John heeft een soort lantaarntje met blauw licht in zijn handen. ‘Het is een UV-C apparaat’, meldt hij als reactie op mijn verbaasde blik. Hij strijkt ermee over zijn toetsenbord. ‘Het doodt bacteriën en virussen. Handig jongen, ook wel wat voor jou. Weet je hoeveel van die beestjes op je mobiele telefoon zitten?’

Het lijkt een echte vraag, maar ik geef geen antwoord. ‘Heel veel’ zegt John na een korte, afwachtende pauze. Ik neem het UV-C apparaatje van hem over. Daarbij gaat het licht uit. Voor de veiligheid, vertelt John, want UV-C licht is schadelijk. Maar zo’n apparaatje lijkt me wel wat.

Het UV-C apparaat

Ik pak het doosje van de ‘mini UVC sanitizer’ van tafel en lees de specificaties. Het lijkt een volledige lijst. Maar er ontbreekt volgens mij toch wel wat. Vanuit mijn grotendeels vergeten biologie- en natuurkunde lessen meld ik dat.

‘Hoe hoog moet je deze handheld sanitizer houden en hoe lang? Er staat wel 30 seconden en 99,9%. Maar dat zijn slechts twee getallen en geen onderbouwde claim’. John reageert dat er wellicht met alle gegevens wel een antwoord te vinden is.

‘Wist je overigens dat UV-C geen bacteriën en virussen doodt’, zeg ik tenslotte. ‘Het past alleen het DNA van die micro-organismen aan, waardoor ze zich niet kunnen vermenigvuldigen’.

Een UV-C apparaat

Thuisgekomen bestel ik zo’n UV-C apparaat als John heeft. De prijzen voor exact eenzelfde apparaat variëren van 10 tot meer dan 50 euro. Ik kocht het bij de voordeligste aanbieder voor 11 euro inclusief verzendkosten.

Er zijn veel meer modellen te koop, bijvoorbeeld bij Bol.com. Sommige zijn wellicht handiger en interessanter. Ik houd het voorlopig bij het model dat ik zag bij John.

De specificaties van het gekochte apparaatje:

• Golflengte: 253,7 nm (UVC)
• Straling: >2000 uW/cm2
• Lamp vermogen: 3 Watt
• Levensduur: 20.000 hrs
• Gebruikssterkte: 3W (max)
• Werkomgeving: 0 – 60 Celcius
• Vochtigheid: 10 – 75%
• Claim: doodt 99,9% in 20 sec.
• Lampgrootte: 8,5 x 1,5 cm

Golflengte van UV-C

Ultraviolet licht heeft een golflengte van 100 tot 400 nanometer. Men maakt daarbij onderscheidt in UV-A (315-400nm), UV-B (280-315nm) en UV-C (100-280nm). De meest effectieve werking heeft UC-C bij 264 nanometer. Maar vrijwel alle UV-C lampen voor desinfectie vermelden een golflengte van 254.

Het bestelde apparaatje is met 253,7 nm overdreven nauwkeurig. Het is de maximale output van de voor UV-C veel gebruikte lagedruk kwiklamp.

Volgens onderzoeken is de effectiviteit in DNA-verandering bij 254 ongeveer 85%. Dat zegt dan overigens niets over het ‘doden’ van micro-organismen. Dat hangt namelijk samen met de afstand en hoek van de UV-C lamp ten opzichte van het bestraalde voorwerp. En van de duur dat het licht erop valt.

Historie van ultraviolet, UV-C en desinfecteren

Ultraviolette straling is er al zolang de aarde bestaat. Maar het was nog niemand opgevallen. Tot in 1801 de Duitse natuurkundige Johann Ritter de ultraviolette straling ontdekt. In 1877 zien de Britse wetenschappers Arthur Downes en Thomas P. Blunt dat zonlicht bacteriën doodt. Er zijn daarna meerdere wetenschappers die met resultaten komen. De Duitse oogarts Ernst Hertel meldt eind 19e eeuw als eerste dat UV-C het meest desinfecterend werkt.

De Deense arts Niels Finsen gebruikt in 1893 ultraviolet licht bij de bestrijding van een vorm van tuberculose. Daarvoor krijgt hij in 1903 de Nobelprijs voor Geneeskunde. In 1933 bewijst William F. Wells de doeltreffendheid van UV-C bij het doden van micro-organismen in de lucht. Drie jaar later experimenteert dokter Deryl Hart met een UV-C apparaat om een operatiekamer in het ziekenhuis van de Duke Universiteit te desinfecteren.

