Er is een duidelijke mogelijkheid om UC-C-technologie toe te passen voor het reinigen van SARS-CoV-2 en andere bio-verontreinigde lucht tijdens een pandemie. Bewijs toont aan dat het coronavirus zich via de lucht verspreidt en dat slecht geventileerde gebouwen een hoger risico hebben op infectieziekteoverdracht tussen mensen. Schattingen suggereren dat het inhaleren van ongeveer 1000 virussen voldoende is voor het coronavirus om zich te vestigen. Het is dus duidelijk dat het verhogen van het aantal luchtwisselingen per uur met kiemvrije lucht het risico verlaagt om voldoende coronavirusdeeltjes in te ademen om besmet te raken.

Virussen zijn klein, waardoor ze gevoeliger zijn voor UV-C dan andere organismen, wat ertoe heeft geleid dat de WHO UV-C-straling heeft aanbevolen voor de inactivatie van dergelijke organismen. Een benadering om het risico op besmetting te minimaliseren, is regelmatig ramen openen voor ventilatie, maar een dergelijke strategie zorgt voor variërende en onvoorspelbare luchtstromen en gebieden met weinig ventilatie. Bovenluch UV-C-systemen staan bekend om desinfectie in ziekenhuiskamers en het effect neemt sterk toe met ventilatoren die de kiemvrije lucht verspreiden. Ventilatoren met een hoog volume en lage snelheid (HVLS) gecombineerd met UV-C leveren een hoog niveau van kiemvrije lucht in een lage luchtsnelheid naar beneden, waardoor het aantal virussen wordt verdund en het infectierisico wordt verlaagd.

In vergelijking met algemene Upper-UV-C-systemen zonder ventilatoren is een verbetering van 77 procent gemeld bij het toevoegen van de ventilatoren. Het product dat een HVLS-ventilator combineert met UV-C geïntegreerd in de vleugels is octrooi aangevraagd door Nordicco A/S en heeft de naam Northern Light gekregen. Northern Light vertoont een efficiëntie van 87,9% per luchtpassage over de vleugels tegen SARS-CoV-2 volgens Comsol CFD-analyse. Geen enkele andere bekende technologie heeft een vergelijkbare efficiëntie voor dergelijke grote hoeveelheden lucht die gelijkmatig worden verdeeld in elke recirculatiegang.

De wereldwijde gezondheidscrisis van de COVID-19-pandemie, veroorzaakt door het ernstige acute respiratoire syndroom coronavirus (SARS-CoV-2), benadrukt de wetenschappelijke en technische mogelijkheden van het toepassen van ultraviolette (UV-C) desinfectietechnologieën voor bioverontreinigde lucht als de belangrijkste technologie voor het verwijderen van de overdracht van SARS-CoV-2. Diverse openbare omgevingen over de hele wereld, van ziekenhuizen en gezondheidszorginstellingen tot winkelcentra, luchthavens en scholen, overwegen de implementatie van UV-desinfectieapparaten voor de desinfectie van circulerende luchtstromen. (Milad, 2020)

Bewijs toont aan dat het virus zich verspreidt via de lucht in kleine druppels die urenlang kunnen reizen. (Thorseth, A. 2020. DTU.) (Ashrae, 2020). Autoriteiten raden nu over het algemeen aan om regelmatig passieve ventilatie (ramen openen) van binnenruimtes toe te passen om de impact van in de lucht zwevende virussen te minimaliseren. Nieuw bewijs van gevallen van verspreiding via de lucht is een dagelijks terugkerend fenomeen.

In faciliteiten waar besmette patiënten zijn, toont bewijs aan dat slecht geventileerde gebouwen een hoger risico hebben op de overdracht van infectieziekten. (Li et al., 2007) hebben de associatie aangetoond tussen ventilatie en luchtstromen in gebouwen, en de overdracht/verspreiding van infectieziekten.

Hoesten door een met COVID-19 besmet individu kan ongeveer 3000 druppels produceren in een breed scala aan groottes (10−1 tot 102 μm). Druppels groter dan 100 μm zetten zich snel af op oppervlakken. (Wang, J., 2020) (Garcia et al., 2020). Kleine druppels (0,1−5 μm) kunnen oplossen in het aerosol, blijven zweven en honderden meters afleggen. (Garcia et al., 2020) (Morawska, L., et al., 2020) Druppels in het intermediaire groottebereik (5−100 μm) krimpen ook tot kleine formaten door verdamping, (Garcia et al., 2020) en de piekconcentratie van druppels in bioaerosolen ligt in twee diameterbereiken: 0,25−1,0μm en 2,5−10 μm. (Liu, Y., et al., 2020)

De meeste grotere uitgestoten druppels worden door de zwaartekracht naar oppervlakken getrokken binnen ongeveer 1–2 m van de bron (zie Figuur 2). Algemene verdunningsventilatie en drukverschillen hebben geen significante invloed op de overdracht over korte afstanden. Daarentegen kunnen de verspreiding van kleinere infectieuze aerosolen, inclusief druppelkernen als gevolg van uitdroging, worden beïnvloed door luchtstroompatronen in een ruimte in het algemeen en luchtstroompatronen rond de bron in het bijzonder. Van bijzonder belang zijn kleine aerosolen (<10 μm), die langere tijd (meerdere minuten, uren of dagen) in de lucht kunnen blijven en besmettelijk zijn en dus langere afstanden kunnen afleggen en secundaire gastheren kunnen infecteren die geen contact hadden met de primaire gastheer. (Ashrae, 2020) (Stadnytskyi, V. et al., 2020)

Desinfectie met behulp van UV-straling is de afgelopen decennia een snelgroeiende, chemisch vrije technologie geweest. UV-straling is zeer efficiënt in het beheersen van microbiële groei in elk medium, zoals water en lucht, evenals op elk type oppervlak. (Milad, 2020) (Thorseth, A 2020. DTU.)

