Technik
Licht 1 | 2021

Risiken bei UV-C minimieren

Tests als Grundlage für sichere UV-C-Desinfektion

UV-C-Strahlung bekämpft Bakterien, Keime und Viren. Im gewerblichen oder im Gesundheitsbereich wird sie schon lange genutzt. Jedoch birgt UV-C auch Gefahren für die menschliche Gesundheit und kann Kunststoffe schädigen, was die Funktion kritischer Geräte beeinträchtigt. Eine Überprüfung der Sicherheit von UV-C-Geräten ist deshalb unerlässlich. Hersteller können durch Verifizierung in Testlaboren bestätigen lassen, dass ihre Geräte sicher und zuverlässig sind.

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Abb.: Die Zahl der Produkte mit UV-C-Lichtquellen steigt. Damit sie nicht zum Gesundheitsrisiko werden, muss ihre Sicherheit genau geprüft werden. iStock/ proxyminder

Die desinfizierenden Eigenschaften von UV-Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 100 und 280 Nanometern sind hinreichend bekannt. UV-C-Licht kann Bakterien und Viren töten oder inaktivieren. Besonders im Zuge der Covid-19-Pandemie ist in der Bevölkerung generell das Bewusstsein hinsichtlich der Bedeutung von Desinfektion, Reinigung und Hygiene gewachsen. Geräte mit desinfizierender UV-C-Strahlung kommen deshalb immer häufiger zum Einsatz, zum Beispiel um medizinische Geräte, Oberflächen, Verpackungen, Luft oder Wasser zu reinigen.

UV-C-Licht und der Kampf gegen Coronaviren

UV-C-Licht eignet sich aufgrund seiner Eigenschaften auch bei der Bekämpfung von SARS-CoV-2 und anderen Coronaviren. Auf UV-C-Technologie basierende Systeme werden bereits lange zur Desinfektion von Oberflächen und ganzen Räumen in Krankenhäusern eingesetzt. So kommen Desinfektionsroboter, tragbare oder stationäre Luftfiltergeräte, Wasseraufbereitungsanlagen, und nicht zuletzt UV-C-Leuchten zum Einsatz, die die deckennahe, aufsteigende Luft desinfizieren.

Die Zahl der Produkte, die UV-C-Lichtquellen verwenden, ist im Jahr 2020 stark gestiegen und es ist davon auszugehen, dass dieser Trend anhält. Zwar ist UV-C-Licht eine starke Waffe im Kampf gegen SARS-CoV-2. Allerdings birgt die Strahlung ernsthafte Risiken für die menschliche Gesundheit. Bei Bestrahlung mit UV-C-Licht kann ein Mensch schon innerhalb von Sekunden Schäden an den Augen oder der Haut erleiden. Zudem entsteht in Abhängigkeit von den genutzten Wellen Ozon, das die Lunge schädigen kann. Diese Gefahr besteht insbesondere durch den unsachgemäßen Einsatz von UV-C-Produkten. Deshalb ist es unerlässlich, in die Produkte Sicherheitsvorkehrungen zu integrieren. Auch Tests durch akkreditierte Labore sind extrem wichtig.

Welche Grenzwerte gelten für UV-C?

Die Europäische Richtlinie 2006/25/EC zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch physikalische Einwirkungen – hier künstliche optische Strahlung – definiert Grenzwerte, die es einzuhalten gilt. So beträgt die zulässige Strahlungsdosis, der ein Angestellter an seinem Arbeitsplatz innerhalb von acht Stunden ausgesetzt sein darf, 30 J/m². Bei der Internationalen elektrotechnischen Kommission in der IEC 62471 findet sich als Grenzwert für die »ungefährliche (= exempt group)« UV-Lichtquelle ein Wert von 0,001 W/m². Durch Multiplikation dieses Grenzwertes mit 30.000 Sekunden (acht Stunden), erhält man wieder die 30 J/m², was 3 mJ/cm² entspricht. Im nordamerikanischen Sprachraum kommuniziert die American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) ein Grenzwert von 6 mJ/cm² (bei 254 nm). Dieser Wert ist jedoch im Gegensatz zum IEC oder dem europäischen Wert ungewichtet. Die Gewichtung im europäischen Raum beinhaltet bei 254 nm den Faktor 0,5 was zu einer Gleichheit der Grenzwerte führt.

UV-C kann Materialverschleiß herbeiführen

Eine wiederholte Anwendung von UV-C-Strahlung kann auch negative Auswirkungen auf die Eigenschaften von Kunststoffprodukten haben. Kunststoffe können ihre elektrischen und mechanischen Eigenschaften verlieren. Dies kann bei einigen Kunststoffen zum vollständigen Versagen der Geräte oder einzelner Komponenten führen. Gerade im medizinischen Kontext darf so etwas nicht passieren. Des Weiteren können die Materialien verspröden. Technisch nennt man dies einen »photooxidativen Abbau«. Durch diesen Prozess kommt es zu Brüchen in den Polymerketten, was eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Kunststoffmaterialien bewirkt. Ferner kann es zu Farbveränderung an den Oberflächen der Geräte kommen.

Daher ist es wichtig, bei der Anwendung von UV-C-Licht-Geräten auch an die langfristige Sicherheit zu denken. Die IEC hält hier bereits mit ihrer Grundnorm an elektrische Hausgeräte IEC 60335-1 mit dem Anhang T einige Anforderungen bereit. So sollen nur Kunststoffe genutzt werden, die nach einem entsprechenden Langzeittest, eine Dauerhaltbarkeit versprechen. Dazu werden die »nicht metallischen Werkstoffe« einer UV-C-Bestrahlung bei 254 nm mit 10W/m² für 1.000 Stunden ausgesetzt.