Tot dertig jaar daarna zijn onderzoekers nog bezig met UV-C, desinfecteren en inactiveren van micro-organismen. Maar dan gaat de aandacht naar antibiotica en, vaak vloeibare, reinigingsmiddelen. Pas rond 1995 herleeft de belangstelling voor UV-C als ontsmetter.

Straling van het UV-C apparaat

Ultraviolet licht is schadelijk voor onze gezondheid. Van de genoemde drie vormen komt alleen UV-A in grote mate voor in de natuur. Ongeveer 97,5% van alle ultraviolet op aarde is UV-A en 2,5% is UV-B. UV-C wordt door de ozonlaag tegen gehouden.

Het UV-C apparaat dat ik kocht vermeldt een straling van groter dan 2000 uW/cm2. Dat lijkt een interessant gegeven. Je kunt er bijvoorbeeld de sterkte van een elektromagnetisch veld mee uitrekenen. Ultraviolet is elektromagnetische straling. Van actievoerders tegen bijvoorbeeld G5-masten hoor je daar weleens over. Bij 2000 uW/cm2 is die straling 86,833 Volt per meter (V/m).

Watt en joule

Een interessanter getal, waar veel naar wordt verwezen in UV-C onderzoeken, is Joule per oppervlakte. We kennen het begrip Joule als maat van geleverde energie. Watt is de snelheid van energieafgifte. Eén Joule is de energie die wordt geleverd door een Watt in een seconde (1J = 1W in 1 sec).

De opgegeven groter dan 2000 microWatt/cm2 is hetzelfde als 2 milliWatt. Dat is de gebruikelijke maat bij straling van ultraviolet. Met het aantal seconden dat we de lamp boven een object houden, kunnen we Joule per oppervlakte berekenen. Bij 10 seconden is dat dus 20 mJ/cm2.

Bacteriën

Uit diverse onderzoeken blijkt dat voor het uitschakelen van 99,9% van de bacteriën tussen 35 en 140 mJ/cm2 nodig is. De benodigde energie verschilt per micro-beestje. Voor de Enterococcus faecalis bacterie is dat bijvoorbeeld 49 mJ/cm2. En het infectieuze pancreasnecrose-virus dood je voor 99,9 % bij 60 mJ/cm2.

Ik houd de genoemde interval van 99,9% aan. De genoemde 35 mJ behaal ik met mijn UV-C apparaat al bij 18 seconden (2 mW x 18 seconden = 36 seconden). En voor de volledige 140 mJ moet ik het apparaat iets meer dan een minuut boven een object houden (2 x 70 = 140).

Bij doden van micro-organismen gebruikt men overigens de eenheid log. Bij 1 log is 90% gedood, bij 2 log 99%. Daarna gaat het met een 9 achter de komma verder. Met 3 log kom je bij de hierboven genoemde 99,9% en 99,99% is dus 4 log.

Zo doorrekenend ontdek je dat er bij 6 log van een 1 miljoen bacteriën nog eentje leeft (6 log = 99,9999%). Vanaf 3 log spreekt men van desinfecteren.

Ontbrekend gegeven, bijvoorbeeld de afstand

Kan ik er nu van uitgaan dat ik mijn mobieltje schoonmaak door het UV-C apparaat er 1 minuut boven te hangen? Volgens mij niet op basis van de geleverde gegevens. Er staat bijvoorbeeld niets over de afstand van het apparaat tot het object. Die afstand heeft immers invloed op de sterkte van het licht. Die sterkte en de afstand is ook wel te berekenen, maar ik geloof het verder wel.

De gevaarlijke straling van het UV-C apparaat vind ik interessanter.

Is UV-C gevaarlijk voor de mens?

Het licht van mijn UV-C apparaat gaat uit als ik het naar me toedraai. De bijgeleverde handleiding geeft er een kleine gedrukte waarschuwing bij. Die gaat niet verder dan ‘stel je ogen en huid niet bloot aan het UV licht’.

Die waarschuwing lees je vrijwel overal waar het gaat over UV-C. Soms met de quasi logische redenering: omdat UV-C schadelijk is voor micro-organismen, kan het dat ook zijn voor mensen. Het kan huidirritatie en ernstig oogletsel veroorzaken.

Ik ga er vanuit dat het schadelijk is. Voorkomen is immers beter dan niet te genezen.

Averechts resultaat

Er zijn ook wetenschappers die het gevaar van UV-C voor de mens betwijfelen. En er zijn onderzoekers die een averechts resultaat melden bij gebruik van UV-C. In 2019 bijvoorbeeld ontdekten drie Indiase onderzoekers dat de cyanobacterie, die we kennen als bijvoorbeeld blauwalg, zich vermenigvuldigt bij een te lage dosis UV-C straling. Te laag was in hun geval 6, 12 en 18 mJ/cm2.

