinfection et décontamination, car ces termes sont souvent utilisés de manière interchangeable et incorrecte, ce qui peut créer une confusion quant à l’efficacité des UVGI (et éviter d’éventuelles ramifications juridiques).
- Stérilisation : La stérilisation décrit un processus qui détruit ou élimine toute forme de vie microbienne et est effectuée par des méthodes physiques ou chimiques.
- Désinfection : La désinfection décrit un processus qui élimine un grand nombre ou la totalité des micro-organismes pathogènes sur les objets inanimés.
- Décontamination : Décontaminer, c’est rendre un objet ou une zone sûre en enlevant, neutralisant ou détruisant toute substance nocive. Fondamentalement, la décontamination est le résultat après les processus de stérilisation ou de désinfection.
La désinfection et la stérilisation sont essentielles pour garantir que les instruments médicaux et chirurgicaux ne transmettent pas d’agents pathogènes infectieux aux patients. Étant donné que la stérilisation de tous les articles de soins aux patients n’est pas nécessaire, les politiques de santé doivent déterminer, principalement en fonction de l’utilisation prévue des articles, si un nettoyage, une désinfection ou une stérilisation est indiqué.
La lumière UV peut-elle désinfecter l’air, les surfaces et l’eau ?
Oui ! Prenons chacun d’entre eux individuellement ci-dessous.
Désinfection de l’air
La lumière UV peut désinfecter l’air de plusieurs façons. Généralement, les lampes UV-C sont utilisées dans les plafonniers ou les systèmes de CVC pour nettoyer l’air circulant en continu. La lampe elle-même est munie d’un écran de sorte que le rayonnement est uniquement dirigé vers le haut afin de ne pas nuire aux personnes. En outre, elles sont suffisamment éloignées du sol pour que les personnes ne soient pas blessées par les radiations lointaines et qu’elles ne puissent pas être touchées.
Désinfection des surfaces
C’est comme utiliser la lumière UV pour tuer les agents pathogènes sur les matériaux, les objets et les surfaces, ainsi que sur les équipements de protection individuelle et autres équipements de santé. Personne ne se trouve dans la pièce lorsque les unités d’éclairage de désinfection par UV fonctionnent.
Désinfection de l’eau
La lumière UV est un moyen courant de tuer les agents pathogènes présents dans l’eau, en particulier dans les municipalités. Les municipalités utilisent cette technologie dans leurs usines de traitement des eaux et sur les eaux usées. Les gens utilisent même la lumière UV dans les canalisations de leurs maisons. C’est simple : un appareil d’éclairage UV est placé dans l’eau pour la désinfecter.
Quels types de lampes permettent la désinfection par UV-C ?
Il existe deux types de lampes de base commercialement viables qui fournissent les UV-C nécessaires pour être germicides. Nous définissons comme commercialement viable les systèmes ou les lampes qui fournissent les intensités et les doses de lumière UV-C nécessaires pour désinfecter de grandes surfaces. Il existe d’autres sources de lumière UV-C, telles que les LED, qui fournissent de la lumière ultraviolette dans les longueurs d’onde germicides nécessaires de 100 à 280 nm mais elles ne sont pas actuellement capables de fournir l’intensité de lumière nécessaire pour désinfecter les surfaces.
La plupart de ces lampes sont vendues comme composants d’un système de désinfection uv-c complet ou comme lampes linéaires/compactes. Les types sont :
- Lampes à mercure à basse pression : Ces lampes sont très similaires aux lampes fluorescentes conventionnelles par leur forme et leur fonctionnement. Cependant, les lampes UV-C manquent de phosphore fluorescent et sont souvent en quartz fondu, contrairement au verre borosilicaté. Cela permet à la lumière produite par l’arc de mercure à l’intérieur de la lampe de sortir du verre sans être modifiée, générant une lumière dans la longueur d’onde ultraviolette germicide.
- Xénon pulsé : Les lampes à arc au xénon sont un type de lampe à décharge qui génère de la lumière en faisant passer de l’électricité à travers le gaz xénon ionisé. Elles utilisent souvent des éclairs de quelques millisecondes de lumière ultraviolette germicide toutes les six secondes environ. Les systèmes de lumière UV pulsée tels que le xénon pulsé sont capables de combiner les effets germicides de la lumière UV-C avec la désintégration thermique des parois cellulaires à partir de l’intensité et de la vitesse de la diffusion photonique.
Quelle est la différence entre les lampes à mercure à basse pression et le xénon pulsé ?
Le mercure à basse pression et le xénon pulsé
- Bien que les lampes à mercure basse pression fournissent une lumière UV-C germicide, à moins qu’il ne s’agisse de lampes de puissance plus élevée (100 watts ou plus), elles auront du mal à désinfecter efficacement les surfaces à distance.
- Elles perdent également rapidement de leur efficacité (lumens par watt) et doivent être remplacées tous les six mois si elles sont utilisées fréquemment.
- Les lampes à mercure basse pression produisent des UV-C à la longueur d’onde de 253,7 nm, ce qui, bien qu’il s’agisse d’une gamme de longueurs d’onde efficace à des fins germicides, présente certains effets négatifs en ce qui concerne la durée nécessaire à la désinfection d’un éventail plus large de bactéries et de virus.
- Les lampes à mercure basse pression fournissent également une dose « constante » d’éclairage UV-C, ce qui signifie qu’elles sont allumées à pleine puissance pendant toute la durée d’un cycle de désinfection. Cela peut entraîner des niveaux de dommages plus élevés sur les plastiques et autres matériaux que les autres sources d’éclairage de désinfection par UV.
- Les lampes au xénon pulsées génèrent de la lumière avec un facteur de forme beaucoup plus faible et sont donc capables de diriger la lumière UV avec plus de précision sans perdre en intensité. Elles peuvent donc être placées plus loin des objets et des matériaux et couvrir de plus grandes surfaces sans perdre de leur efficacité.
- Les lampes au xénon pulsées ne perdent pas non plus leur efficacité aussi rapidement, leur durée pouvant souvent atteindre 2,5 millions d’impulsions, selon le fabricant de la lampe.
- En outre, les lampes au xénon pulsées génèrent une gamme de longueurs d’onde plus large de lumière UV germicide (200 nm – 315 nm). Cette gamme de lumière UV a des propriétés germicides supplémentaires ; par exemple, il a été démontré que la lumière UV-C à 222 nm réduit les bactéries formant des spores plus rapidement que la longueur d’onde de 253,7 nm produite par les lampes à mercure à basse pression.
- En ce qui concerne les dommages potentiels aux surfaces ou aux matériaux, puisque le xénon pulsé n’utilise pas de lumière UV-C « constante » pour désinfecter, il a été démontré, au cours d’une étude de 12 ans, que le xénon pulsé n’entraîne aucune dégradation des matériaux dans les hôpitaux.
Une bonne façon de comparer les deux sources de lumière UV-C…
Imaginez que les lampes au mercure à basse pression sont comme un tuyau d’arrosage, alors que le xénon pulsé est comme une machine à laver. La laveuse électrique utilise moins d’eau mais la fait sortir à un PSI beaucoup plus élevé. Les lampes qui utilisent une impulsion par rapport à un flux constant produisent une lumière plus intense. Les condensateurs des lampes au xénon pulsé stockent leurs charges électriques et libèrent ensuite de la lumière UV-C par impulsions de quelques millisecondes. La lumière pulsée au xénon libère des photons plus puissants que les lampes à mercure basse pression, ce qui rend les agents pathogènes incapables de se reproduire ou de se réparer, d’où des résultats de désinfection plus rapides.