Sicherheit bei UV-C-Produkten

Aufgrund der schwerwiegenden Schäden, die UV-C-Licht bei Menschen – und sekundär bei Materialien – anrichten kann, ist das Testen solcher Geräte unerlässlich. Sicherheitsüberlegungen rund um die Verwendung von UV-Beleuchtung und -Strahlung sind entscheidend für Hersteller, die solche Geräte mit gutem Gewissen auf den Markt bringen wollen.

Ein wichtiger Punkt dabei ist das sogenannte Containment (deutsch Einschließung), was sich auf eine Reihe von Kriterien bei der Konstruktion der Geräte bezieht. Damit soll sichergestellt werden, dass Menschen bei sachgemäßer Anwendung nicht einer übermäßigen UV-C-Bestrahlung ausgesetzt sind, aber die zu vernichtenden Keime dabei noch eine volle Dosis abbekommen. Bei solchen keimtötenden Geräten, die auch unbedenklich von Endverbrauchern genutzt werden können – beispielsweise tragbaren Luftreinigern, die es in immer mehr Büros und Einrichtungen gibt – wird die Kapselung durch den Einbau der UV-C-Lichtquelle innerhalb des Produktgehäuses erreicht. Das heißt, die UV-C-Quelle ist eingeschlossen und Verbraucher kommen nicht in direkten Kontakt mit der UV-C-Strahlung. Im Gegensatz dazu haben keimtötende Geräte, die von geschultem Fachpersonal in kontrollierten Umgebungen verwendet werden, oftmals freiliegende UV-C-Quellen.

Es kommt auf den speziellen Anwendungsfall an. Ein typischer Anwendungsfall für keimtötende Geräte mit freiliegenden UV-C-Quellen sind Krankenhäuser. Schon seit Jahren findet hier UV-C-Strahlung Verwendung. Dabei handelt es sich sowohl um Anwendungen, bei denen es um die individuelle Desinfektion von medizinischen Instrumenten und Geräten in geschlossenen Kammern geht, als auch um die Desinfektion ganzer Räume wie Operationssäle. In diesen Räumen befinden sich komplexe elektrische medizinische Geräte und Laborausrüstungen, die unter keinen Umständen einen Schaden erleiden dürfen. Menschen sind aber in der Regel nicht im Raum, wenn eine Reinigung durchgeführt wird.

Fehlende Standards

Obwohl schon viele Normen existieren, gibt es immer noch Lücken. So existieren »Leuchten« mit UV-C-Lichtquelle, die in Deckennähe montiert mit einer engstrahlenden Lichtverteilung nur den oberen Raum direkt unterhalb der Decke »ausleuchten« und so die Luft, die im Raum durch freie Konvektion zirkuliert, desinfiziert. Mit der Normenreihe IEC 60598 lässt sich grundsätzlich die Sicherheit von Leuchten beurteilen. In diesem Fall ist dies jedoch nicht möglich, da die Norm IEC 60598 eine Einschränkung auf den sichtbaren Spektralbereich beinhaltet und UV-Licht nun mal nicht sichtbar ist. Dies ist der IEC bekannt und es finden Diskussionen statt, die aktuell jedoch noch nicht abgeschlossen sind.

In Nordamerika ist die normative Lage anders: Die UL 1598, 4. Fassung, der Standard für Leuchten, die in der Regel Grundlage für die Beurteilung von Leuchten ist, beinhaltet keine derartige spektrale Einschränkung. In der Folge kann diese zu einer möglichen Zertifizierung herangezogen werden. Darüber hinaus wurde bereits mit der UL 8802 Untersuchungsschema für keimtötende Systeme ein Normentwurf veröffentlicht, der sich mit der Sicherheit keimtötender Systeme beschäftigt. Insofern würde sich bereits heute jedes entsprechende System zertifizieren lassen.

UL unterstützt Hersteller mit ausgiebigen Tests

UL unterstützt Hersteller von sowohl geschlossenen als auch nicht geschlossenen UV-C-Geräten, indem es die Geräte gemäß den relevanten Sicherheitsnormen prüft und zertifiziert. Dabei können sowohl Endprodukte als auch Komponenten (Vorschaltgeräte, LED-Treiber, UV-C-Lichtquellen, Steuerungen, Sensoren) zertifiziert werden, die bei der Gerätemontage verwendet werden. UL bietet darüber hinaus in seinem europäischen Testlabor in Carugate bei Mailand, Italien, in Zusammenarbeit mit seinem Labor in Krefeld, Deutschland, auch die im Anhang T der IEC 60335 beschriebenen Materialtests mit UV-C-Bestrahlung an.

UL steht auch für Wirksamkeitsnachweise von UV-C-Technik zur Verfügung. In Laboren in Deutschland und den USA besteht die Möglichkeit eines Desinfektionsnachweises mit Bakterien auf Oberflächen. Zusätzlich ist ein Nachweis der Wirksamkeit von raumlufttechnischen Anlagen anhand der Reduktion von Bakterien oder Viren in der Raumluft (Covid ausgenommen) in den USA möglich.

Weitere Informationen:

Text: Dr.-Ing. Hans Laschefski, Industry Marketing Manager Lighting, UL

germany.ul.com

Foto: iStock/ proxyminder

Dieser Artikel ist erschienen in

Licht 1 | 2021

Erschienen am 25. Februar 2021