Was ist UVC-Licht? Wie nutzt man es zur UV-Desinfektion?
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Die UV Desinfektion ist in Industrie und Medizin auf Erfolgskurs: Als anerkanntes, kostengünstiges und zuverlässiges Verfahren wird sie zu recht immer häufiger eingesetzt. Auch im Alltag hat die Entkeimung mit Ultraviolett-Strahlung einen wichtigen Platz gefunden – wenn auch oftmals im Hintergrund und nicht auf den ersten Blick offensichtlich.
Für die UV Desinfektion kommt UVC-Strahlung zum Einsatz. Diese kommt in Sonnenlicht natürlich vor, wird aber von der Erdatmosphäre vollständig herausgefiltert. UVC-Strahlung, die in unserem Umfeld vorkommt, stammt daher stets aus künstlichen Quellen.
Aber wie funktioniert die UVC-Desinfektion, wo kann sie zum Einsatz kommen und birgt ihre Anwendung Sicherheitsrisiken? Auf dieser Seite finden Sie die Antworten auf alle Ihre Fragen zum Thema UV Desinfektion.
Inhalt:
- Was ist UV-Strahlung?
- Wie funktioniert die Entkeimung per UV Desinfektion? Was sind ihre Vorteile?
- Welche Dosis ist nötig für die UV-Desinfektion?
- Welche Anwendungsbereiche gibt es für die Desinfektion mit UVC-Strahlung?
- Mögliche Risiken der UVC-Strahlung
- Welche Sicherheitsmaßnahmen sind bei der UV Desinfektion zu beachten?
- Welche Formen der UV Desinfektion sind als sicher zu betrachten?
- UV Desinfektion: Nachhaltige Hygienetechnologie der Zukunft
Was ist UV-Strahlung?
Ultraviolettstrahlung sind elektromagnetische Wellen der Wellenlänge von 100 bis 380 nm oder einer Frequenz von über 789 THz. Die Energie eines einzelnen Lichtquants beträgt etwa 3,26 eV. Ultraviolettstrahlung ist nicht sichtbar, aber sie zählt zur Gruppe der optischen Wellenlängen, weshalb häufig der Begriff “UV-Licht” anzutreffen ist – dieser ist aber genau genommen nicht ganz korrekt.
UV-Strahlung wird in drei verschiedene Typen unterteilt: UV-A, UV-B und UV-C. Jeder Typ hat unterschiedliche Wellenlängenbereiche und physikalische Eigenschaften – dabei ist die Energie der Lichtquanten umgekehrt proportional zur Wellenlänge: Je kürzer die Wellenlänge, desto energiereicher ist die Strahlung.
| Bereich | Wellenlänge | Biologische Wirkung | Technischer Einsatz |
| UVA | 315-380nm | sofortige, kurze Bräunung; Hautalterung und Faltenbildung, praktisch keine erytheme (Sonnenbrand erzeugende) Wirkung | Bräunung, photochemische Reaktionen, Lumineszenz, Druckfarbenhärtung, Lacktrocknung, Lichttherapie, Forensik, Effektlicht, … |
| UVB | 280-315nm | langfristige Bräunung; Bildung einer Schutzschicht auf der Haut; dringt in tiefere Hautschichten vor, hohes Hautkrebsrisiko, hat einen stark erythemen Effekt -> Sonnenbrand | Lichttherapie / begingt zur Bräunung, photochemische Reaktionen, Lumineszenz, Druckfarbenhärtung, Lacktrockung, … |
| UVC | 280-100nm | sehr kurzwellig, gelangt nicht bis zur Erdoberfläche, Absorption durch die obersten Luftschichten der Erdatmosphäre. Wirkt sehr stark dekontaminierend. Sehr starker erythemer Effekt | Physikalische Entkeimungstechnik, photochemische Reaktionen, Lumineszenz, … |
| VUV (Vakuum UV oder Deep-UV) | 200-150nm | sehr kurzwellig, ozonbildend durch Disozziation des Luftsauerstoffs von O² zu O³ (Ozon). Messbar nur im Vakuum. Bei Stickstoffumgebung (<15 ppm Sauerstoffgehalt) bis 150 nm messbar | Oberflächenreinigung, Photooxidation, Oberflächenaktivierung, Ozonerzeugung, … |
Bei ausreichend hoher Intensität kann UV-Strahlung chemische Reaktionen auslösen und biologische Schäden verursachen. Dies macht sie nützlich für Anwendungen wie die Desinfektion, bei denen die Fähigkeit der UV-Strahlung, DNA und RNA von Mikroorganismen zu schädigen, genutzt wird, um diese zu inaktivieren und ihre Vermehrung zu verhindern.
