Een licht op Uv-C-desinfectie

Het coronavirus houdt onze levens in de greep. Logisch dus dat manieren om de strijd aan te gaan met micro-organismen volop in de schijnwerpers staan. Naarstig zijn we op zoek naar de heilige graal, het ultieme wapen om deze nieuwe vijand te bestrijden. We speculeren openlijk over de zin en onzin van allerlei maatregelen, uiteenlopend van voetzoenen (schattig) tot injecties met desinfectiemiddel (krankzinnig). Gelukkig hoeven we het niet alleen met ideeën uit de losse pols te doen. COVID-19 mag dan nieuw zijn, virusbestrijding is dat zeker niet. In dit artikel kijken we daarom naar een methode uit de oude doos. Uv-C-licht. Wat is dat nu precies? En hoe nuttig kan licht zijn in de strijd tegen Corona en toekomstige virussen?

Wat is uv-licht?
Uv staat voor ultraviolet. Om te begrijpen waarom we spreken over uv-licht is het handig om te beginnen bij onze grootste dagelijkse lichtbron: de zon. Het licht van de zon is wit van kleur, maar wie vroeger op school een prisma in handen heeft gekregen weet dat dit witte licht eigenlijk een bundeling is van licht van verschillende kleuren. Dit zijn lichtstralen met verschillende golflengtes. Als deze golven uit elkaar worden gebogen, zoals bij een regenboog, dan worden de verschillende kleuren licht zichtbaar en ontstaat er een kleurenspectrum dat begint bij rood en eindigt bij violet. Die bundel wit zonlicht bevat echter ook straling op een golflengte die we met ons menselijk oog niet kunnen waarnemen. Deze straling ligt als het ware voorbij het violet (de laatste kleur in de regenboog), vandaar de naam ‘ultraviolet’.

Wie uv-A zegt moet ook uv-B en uv-C zeggen.
Onder ultraviolet licht verstaan we al het licht met een golflengte die korter is dan het zichtbare licht. Hoe korter de golflengte van het licht, hoe energierijker en gevaarlijker het is voor levende organismen. Dan hebben we het over virussen en andere microscopische wezentjes, maar evengoed over de mens. Alle ultraviolette straling heeft een golflengte die zich ergens tussen 100 en 400 nanometer bevindt maar dat bereik is niet nauwkeurig genoeg om de effecten op mens en milieu te kunnen vaststellen. Om deze reden wordt uv-licht verder onderverdeeld in drie groepen: uv A (320-400 nm), uv B (280-320 nm) en uv C (100-280 nm).

Het ultraviolet zonlicht dat de aarde bereikt bestaat voor 98,7% uit uv-A en voor 1,3% uit uv-B (het meeste wordt geblokkeerd door de ozonlaag). Dit ultraviolette licht zorgt ervoor dat we bruin worden in de zon en dat ons lichaam vitamine d aanmaakt, maar het kan ook de oorzaak zijn van oogschade, huidveroudering en verschillende vormen van huidkanker. Uv-C wordt volledig tegengehouden door de atmosfeer en dat is maar goed ook. Het is de meest schadelijke variant en daar gaat een zonnebrandcrème ons niet tegen beschermen!

Kunstmatig uv-licht
Waarom hebben we het eigenlijk over uv-C als die straling onze aarde helemaal niet bereikt? Omdat we het ook kunstmatig kunnen opwekken. Met speciale lampen. En dat is interessant,
want zo kunnen we dat schadelijke licht gecontroleerd inzetten als wapen tegen virussen en bacteriën.

Dat is op zich niet nieuw. Dat uv-licht effectief is tegen microben weten we al meer dan 100 jaar. We maken er dan ook al even gebruik van. De meeste waterleidingbedrijven gebruiken bijvoorbeeld uv-C-lampen om ons drinkwater te desinfecteren. De straling van deze lampen beschadigd het DNA van microben zoals bacteriën en virussen, waardoor ze zich niet langer kunnen voortplanten. Hetzelfde principe wordt ook al toepast bij onder andere luchtfiltering, voedselverwerking en het steriliseren van microbiologische werkplekken (labs).

Het gebruik van uv-C-licht voor desinfectie is dus niet nieuw, maar wel razendsnel aan het veranderen. Dat is vooral te danken aan nieuwe soorten lampen. Traditioneel worden voor uv-C
kwikdamplampen (en later xenon) gebruikt, maar moderne lampen bieden nieuwe kansen. LED-lampen hebben de weg vrijgemaakt voor betaalbare, compacte uv-C-oplossingen en excimeerlampen staan aan de basis van een technologie die we ‘Far-UVC’ noemen.

Far-UVC
Traditionele uv-C-lampen (kwik/xenon) produceren een ultraviolet licht met een golflengte van rond de 254 nm. Deze straling is enorm effectief tegen micro-organismen, maar zoals eerder
gezegd ook heel gevaarlijk voor mensen. Deze lampen kunnen we daarom alleen gebruiken in lege ruimtes of in afgesloten compartimenten. Voor excimeerlampen geldt deze beperking niet.
Deze lampen kunnen uv-C-straling produceren op een kortere golflengte (207 of 222 nm) dan traditionele uvc-lampen. Deze straling is net schadelijk voor micro-organismen, maar niet voor de
mens. De kortere golven dringen namelijk niet door de beschermlagen van de huid en ogen heen en kunnen daarom geen schade aanrichten aan levende cellen.