Mijn conclusie daarbij zou zijn, als je UV-C gebruikt moet je dat in ieder geval lang genoeg doen. In mijn geval dus minstens 9 seconden (2 x 9 = 18; zie hierboven). Dat geldt dan alleen voor de cyanobacterie.

Wellicht dat het bij andere bacteriën en virussen anders ligt. Ik ben benieuwd of daarover, bij alle aandacht voor UV-C lampen, COVID-19 en micro-organismen in het algemeen, nog meer informatie komt.

Studio Roosegaarde en een andere golflengte

Inmiddels kwam ook Daan Roosegaarde van de gelijknamige studio met een UV-C project. Hij maakte een lichtboog voor openbare ruimten, waaronder je als persoon desinfecteert. Het is UV-C licht van 222 nm. Volgens recent onderzoek is dat minder schadelijk voor huid en ogen van mensen.

Onderzoek naar licht met die golflengte is echter nog jong. De meeste onderzoeken vonden na 2017 plaats. Ik vond wel een onderzoek uit 2006. Daarin doet Marcus Clauss een vergelijking met een 222nm en 254nm UV-C lamp bij elf bacteriën.

Hij concludeert dat sommige bacteriën sneller ‘kapot’ gaan bij 222nm en andere bij een golflengte van 254 nm. Clauss vermoedt bovendien dat de wijze van vernietiging verschilt, bijvoorbeeld bij de ene bacterie door DNA-beschadiging en bij een andere door beschadiging van eiwit.

Aanvullende informatie

• Het UV-C apparaat van mij werkt zowel op batterij als op USB. Ik sluit het voor gebruik eenvoudig aan op een powerbank (zie de foto in de header).
• Ik kocht het UV-C apparaat voor 11 euro inclusief verzendkosten. Precies hetzelfde apparaat staat bij Bol.com voor 15,95 met een juiste beschrijving. En voor 29,95 met een beschrijving waarin fouten staan. Dat blijkt ook uit de reacties. Bij Amazon kun je het ook voor 15,95 euro kopen.
• Zie ook het bericht ‘UV-C tegen virussen en bacteriën‘ met aanvullende informatie.

Enkele onderzoeken en overige bronnen

• Een rapport waar veel onderzoeken naar verwijzen is ‘History of Ultraviolet Germicidal Irradiation for Air Disinfection’ van Reed uit 2010 (PDF - 320,62 KB)
• Het genoemde onderzoek van de Indiase onderzoekers uit 2019 is nog niet vrijgegeven. Het heeft de lange titel ‘Unstandardized UV-C dose used for killing harmful cyanobacteria may instead initiate accelerated growth in the target organisms’.
• Een onderzoek naar UV-C en Covid-19, ‘An Innovative In-house Use of Ultraviolet etc Covid-19, van  Kumar en colleaga’s uit 2020 (PDF - 499,13 KB)
• Albrecht en zijn collega’s beschreven in 2014 hoe je zelf een eenvoudige en voordelige UV-C kast kunt maken (PDF - 1.017,79 KB)
• Cadnum en zijn collega’s keken naar ‘Effect of Variation in Test Methods on Performance of Ultraviolet-C’, (PDF - 535,45 KB)
• Je kunt ook in je eentje naar UV licht en desinfecteren kijken. Dat deed Rutula in 2010 met ‘Room-Decontamination-using-UV’ (PDF - 69,04 KB)
• She en zijn collega’s onderzochten ‘Lightweight UV-C disinfectionsystems’, (PDF - 827,12 KB)
• Arines en Bao-Varela schreven in 2020 het rapport ‘Beware of UVC sanitizers – not all are good’, (PDF - 448,06 KB)

Onderzoeken rond 222nm UV-C

• ‘Effectiveness of 222-nm ultraviolet light on disinfecting SARS-CoV-2’ uit 2020 van Kitagawa en anderen (PDF - 255,40 KB)
• Brenner en collega’s schreven in 2018 ‘Far-UV-c light to control airborne microbial disease’, (PDF - 1,30 MB) en in 2020 volgde ‘Far-UVC light (222 nm) efficiently and safely inactivates airborne human coronaviruses’, (PDF - 1,53 MB)
• In 2006 schreef Marcus Clauss al over YV-C met golflengte 222nm in ‘Higher effectiveness of photoinactivation of bacterial spores’, (PDF - 1,41 MB)