UV-Strahlung hat viele Anwendungen von der Medizin bis zur Industrie, aber eine ihrer bemerkenswertesten Anwendungen ist die Desinfektion. Die Fähigkeit der UV-Strahlung, schädliche Mikroorganismen abzutöten, macht sie zu einem wirksamen Werkzeug, um Oberflächen, Wasser und Luft zu sterilisieren.
Wie funktioniert die Entkeimung per UV Desinfektion? Was sind ihre Vorteile?
In allen Mikroorganismen ist Nukleinsäure in Form von DNS und RNS enthalten, in der die Erbinformation enthalten ist. Die ultraviolette Strahlungsenergie wird von den Nukleinsäuren absorbiert, was bereits in Sekundenbruchteilen Erbinformation und Vermehrungsapparat der Mikroorganismen schädigt und Keime somit inaktiviert – dies geschieht u.a. über eine häufig vorkommende “Dimerbindung” der Thymin-Bausteine.
Der Vorteil: Konventionelle Maßnahmen zur Desinfektion oder Keimbekämpfung wie Alkohol oder Antibiotika bergen stets die Gefahr einer Resistenzbildung – die MRSA-Problematik stellt daher für viele medizinische Einrichtungen ein ernsthaftes Problem dar.
UV-Desinfektion dagegen schließt dieses Risiko aus – die meisten pathogenen Keime sind gegenüber UV-Strahlen sogar besonders empfindlich.
Egal, ob E.Coli-Bakterien, Fäkalkeime, TBC, SARS, Anthrax oder Legionellen: UV-Desinfektion ist wirksam gegen alle Formen von Mikroorganismen. Voraussetzung ist eine ausreichende UV-Dosis – und die entsprechende Geräteentwicklung.
Welche Dosis ist nötig für die UV-Desinfektion?
Für eine effektive UV Desinfektion ist die korrekte Bestrahlungsdosis entscheidend. Diese berechnet sich wie folgt:
Jede UV-Strahlenquelle hat eine elektrische Leistungsaufnahme, von der ein Teil im UV-C Bereich emittiert wird. Die im UV-C Bereich emittierte Strahlung wird zu 90% bei 254 nm erzeugt, der für die Entkeimung wirksamen Wellenlänge. Diese wird als Strahlungsleistung bezeichnet. Die Strahlungsleistung ist also die Energie, die pro Zeiteinheit vom Strahler abgestrahlt wird. Die Bestrahlungsstärke oder auch Intensität (µW oder mW) ist die pro Flächeneinheit (cm²) auftreffende Strahlungsleistung. Für ihre Höhe entscheidend ist die optimale Ausnutzung des im Gerät eingebauten Strahlers sowie der Abstand zur zu entkeimenden Sache.
Multipliziert man die Bestrahlungsstärke/Intensität mit der Zeit (s), so ergibt sich die UV-Dosis / Bestrahlungsdosis: UV-Dosis (mWs/cm²) = Intensität (mW/cm²) x Zeit (s)
Je höher die Strahlungsleistung und je länger die Bestrahlungszeit, desto größer die desinfizierende Wirkung.
Verschiedene Arten von Mikroorganismen benötigen unterschiedliche UV-Dosen, um effektiv inaktiviert zu werden. Dies wird oft als Letaldosis bezeichnet: Die Letaldosis ist die Menge an UV-C-Strahlung, die benötigt wird, um eine bestimmte Art von Mikroorganismus zu 99,9% zu inaktivieren.
Welche Anwendungsbereiche gibt es für die Desinfektion mit UVC-Strahlung?
Die Fähigkeit der UV-C-Strahlung, Mikroorganismen zu inaktivieren, macht sie ideal für die Verwendung in einer Vielzahl von Anwendungen, darunter:
Wasserdesinfektion: UV Desinfektion kommt in Wasseraufbereitungsanlagen zum Einsatz, um mit Hilfe von wasserdichten UVC-Modulen das Trinkwasser von schädlichen Mikroorganismen zu befreien.