Hoe effectief is uv-C?
Uv-C-straling kan een nuttig middel zijn in de strijd tegen micro-organismen, maar hoe effectief het is blijft wel van allerlei factoren afhankelijk. Om te beginnen is het een vereiste dat bacteriën en virussen lang genoeg aan de straling worden blootgesteld om te worden gedood. Bij een waterstroom (in zuiveringsinstallaties) is dit prima te controleren, maar als het gaat om luchtstromen dan is het al een stuk lastiger om een goede bestralingstijd te krijgen.

Bij vaste objecten dan is de bestralingstijd geen probleem maar zijn er weer andere uitdagingen. Zo moet elk stukje oppervlak (omdat het licht niet zoals bij lucht of water overal doorheen kan schijnen) in direct contact komen met de uv-C-straling. Het object moet dus van alle kanten worden beschenen en er mag geen sprake zijn van schaduwvorming. En zelfs als je dat allemaal voor elkaar hebt dan blijft het lastig om het oppervlak 100% te bestralen. Micro-organismen kunnen zich namelijk altijd nog verschuilen onder aanwezige stofdeeltjes. Daarnaast speelt de structuur van het object een grote rol. Harde oppervlakken, zoals plastic veiligheidsbrillen, zijn goed met uv-licht te desinfecteren maar bij poreuze materialen, zoals een mondkapje, is het lang zo effectief niet.

Er is dus genoeg om rekening mee te houden bij het bereiken van een effectieve bestraling en dan hebben we het nog niet eens gehad over de effectiviteit van de uv-lamp zelf. Deze is namelijk niet constant maar wordt beïnvloed door factoren als veroudering, stof en aanwezige luchtstromen. In het kort, uv-C-straling kan effectief zijn maar niet onder alle omstandigheden even goed toepasbaar. Daarnaast moet er met een berg externe factoren rekening worden gehouden.

Voor- en nadelen
Uv-C is natuurlijk één maar van de middelen die we hebben om virussen en bacteriën te bestrijden. Andere veelgebruikte desinfectie methodes zijn alcohol en extreme verhitting. Om te bepalen waar Uv-C van meerwaarde kan zijn zet ik hieronder de 3 belangrijkste voor- en nadelen van Uv-C op een rijtje.

Voordelen:

1. Uv-C desinfectie is supersnel. Onderzoek heeft al aangetoond dat een bestraling van 6 seconden genoeg kan zijn om het coronavirus te doden! (De benodigde bestralingstijd is overigens afhankelijk van de golflengte van het licht en de afstand tot de lamp).
2. Je hebt er weinig werk aan. Waar je met alcohol zelf goed moet boenen is Uv-C een kwestie van een lampje aanzetten. Het licht doet al het werk voor je.
3. Uv-C is geschikt voor kwetsbare objecten. Niet alles is te desinfecteren met alcohol of verhitting. Denk maar aan kwetsbare electronica, zoals je mobieltje. Met Uv-C kun je deze probleemloos desinfecteren.

Nadelen:

1. UVC is gevaarlijk voor mensen. Blootstelling aan Uv-C-licht (m.u.v. Far-UVC) kan je huid en ogen beschadigen! Ons advies is daarom om alleen oplossingen te gebruiken waarbij de
   bestraling plaatsvindt in een afgesloten compartiment dat voorzien is van een goed veiligheidsmechanisme tegen menselijke blootstelling.
2. Uv-C-lampen produceren ozon. Ozon is ongezond om in te ademen. Lampen met een kortere golflengte produceren meer ozon dan lampen met een langere golflengte.
3. Uv-C-straling kan chemische bindingen afbreken. Dit kan leiden tot een versnelde veroudering van o.a. plastic en isolatiemateriaal. Sommige plastics worden verkocht als ‘uv-bestendig’
   maar deze zijn enkel getest op Uv-B (met Uv-C wordt geen rekening gehouden omdat deze straling van de zon de aarde niet bereikt).

Conclusie
UvC-licht is een beproefde, effectieve manier om micro-organismen te bestrijden, maar ook één met zo zijn nadelen. Het belangrijkst om te weten is dat uv-C niet alleen heel schadelijk is voor virussen en bacteriën, maar ook voor mensen. Het is daarom een middel waar we uiterst voorzichtig en veilig mee om moeten gaan. Daarnaast is uv-C niet in elke situatie even goed
toepasbaar. Hoe effectief het is is afhankelijk van hoe het wordt gebruikt en van een aantal externe factoren. We moeten Uv-C daarom vooral niet zien als een universeel wondermiddel maar als één van de gereedschappen in onze desinfectietoolkit.

Bronnen:
1. https://nl.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet_germicidal_irradiation
3. https://nl.wikipedia.org/wiki/Microbiologische_veiligheidswerkkasten
4. https://en.wikipedia.org/wiki/Germicidal_lamp
5. https://nl.wikipedia.org/wiki/Kwiklamp
6. https://www.nature.com/articles/s41598-020-67211-2
7. https://www.lighting.philips.com/main/products/uv-disinfection
8. https://en.wikipedia.org/wiki/Excimer_lamp
9. https://www.nationalezorggids.nl/dossier-corona/nieuws/54559-signify-speciaal-uv-licht-effectieftegen-
coronavirus.html