Coronavirus: Ultraviolettes Licht zur Desinfektion von öffentlichen Bereichen

Coronaviren mit ultraviolettem Licht abtöten

Frühere Studien zeigten bereits, dass sich das Coronavirus SARS-CoV-2 mit ultraviolettem Licht abtöten lässt. Ein amerikanisch-japanisches Forschungsteam ebnete nun den Weg zur Herstellung tragbarer Geräte, die ultraviolettes Licht erzeugen. Diese könnten zukünftig zur Desinfektion von öffentlichen Bereichen genutzt werden.

Forschende der Pennsylvania State University haben in Kooperation mit zwei japanischen Universitäten ein Konzept entwickelt, dass die Herstellung von tragbaren Geräten möglich macht, die ultraviolettes Licht erzeugen und so Coronaviren aus der Luft und auf Oberflächen abtötet. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in dem renommierten Fachjournal „Nature Communications Physics“ vorgestellt.

Ultraviolettes Licht – eine bekannte Methode zur Desinfektion

Es gibt zwei gebräuchliche Methoden, um Bereiche von Bakterien und Viren zu reinigen und zu desinfizieren – Chemikalien oder ultraviolette Strahlung (UV). Die UV-Strahlung liegt im Spektrum von 200 bis 300 Nanometern und ist dafür bekannt, Viren zu zerstören. Solche Verfahren sind beispielsweise für die Aufbereitung von Trinkwasser interessant.

Keine geeignete UV-Quelle verfügbar

Während der Coronavirus-Pandemie wird nach Möglichkeit gesucht, diesen Ansatz zur Desinfektion zu nutzen. Doch mangelte es bisher an UV-Strahlungsquellen, die ausreichend hohe Dosen von UV-Licht aussenden. Bislang wurden hierfür teure quecksilberhaltige Gasentladungslampen verwendet, die eine hohe Leistung benötigen, gleichzeitig aber eine relativ kurze Lebensdauer haben.

UV-Lampen mit LED-Technik

An dieser Stelle setzte das amerikanisch-japanische Forschungsteam an. Die Forschenden suchten nach einer Möglichkeit, ein leistungsstarkes LED-UV-Licht mit emittierenden Dioden zu entwickeln. Eine solche UV-Quelle wäre der Studie zufolge leichter zu transportieren, langlebiger, energieeffizienter und umweltfreundlicher.

Schwierigkeiten beim geeigneten Material

„Man muss eine ausreichende UV-Lichtdosis sicherstellen, um alle Viren abzutöten“, erläutert Professor Roman Engel-Herbert von der Pennsylvania State University. Eine Hochleistungs-UV-LED müsse eine hohe Intensität an UV-Licht ausstrahlen. Diese Eigenschaft sei derzeit durch das Elektrodenmaterial begrenzt. Dieses Problem sei bereits bei der Herstellung von Displays, Smartphones und LED-Beleuchtung bekannt. „Es gibt einfach keine gute Materialwahl für ein UV-transparentes Leitermaterial, das bislang identifiziert wurde“, ergänzt Joseph Roth, ein Doktorand aus dem Studienteam.

Ein neuer transparenter UV-Leiter

Die Suche nach einem neuen Material mit der richtigen Zusammensetzung ist den Forschenden zufolge der Schlüssel zu leistungsstarken UV-LEDs. In der Studie untersuchte das Team eine erst kürzlich entdeckte Klasse von transparenten Leitern, die dieses Problem womöglich beheben könnten. Dabei handelt es sich um ein Material namens Strontium-Niobat (SrNbO₃).

Der Weg zu leistungsstarken UV-LEDs ist geebnet

Dem japanischen Universitäten ist es gelungen, das Material durch ein als „Sputtern“ bezeichnetes Verfahren zu zerstäuben, sodass es sich als hauchdünner Film auf ein gewünschtes Material absetzt. Dies ist der Studie zufolge ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur technologischen Reife, die es ermöglicht, dieses neue Material kostengünstig und in hoher Stückzahl in UV-LEDs zu integrieren.

Wofür könnten solche LEDs eingesetzt werden?

„Während unsere erste Motivation bei der Entwicklung von UV-transparenten Leitern darin bestand, eine wirtschaftliche Lösung für die Wasserdesinfektion zu entwickeln, erkennen wir jetzt, dass diese bahnbrechende Entdeckung möglicherweise eine Lösung zur Deaktivierung von COVID-19-Erregern in Aerosolen bietet“, resümiert Roth.

Dies könnte beispielsweise in oft frequentierten öffentlichen Bereichen wie Theatern, Kinos, Sportstadien, öffentlichen Verkehrsmitteln und Flugzeugen genutzt werden, um in regelmäßigen Abständen die Keime abzutöten. Dies geht allerdings nur, wenn keine Menschen anwesend sind, da das UV-Licht der Haut schadet. (vb)

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