UV-C-straling heeft een korte golflengte en hoge energie in vergelijking met andere UV-straling, waardoor het het beste functioneert in een directe lijn en op korte afstand. Vanwege de hoge energie van UV-C-straling is het gebonden aan de omgekeerde-kwadraatwet, waarbij de voortplanting van lichtintensiteit exponentieel afneemt met toenemende afstand van de lichtbron. Studies ontwikkeld door (Escombe et al., 2009) en (Casanova et al., 2010) hebben aangetoond dat wanneer er voldoende circulatie binnen de ruimte is om de lucht te mengen, UV-fixtures in het bovenste deel van de ruimte effectief zijn gebleken voor gebruik in infectiebeheersing.

UV-C-systemen inactiveren micro-organismen door de structuur van nucleïnezuren en eiwitten op moleculair niveau te beschadigen, waardoor ze niet in staat zijn zich voort te planten. De belangrijkste hiervan is DNA, dat verantwoordelijk is voor celreplicatie (Harm 1980). Geabsorbeerde UV-fotonen kunnen DNA op verschillende manieren beschadigen, maar het meest significante schade-evenement is de vorming van pyrimidine-dimeren, waarbij twee aangrenzende thymine- of cytosine-basen met elkaar binden, in plaats van over de dubbele helix zoals gebruikelijk (Diffey 1991). Over het algemeen kan het DNA-molecuul met pyrimidine-dimeren niet goed functioneren, wat resulteert in het onvermogen van het organisme om zich te repliceren of zelfs tot de dood (Diffey 1991; Miller et al. 1999; Setlow 1997; Setlow en Setlow 1962). Een organisme dat niet kan reproduceren, is niet langer in staat om ziekte te veroorzaken.

Op basis van systematische literatuuroverzichten heeft de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) aanbevolen om bacteriëndodende UV-C-straling te gebruiken in het bovenste deel van de ruimte als middel ter preventie en bestrijding van tuberculose-infectie (WHO, 2019). (Ko et al., 2000; Peccia et al., 2001). Escombe et al. (2009) hebben bacteriedodende UV-straling bestudeerd in het bovenste deel van kamers in een ziekenhuis in Lima zonder airconditioning, en vonden een aanzienlijke vermindering van het risico op overdracht van luchtgedragen tuberculose ondanks de hoge relatieve vochtigheid van 77%. (Thorseth, A 2020. DTU.)

De Centers for Disease Control and Prevention (CDC) hebben UV goedgekeurd als aanvulling op filtratie voor vermindering van het risico op tuberculose en hebben een richtlijn gepubliceerd over de toepassing ervan (CDC 2005, 2009). (Bewijsniveau A).

Gepersonaliseerde ventilatiesystemen die lokale afzuiging bieden en/of 100% buitenlucht, sterk gefilterde of UV-ontsmette lucht direct aan de ademzone van de bewoner leveren (Cermak et al. 2006; Bolashikov et al., 2009; Pantelic et al. 2009, 2015; Licina et al. 2015a,2015b) bieden bescherming tegen blootstelling aan verontreinigde lucht.

Ultraviolette straling wordt al sinds de jaren 1930 onderzocht om de verspreiding van luchtweginfecties te verminderen. Ultraviolette straling kan oppervlakken desinfecteren, ruimtelucht (bovenste luchtsystemen genoemd) en lucht in kanalen. Om een organisme (zoals een virus) te inactiveren, moet de ultraviolette straling het organisme raken. Bovenste luchtsystemen vertrouwen op luchtcirculatie in de kamer om micro-organismen naar de bovenste luchtzone te transporteren waar voldoende ultraviolette straling op hen schijnt. (Mphaphlele, 2015; Escombe et al., 2009; DHHS, 2009)

UV-C-bestraling is zeer effectief gebleken in het inactiveren en remmen van de replicatie van SARS-CoV-2 (Bianco et al., 2020).

Bij een virusdichtheid vergelijkbaar met die waargenomen bij SARS-CoV-2-infectie, was een UV-C-dosis van slechts 3,7 mJ/cm2 voldoende om een 3-log inactivering te bereiken, en werd volledige inhibitie van alle virale concentraties waargenomen bij 16,9 mJ/cm2. Het effect van UV-C op virussen is intensief bestudeerd door verschillende auteurs (Als voorbeeld; Rauth, A.M., 1965).

Deze resultaten zijn belangrijk voor de ontwikkeling van nieuwe sterilisatiemethoden om SARS-CoV-2-infectie in te dammen.

Het is aangetoond door middel van simulatie dat een inactivering van 87,9% van SARS-CoV-2 kan worden bereikt met de Northern Light ventilator per passage van recirculerende ventilatielucht. De mate van inactivatie is berekend uit de gemodelleerde dosisverdeling met behulp van een UV-gevoeligheid die is gerapporteerd in de literatuur (k-waarde van 1,87 cm2/mJ (Bianco et al., 2020)). Het effect wordt verwacht de waarschijnlijkheid van het inademen van de ongeveer 1000 SARS-CoV-2 deeltjes die leiden tot Covid19-ziekte in behandelde gebieden effectief te verminderen.