Asahi Kasei Corporation e la consociata Crystal IS hanno concluso, in un test sulle prestazioni batteriche, che un reattore sperimentale per il trattamento dell'acqua Klaran™ WR ha dimostrato prestazioni superiori di oltre il 75% rispetto a un sistema tradizionale di lampade a mercurio a bassa pressione, con un livello di consumo energetico equivalente. Klaran™ WR è un reattore in linea per il trattamento dell'acqua Point of Use (PoU) (Figura 1, a sinistra) che combina i LED UVC di Crystal IS basati su substrati di nitruro di alluminio (AlN), con la capacità di R&S di Asahi Kasei nella progettazione e nell'applicazione dell'ottica e della fluidodinamica. Mentre i sistemi convenzionali di trattamento UV dell'acqua hanno utilizzato lampade al mercurio come fonte di luce, i Paesi di tutto il mondo hanno adottato normative più severe dopo l'entrata in vigore della Convenzione di Minamata sul mercurio nel 2017, a causa dei pericoli che il mercurio comporta per la salute e l'ambiente.

I LED UVC sono stati sviluppati come sorgente luminosa priva di mercurio, caratterizzata da dimensioni ridotte, leggerezza e flessibilità nel design. Una tappa fondamentale per accelerare la transizione a questa moderna sorgente luminosa è la dimostrazione che le prestazioni di disinfezione, l'efficienza energetica e il valore della nuova tecnologia LED sono in grado di soddisfare o superare completamente la lampada al mercurio esistente. Sebbene sia ampiamente compreso e accettato che la capacità di accensione istantanea dei LED UVC offra un vantaggio significativo e un migliore allineamento con l'uso effettivo da parte dei consumatori rispetto a un sistema di lampade al mercurio “sempre acceso”, rimaneva il dubbio se un sistema LED di potenza equivalente potesse dimostrare prestazioni di disinfezione equivalenti a quelle di un sistema di lampade al mercurio a bassa pressione.

Il reattore sperimentale Klaran™ WR è stato sviluppato per dimostrare che i LED UVC possono raggiungere questo obiettivo. Un reattore Klaran™ WR standard è stato migliorato e modificato per funzionare con lo stesso livello di consumo energetico (6 W) di un sistema comparabile a lampada a mercurio. Entrambi i sistemi sono stati testati utilizzando acqua con una portata di 8 litri al minuto (2,1 galloni al minuto), con una trasmittanza UV del 97% a 265 nm e dosando l'aggiunta di circa 106 CFU/mL di E. coli, un comune batterio gram-negativo, anaerobico facultativo e a forma di bastoncino, per i test.

Poiché non esiste un metodo di prova stabilito per questo tipo di confronto, Asahi Kasei ha ideato il metodo di prova e ha incaricato un laboratorio indipendente di eseguire la valutazione. Sono stati confrontati i campioni di qualità dell'acqua registrati dopo 2 minuti di funzionamento costante con entrambi i sistemi (Figura 2), dimostrando come il sistema Klaran™ WR avesse prestazioni migliori di oltre 2 LRV (valore di riduzione logaritmica) rispetto al sistema a lampada a mercurio. In altre parole, il sistema Klaran™ WR ha ridotto l'E. Coli nell'acqua a 1/100 del livello dell'acqua disinfettata dal sistema a lampada a mercurio.