La lumière ultraviolette peut rendre les espaces intérieurs plus sûrs pendant la pandémie

Professeur de génie environnemental et professeur Mortenson en développement durable, Université du Colorado à Boulder

Karl Linden reçoit un financement de la National Science Foundation pour ses recherches sur les UV. Il est affilié à l'International UV Association (IUVA).

L'Université du Colorado fournit un financement en tant que membre de The Conversation US.

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La lumière ultraviolette a une longue histoire en tant que désinfectant et le virus SARS-CoV-2, qui cause le COVID-19, est facilement rendu inoffensif par la lumière UV. La question est de savoir comment exploiter au mieux la lumière UV pour lutter contre la propagation du virus et protéger la santé humaine lorsque les gens travaillent, étudient et font leurs courses à l'intérieur.

Le virus se propage de plusieurs façons. La principale voie de transmission est le contact de personne à personne via des aérosols et des gouttelettes émises lorsqu'une personne infectée respire, parle, chante ou tousse. Le virus peut également être transmis lorsque des personnes se touchent le visage peu de temps après avoir touché des surfaces contaminées par des personnes infectées. Cela est particulièrement préoccupant dans les établissements de soins de santé, les espaces de vente au détail où les gens touchent fréquemment les comptoirs et les marchandises, ainsi que dans les bus, les trains et les avions.

En tant qu'ingénieur environnemental qui étudie la lumière UV, j'ai observé que les UV peuvent être utilisés pour réduire le risque de transmission par les deux voies. Les lampes UV peuvent être des composants de machines mobiles, qu'elles soient robotisées ou contrôlées par l'homme, qui désinfectent les surfaces. Ils peuvent également être incorporés dans des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation ou placés autrement dans des flux d'air pour désinfecter l'air intérieur. Cependant, les portails UV destinés à désinfecter les personnes lorsqu'elles pénètrent dans les espaces intérieurs sont probablement inefficaces et potentiellement dangereux.

Le rayonnement électromagnétique, qui comprend les ondes radio, la lumière visible et les rayons X, est mesuré en nanomètres ou en millionièmes de millimètre. L'irradiation UV se compose de longueurs d'onde comprises entre 100 et 400 nanomètres, qui se situent juste au-delà de la partie violette du spectre de la lumière visible et sont invisibles à l'œil humain. Les UV sont divisés en régions UV-A, UV-B et UV-C, qui sont respectivement de 315 à 400 nanomètres, 280 à 315 nanomètres et 200 à 280 nanomètres.

La couche d'ozone dans l'atmosphère filtre les longueurs d'onde UV inférieures à 300 nanomètres, ce qui bloque les UV-C du soleil avant qu'ils n'atteignent la surface de la Terre. Je considère les UV-A comme la plage de bronzage et les UV-B comme la plage de brûlure du soleil. Des doses suffisamment élevées d'UV-B peuvent provoquer des lésions cutanées et des cancers de la peau.

Les UV-C contiennent les longueurs d'onde les plus efficaces pour tuer les agents pathogènes. Les UV-C sont également dangereux pour les yeux et la peau. Les sources de lumière UV artificielles conçues pour la désinfection émettent de la lumière dans la gamme UV-C ou un large spectre qui inclut les UV-C.

Les photons UV entre 200 et 300 nanomètres sont absorbés assez efficacement par les acides nucléiques qui composent l'ADN et l'ARN, et les photons inférieurs à 240 nanomètres sont également bien absorbés par les protéines. Ces biomolécules essentielles sont endommagées par l'énergie absorbée, rendant le matériel génétique à l'intérieur d'une particule virale ou d'un micro-organisme incapable de se répliquer ou de provoquer une infection, inactivant l'agent pathogène.

Il faut généralement une très faible dose de lumière UV dans cette plage germicide pour inactiver un agent pathogène. La dose d'UV est déterminée par l'intensité de la source lumineuse et la durée d'exposition. Pour une dose requise donnée, les sources d'intensité plus élevée nécessitent des temps d'exposition plus courts, tandis que les sources d'intensité plus faible nécessitent des temps d'exposition plus longs.

