Faire la lumière sur la désinfection UV

On a tous déjà vu un aquarium avec une lampe UV dans le haut, sans trop savoir pourquoi ni à quoi cela servait. Étant curieux de nature, je me suis demandé : « À quoi ça sert une lampe UV dans un traitement d’eau? ». Après avoir compris que la lampe UV émettait des radiations sur les particules se trouvant dans l’eau afin d’altérer la génétique de l’organisme, je me suis dit qu’il serait intéressant d’approfondir sur le sujet. Alors, si vous êtes comme moi et que vous aimeriez en savoir plus et comprendre « Comment fonctionne l’irradiation UV » ou « Quels contaminants peuvent être retirés par une désinfection UV? », et bien, dans cet article, nous élaborerons en détail sur les différents aspects de cette technologie, ces utilisations industrielles, les coûts et ses forces et faiblesses.

Il est à noter que nous abordons le sujet d’un point de vue industriel, mais que le fonctionnement d’un système résidentiel est très semblable. De plus, les prix donnés dans l’article sont des estimations et peuvent varier de façon importante en fonction des différentes situations.

Qu’est-ce que la désinfection UV (irradiation)?

Les traitements UV sont un type de désinfection permettant la désactivation de certains organismes pouvant se retrouver dans l’eau. Cette désinfection fait généralement partie de l’étape de polissage de l’eau et elle ne peut pas être utilisée comme traitement primaire puisqu’elle serait inefficace contre une eau trop chargée.

Ce type de désinfection fonctionne grâce au principe d’irradiation. L’irradiation se fait grâce à une lampe au mercure qui, via un transfert électromagnétique, envoie de l’énergie qui s’attaquera au matériel génétique (ADN) des organismes présents dans l’eau.

Autrement dit, lorsqu’activées, les lampes UV émettent des ondes d’une longueur de 185nm ou 254nm qui iront s’attaquer aux particules présentent dans l’eau. En comparaison, les ondes UV sont beaucoup plus courtes que les infrarouges qui, en général, mesurent 780nm à 1mm.

Pour détruite les contaminants, l’ultraviolet est absorbé par les bases d'ADN des micro-organismes et y provoquera des modifications au niveau des liens chimiques. Ces changement interfèrent avec la transcription et la réplication de l'ADN, désactivant ainsi la capacité de multiplication de la cellule. La radiation UV est donc un agent mesurable qui endommage directement l'ADN.

Pour fonctionner, la lampe UV émettra ses ondes à l’intérieur d’un boîtier où l’eau traitée passera. Les ondes émises sont sous forme de lumières monochromatiques qui peuvent changer en fonction du type de lampe utilisée. L’efficacité du traitement UV est intimement liée aux paramètres de l’eau, à l’intensité des lampes et au temps d’exposition. Les paramètres de l’eau affectent l’efficacité du traitement UV puisque la présence de particules ou tout autre type d’obstructions affectent grandement les ondes émises puisqu’elles peuvent être facilement bloquées. C’est principalement pour cette raison que l’irradiation UV ne peut être utilisée comme traitement primaire.

Les utilisations de la désinfection UV

Très répandues dans bien des secteurs comme le domaine pharmaceutique, l’alimentaire et la production d’eau ultra pure, la désinfection UV est très efficace contre les bactéries, les virus, les spores, les kystes et tous les autres types de micro-organisme. L'UV peut également être utilisée pour éliminer l'ozone résiduel suite à une ozonation ou en combinaison avec l'ozone pour un traitement d'oxydation avancé.

En revanche, il est inutile d’installer un système de désinfection UV seul si votre eau est fortement contaminée de composés organiques ou de matières en suspension. Un traitement primaire serait alors de mise avant le polissage à l'UV. En plus, il ne faut pas oublier que ce type de désinfection n’aura pas d’effet contre la couleur de l’eau et que même si les micro-organismes seront désactivés par l’irradiation UV, leur corps restera dans l’eau et créera des sédiments. Pour la production d’eau ultra pure, ces corps doivent être retirés par une filtration en avale.​

Forces et faiblesse des UV

Pour commencer, les systèmes de désinfection UV présentent l’avantage d’être peu coûteux au niveau opérationnels. En effet, les lampes durent en moyenne de 9 à 12 mois et lorsqu’elles sont à changer, elles coûtent environ 100 à 200$ chacune. Donc, le coût de remplacement des lampes varie en fonction du système possédé et du nombre de lampes présentes à l’intérieur de l'équipement. Ensuite, le manchon de protection ou Sleeve pour la lampe doit être changé au 12-24mois puisqu’il s’abîme avec le temps et finit par affecter l’efficacité des ondes UV. Comme les lampes UV, les sleeves coûtent entre 100 et 200$ chacune. Outre ces coûts, il faut prendre en compte la demande énergétique pour un traitement en continu.

En ce qui a trait au CAPEX d’un système UV, encore une fois, les coûts sont relativement bas. Lors de l’achat d’un système, les facteurs à prendre en compte sont généralement l’achat de la chambre de réaction, qui se dit de l’endroit où la désinfection s’effectue. Ensuite, l’équipement électronique permettant aux lampes de s’allumer : ballast, capteur d’intensité, contrôleur, etc. Finalement, les frais d’installation et d’activation.

Comme précisé ci-haut, le traitement UV se fait en continu, ce qui signifie que la désinfection n’arrête jamais et qu’aucune baisse de production n’est perçu lorsqu’il y a un traitement. D’ailleurs, contrairement à ce que l’on peut croire, l’irradiation UV est un procédé physique et non chimique. Ce qui signifie qu’aucun transport, entreposage ou manutention de produits chimiques n’est nécessaire.

Bien que les systèmes de désinfection UV présentent bien des avantages, il ne faut pas oublier qu’ils ne sont pas adaptés pour être utilisés en tant que traitement primaire. De plus, il peut arriver qu’ils ne soient pas efficaces ou que des normes exigent l’utilisation d’un produit chimique quelconque. Dans ces cas, l’irradiation UV peut servir à éliminer les résidus des produits chimiques utilisés en amont. Plusieurs facteurs peuvent faire qu’une désinfection UV ne soit pas suffisante, on peut penser à la photoréactivation qui est un mécanisme de réparation de l’ADN permettant à certains contaminant comme les procaryotes ou les eucaryotes d’aller récupérer leur capacité de reproduction.

Enfin, il ne faut pas oublier de préciser que la manutention des lampes UV présente un défi puisqu’elles ne peuvent pas être entreposées pendant trop longtemps et ne doivent pas être touchées à mains nues. Comme précisé plus haut, les ondes UV sont facilement bloquées par des contaminants quelconques. En touchant la sleeve ou la lampe UV, l’empreinte digitale laissée sur celles-ci affectera l’efficacité de l’irradiation.

Une bonne solution, en fonction des besoins

Comme vous avez pu le voir, la désinfection UV est une option intéressante à bien des égards et présente des capacités variables en fonction de son utilisation. Il est important de comprendre que ce procédé physique de traitement d’eau est principalement utilisé dans la production d’eau très pure. Ce n’est pas un traitement nécessaire à toutes les applications industrielles.

Sur cette note, nous espérons avoir sur répondre à vos interrogations relativement à ce type de désinfection. Vous aimeriez en apprendre plus sur d’autres types de désinfection utilisée dans le milieu pharmaceutique, je vous invite à visiter cet article : technique de désinfection pour un système de purification d’eau pharmaceutique.

Entre-temps, si vous avez des questions ou commentaires, nous serons heureux de vous répondre.