La décontamination par lumière pulsée et autres technologies

Introduction

Les systèmes de décontaminations diffèrent selon les milieux industriels dans lesquels ils sont utilisés et selon les niveaux de décontamination souhaités : 

• L’industrie agroalimentaire utilisera par exemple la Chimie ou les UV continus (entre autres)
• L’industrie pharmaceutique préférera l’E‑beam 
• La décontamination de l’eau se fera par les UV continus 

Cet article est un bref aperçu des différents systèmes de décontamination utilisés dans l’industrie et leur comparaison avec la technologie de décontamination par lumière pulsée. 

Chimie

Les solutions utilisées pour la décontamination de surface dans l’industrie sont, le plus souvent, l’acide péracétique ou l’eau oxygénée (péroxyde d’hydrogène). Les salles blanches ou les entreprises agroalimentaires par exemple utilisent souvent ce type de désinfection. 

Le péroxyde d’hydrogène est un liquide incolore avec un fort pouvoir oxydant qui permet une destruction rapide des cellules des micro‑organismes. Cette solution chimique est appréciée par les industriels car sa décomposition en eau et oxygène est non toxique :

H₂O₂ ==> H₂O + 1/2 O₂

Pour une décontamination rapide et efficace, le peroxyde d’hydrogène sera monté en température et utilisé à de forte concentration. Si la température et la concentration n’étaient pas assez importantes, les temps de désinfection seraient augmentés. 

L’acide péracétique est composé de peroxyde d’hydrogène, d’acide acétique et de stabilisateurs. Il est plus stable que le peroxyde d’hydrogène même après plusieurs mois de stockage. C’est un agent chimique qui peut être utilisé à basse température sans voir son efficacité décontaminante s’amoindrir. 

Les risques liés à ce produit chimique sont les vapeurs inflammables, l’explosion selon les conditions de stockage, l’irritation des yeux et de la peau.    Néanmoins, il est souvent expliqué dans la littérature que ce produit se décompose en acide acétique qui est un acide faible peu dangereux et en eau, ce qui minimise son impact environnemental. 

E‑beam

L’E‑beam est une solution de décontamination sans chimie, c’est un traitement physique. 

Plus souvent utilisée dans l’industrie pharmaceutique, elle a été récemment développée pour le secteur agroalimentaire et plus particulièrement pour la désinfection des bouteilles. Une étude a même été menée en 2007 par l’ANSES  sur les effets de ce type de traitement sur les denrées alimentaires. Une dose maximale de 10 kGy n’entraînait pas d’effets toxicologiques tout en assurant la réduction microbienne souhaitée. 

L’E‑beam présente plusieurs avantages : système sécurisé, pas de résidus, pas de produits chimiques, et c’est une solution athermique. Son utilisation est assez simple et le contrôle de la machine se fait par quelques paramètres seulement : tension, courant, et temps d’exposition. 

Le principe : le faisceau d’électrons passe au travers du matériau assurant ainsi une stérilisation complète rassurante de la cible à décontaminer. Attention tout de même à vérifier les doses d’exposition afin de ne pas modifier la structure du matériau et engendrer des produits néoformés qui pourraient être toxiques. 

La maintenance de ces appareils reste néanmoins longue, elle dure souvent plusieurs jours par an et oblige à stopper complètement l’équipement. Bien que le procédé se base sur une décontamination physique, la stérilisation de l’équipement se fait malheureusement avec du péroxyde d’hydrogène. 

Enfin, le poids et les dimensions de l’équipement sont beaucoup plus imposants que d’autres systèmes de décontamination non chimiques. 

UV continus

Les UV continus se présentent sous forme d’un bulbe dont la source lumineuse montre un pic à 254 nm (gaz mercure). L’ADN des microorganismes ont un pic d’absorption entre 250 et 280 nm, en ce sens, les bulbes UV continus ont une longueur d’onde idéale pour un effet germicide. 

Ils sont utilisés pour la décontamination de l’eau mais aussi de surface dans l’agroalimentaire. Néanmoins, la puissance UV de ces bulbes est insuffisante pour atteindre une stérilisation de la surface et de plus, tous les micro‑organismes ne réagissent pas forcément à la longueur d’ondes de 254 nm et ne pourront donc pas être inactivés. Pour maximiser la décontamination, plusieurs secondes d’exposition sont nécessaires, entraînant une augmentation de température de la cible à traiter, et une multiplicité du nombre de module UV continus. Certaines configurations sont difficiles à mettre en œuvre dans l’industrie pour des raisons de cadence ou de débit inatteignables. Si la technologie est tout à fait suffisante pour des niveaux de décontamination faibles, elle reste une technologie à base de mercure (gaz) qui est aujourd’hui fortement montré du doigt avec la convention de minamata . 

La lumière pulsée

La technologie lumière pulsée est une source lumineuse à large spectre (180 nm – 1100 nm). L’association de l’intensité du flash et des UV permet d’atteindre des niveaux de décontamination élevée sur tous les types de germes et de façon immédiate. Le flash dure quelques centaines de microseconde, c’est un procédé rapide et ne laissant aucun résidu. 

L’inactivation des micro‑organismes par le procédé lumière pulsée entraîne la destruction du double brin d’ADN, ne permettant aucune réplication.

En fonction de la cible à décontaminer, les paramètres des systèmes lumière pulsée peuvent changer : tension, nombre de lampes, nombre de flash. Trois flashes maximum sont nécessaires pour une décontamination répondant aux exigences des industriels. Si un nombre plus important de flashs doit être réalisé, cela aura une incidence sur les coûts de production dans un premier temps, et sur la montée en température de la cible à décontaminer. 

La technologie a l’avantage d’être également compact et flexible. La lampe pourra être adaptée à l’application offrant ainsi des possibilités d’intégration facilités. 

Par ailleurs, les matériaux transparents aux UV, comme certains plastiques non colorés, le rayonnement de la lumière pulsée traversera le matériau détruisant tous les germes à l’intérieur ou à l’extérieur de la cible à décontaminer. Pour la majorité des cas, la technologie lumière pulsée sera considérée comme une technologie de décontamination de surface, peu agressive en comparaison à l’E‑beam.  

La décontamination par lumière pulsée est une méthode n’utilisant pas de gaz mercure, le gaz Xenon utilisé est inerte chimiquement, il n’y a pas de résidus, la solution est simple, rentable et efficace.

Conclusion

Sources

https://www.dir.ca.gov/dosh/DoshReg/5155-Meetings/Peracetic-Acid-9-5-2017-draft.pdf
https://www.allamericanchemical.com/media/wysiwyg/documentdownloads/Sanitation%Presentation.pdf

https://www.anses.fr/fr/system/files/AAAT-Ra-ionisation.pdf
http://www.mercuryconvention.org/Minamata-Convention-booklet-fr-full.pdf