Il existe un marché établi pour les appareils de désinfection UV. Les hôpitaux utilisent depuis des années des robots qui émettent de la lumière UV-C pour désinfecter les chambres des patients, les salles d'opération et d'autres zones où les infections bactériennes peuvent se propager. Ces robots, qui comprennent Tru-D et Xenex, entrent dans des pièces vides entre les patients et se promènent à distance en émettant une irradiation UV à haute puissance pour désinfecter les surfaces. La lumière UV est également utilisée pour désinfecter les instruments médicaux dans des boîtes spéciales d'exposition aux UV.

Les UV sont utilisés ou testés pour désinfecter les bus, les trains et les avions. Après utilisation, des robots UV ou des machines contrôlées par l'homme conçues pour s'adapter à des véhicules ou des avions se déplacent et désinfectent les surfaces que la lumière peut atteindre. Les entreprises envisagent également la technologie de désinfection des entrepôts et des espaces de vente au détail.

Il est également possible d'utiliser les UV pour désinfecter l'air. Les espaces intérieurs comme les écoles, les restaurants et les magasins qui ont un certain débit d'air peuvent installer des lampes UV-C au-dessus et dirigées vers le plafond pour désinfecter l'air lorsqu'il circule. De même, les systèmes CVC peuvent contenir des sources de lumière UV pour désinfecter l'air lorsqu'il circule dans les conduits. Les compagnies aériennes pourraient également utiliser la technologie UV pour désinfecter l'air dans les avions ou utiliser des lampes UV dans les salles de bain entre les utilisations.

Imaginez si tout le monde pouvait se promener en permanence entouré de lumière UV-C. Il tuerait tout virus en aérosol qui entrerait dans la zone UV autour de vous ou qui sortirait de votre nez ou de votre bouche si vous étiez infecté et excrétiez le virus. La lumière désinfecterait également votre peau avant que votre main ne touche votre visage. Ce scénario pourrait être possible technologiquement un jour prochain, mais les risques pour la santé sont une préoccupation importante.

À mesure que la longueur d'onde UV diminue, la capacité des photons à pénétrer dans la peau diminue. Ces photons de longueur d'onde plus courte sont absorbés dans la couche supérieure de la peau, ce qui minimise les dommages à l'ADN des cellules cutanées qui se divisent activement en dessous. À des longueurs d'onde inférieures à 225 nanomètres - la région des UV-C lointains - les UV semblent être sans danger pour l'exposition cutanée à des doses inférieures aux niveaux d'exposition définis par le Comité international de protection contre les rayonnements non ionisants.

La recherche confirme ces chiffres en utilisant des modèles de souris. Cependant, on en sait moins sur l'exposition des yeux et de la peau blessée à ces longueurs d'onde UV-C lointaines et les gens devraient éviter l'exposition directe au-dessus des limites de sécurité.

La promesse des UV-C lointains de désinfecter en toute sécurité les agents pathogènes ouvre de nombreuses possibilités pour les applications UV. Cela a également conduit à des utilisations prématurées et potentiellement risquées.

Certaines entreprises installent des portails UV qui irradient les gens lorsqu'ils traversent. Bien que cet appareil puisse ne pas causer beaucoup de dommages ou de lésions cutanées en quelques secondes à travers le portail, la faible dose délivrée et le potentiel de désinfection des vêtements ne seraient également probablement pas efficaces pour endiguer toute transmission de virus.

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Plus important encore, la sécurité des yeux et l'exposition à long terme n'ont pas été bien étudiées, et ces types d'appareils doivent être réglementés et validés pour leur efficacité avant d'être utilisés dans des lieux publics. L'impact de l'exposition continue à l'irradiation germicide sur le microbiome environnemental global doit également être compris.

Alors que de plus en plus d'études sur les UV-C lointains confirment que l'exposition à la peau humaine n'est pas dangereuse et si les études sur l'exposition des yeux ne montrent aucun danger, il est possible que des systèmes d'éclairage UV-C lointains validés installés dans des lieux publics puissent soutenir les tentatives de contrôle de la transmission du virus pour le SRAS-CoV-2 et d'autres agents pathogènes viraux aéroportés potentiels, aujourd'hui et dans le futur.