Luftdesinfektion: In Krankenhäusern und anderen Gesundheitseinrichtungen werden UV-C-Geräte verwendet, um die Luft von infektiösen Aerosolen zu reinigen. So können die Ausbreitung von Krankheiten und die Entwicklung von Resistenzen verhindert werden.
Oberflächendesinfektion: In Bereichen wie Medizin oder Lebensmittelproduktion kann die UV Desinfektion zur Entkeimung von Oberflächen und Materialien sowie zur Verlängerung der Haltbarkeit von Lebensmitteln eingesetzt werden.
| Anwendungsbereich | Beispielapplikationen |
| UV-Härtung (von lösemittelfreien Farben, Lacken, Klebstoffen und Vergussmassen) |
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| UV-Desinfektion (von Luft, Wasser und Oberflächen) |
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| UV-unterstützte Oxidation (von organischen Schadstoffen in Luft und Wasser) |
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| Sonnensimulation (zur künstlichen Alterung von Materialien aus Sicherheits- und ästhetischen Gründen) |
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| Präperative Photochemie |
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| UV-Analytik | |
| Ozonerzeugung |
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| Medizinische Anwendung / Lichttherapie |
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| Lumineszenzanregung |
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Mögliche Risiken der UVC-Strahlung
Alle Formen der UV-Strahlung, egal, ob UVA, UVB oder UVC, natürlichen oder künstlichen Ursprungs, werden von der Internationalen Agentur für Krebsforschung als krebserregend beim Menschen eingestuft.
Zu den Risiken gehören sowohl akute als auch chronische Gesundheitliche Folgen: UVC-Bestrahlung kann zu Entzündungen der Augenhorn- und -bindehaut (Photokeratitis, Photokonjunktivitis) sowie der Haut (Erythem) führen und das Erbgut der Zellen schädigen. Diese Erbgutschädigung, die in der UV Desinfektion die Inaktivierung von Mikroorganismen ermöglicht, kann beim Menschen auf lange Sicht Krebs verursachen. Das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) warnt daher ausdrücklich davor, UVC-Entkeimungsgeräte für die Desinfektion von Lebewesen einzusetzen. Ein sicherer und verantwortungsbewusster Einsatz der Technologie ist zwingend notwendig.
Welche Sicherheitsmaßnahmen sind bei der UV Desinfektion zu beachten?
UV-C-Strahlung ist eine äußerst wirksame Methode zur Desinfektion, sie kann jedoch bei unsachgemäßer Handhabung auch schädlich für den Menschen sein. Einige unkomplizierte Sicherheitsmaßnahmen sind deshalb unerlässlich. Bei Fragen zur Sicherheit bezüglich Ihrer konkreten Anwendung stehen wir Ihnen gerne beratend zur Seite.
| Beschreibung | Information |
| UV-Strahlung | UV-Strahlung ist gefährlich für Augen und Haut. UV-Strahlenquellen dürfen daher nur unter entsprechenden Personenschutzmaßnahmen betrieben werden. Dies gilt nicht, wenn es sich im geschlossenen Geräte handelt aus denen keine UV-Strahlung austreten kann (Wasserentkeimungssysteme, Luftentkeimungssysteme auf Umluft Basis, etc.). |
| Schutz vor UV | UV-Strahlung bei 254 nm (UV-C) ist abschirmbar durch normales Fensterglas (Borosilikat, Duran, etc.), transparenten Kunststoff wie Makrolon®, Plexiglas® und praktisch alle undurchsichtigen Materialien. Um die ggf. entstehende störende Blendwirkung zu verringern empfiehlt sich die Verwendung von eingefärbtem Material. Weitere Informationen über UV-Filter können der Norm „EN 170 – Persönlicher Augenschutz“ entnommen werden. Quarzglas ist durchlässig für UV-C Strahlung und darf nicht als Schutzglas zum Personenschutz verwendet werden. |
| Installation / Betrieb | Wechselschaltungen, Hinweisschilder bzw. Zwangsabschaltungen sind jeweilig auf Verantwortung und nach Ermessen des Betreibers anzubringen. Werden Einzelkomponenten zur Integration in Anlagen und Geräte bzw. Musterlieferungen in Betrieb gesetzt, so obliegt es dem Betreiber, die einschlägigen elektrotechnischen Vorschriften zu beachten. Nur eingewiesenes Fachpersonal mit entsprechender Ausbildung sollte die Komponenten in Betrieb nehmen. |
| Materialbeständigkeit | Gegenstände können sich nach langer und intensiver UV-Bestrahlung verfärben. Wir empfehlen die Verwendung von UV-beständigen Materialien. Bei der Verwendung von ozonbildenden Strahlenquellen ist zu beachten, dass Ozon eine stark oxidative Wirkung hat. |
| Ozonbildung | Bei der Verwendung von Ozon bildenden UV-Strahlenquellen muss der MAK-Wert (MAK = Maximale Arbeitsplatzkonzentration) vom 0,1 ppm eingehalten werden. Bei Versuchsaufbauten empfiehlt es sich, einen geeigneten Bereich mit Luftabzug zu verwenden. |
| Temperatur | Niederdruckstrahler weisen im Betrieb eine Leuchtrohrtemperatur von ca. 40°C auf, ähnlich einer Leuchtstofflampe in der beleuchtungstechnik. UV-Strahlenquellen mit Indium-Amalgam Dotierung werden an der Leuchtrohroberfläche ca. 90°C-100°C heiß (Mitteldruckstrahlenquellen ca. 850°C-950°C). Diese Strahlenquellen sind als potenzielle Zündquellen bei Kontakt mit leicht entzündlichen Stoffen zu betrachten. Weiterhin muss die Strahlenquelle ausreichend abkühlen bevor Sie angefasst wird. Um das durchzünden der Strahlenquelle nach dem Abschalten sicherzustellen, sollten Indium-Amalgam dotierte Strahler ca. 2-5 Minuten abkühlen (Mitteldruckstrahler ca. 5-15 Minuten). Ein Abkühlen bei einfachen Niederdruckstrahlern ist nicht erforderlich. |
Welche Formen der UV Desinfektion sind als sicher zu betrachten?
Auch wenn UVC-Strahlung als solche für den Menschen schädlich sein kann, gibt es zahlreiche Systeme und Verfahren, sie für die UV Desinfektion auf sichere Weise nutzbar zu machen. Ist die Strahlungsquelle in einem geschlossenen Gehäuse verbaut oder ausreichend abgeschirmt, ist sie aus Sicht des Strahlungsschutzes unbedenklich und gefährdet anwesende Personen nicht. Als Beispiel können UVC-Quellen gelten, die im Inneren einer geschlossenen Anlage verbaut sind – etwa Desinfektionsmodule für Transportbänder bzw. Rolltreppen oder Anlagen, die eine abgeschirmte Strahlungsquelle im Anlageninneren zur Raumluftdesinfektion nutzen. Auch Anwendungen, die nur eingesetzt werden, wenn sich keine Personen im Raum aufhalten (beispielsweise außerhalb der Betriebszeiten), stellen kein Risiko dar.
Gerne beraten wir Sie zu Ihren Optionen am geplanten Einsatzort – weiterhin halten auch die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) sowie die jeweiligen Berufsgenossenschaften Informationen zu den Anforderungen des Arbeitsschutzes und den zulässigen Strahlungswerten bereit.
UV Desinfektion: Nachhaltige Hygienetechnologie der Zukunft
Die UV-Desinfektion mittels UVC-Strahlung ist eine leistungsstarke Technologie, die das Potenzial hat, unser Verständnis und unsere Praktiken in Bereichen wie Wasseraufbereitung, Luftreinigung, Lebensmittelsicherheit und Infektionskontrolle zu revolutionieren. Ihre Fähigkeit, eine breite Palette von Mikroorganismen schnell und effizient zu inaktivieren, ohne dabei schädliche Chemikalien zu verwenden, macht sie zu einer attraktiven Option für viele Anwendungen.
Ihre Experten von Peschl Ultraviolet bringen langjährige Erfahrung in der Entwicklung und Produktion vielfältig einsetzbarer Systemlösungen zur UV Desinfektion mit. Gerne stehen wir für Ihre Fragen zum Thema zur Verfügung – nutzen Sie unser Beratungsangebot, um mehr über die Einsatzmöglichkeiten unserer sicheren, robusten und nachhaltigen UVC Desinfektionsmodule zu erfahren.
