Công nghệ đèn far-UVC có khả năng tiêu diệt 99,9% virus trong không khí mà không gây hại cho con người – liệu đây có phải là giải pháp đột phá cho các không gian công cộng?
Tưởng tượng một ngày không xa, khi bạn bước vào trường học, văn phòng hay bệnh viện, những chiếc đèn trên trần nhà đang âm thầm bảo vệ sức khỏe của bạn – tiêu diệt gần như hoàn toàn các virus gây bệnh lơ lửng trong không khí, từ COVID-19, cúm mùa đến bệnh lao. Đây không còn là viễn tưởng mà đang dần trở thành hiện thực nhờ công nghệ far-UVC.
Far-UVC là gì? Đó là dải ánh sáng cực tím với bước sóng cực ngắn, từ 200-235 nanomet, với đặc tính vượt trội so với tia UV thông thường: có thể tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh mà không xâm nhập sâu qua da hoặc gây tổn thương mắt người. Với khả năng tiêu diệt hơn 99,9% virus SARS-CoV-2 trong không khí, công nghệ này đang mở ra cánh cửa mới trong cuộc chiến chống lại các bệnh truyền nhiễm qua đường hô hấp, thậm chí có tiềm năng ngăn chặn các đại dịch từ giai đoạn sớm.
Tại sao một công nghệ đầy hứa hẹn như vậy vẫn chưa trở nên phổ biến? Hai thách thức chính – chi phí cao và những lo ngại về môi trường – đang dần được các nhà khoa học và doanh nghiệp giải quyết.
Đèn excimer: Thế hệ đầu tiên với nhiều hạn chế
Hiện tại, phương pháp phổ biến để tạo ra ánh sáng far-UVC là sử dụng đèn excimer. Hoạt động tương tự như bóng đèn huỳnh quang, đèn excimer phóng điện qua ống chứa hỗn hợp khí krypton và clo để tạo ra ánh sáng 222 nm. Tuy nhiên, công nghệ này tồn tại nhiều bất cập:
- Không chỉ phát ra ánh sáng 222 nm mà còn các bước sóng khác, đòi hỏi bộ lọc phức tạp để đảm bảo an toàn
- Tuổi thọ ống đèn ngắn, cần thay thế định kỳ
- Chi phí sản xuất và bảo trì cao
Giấc mơ của các nhà nghiên cứu là phát triển đèn “trạng thái rắn” như LED, chỉ phát ra đúng bước sóng cần thiết. Dù việc tạo ra LED cho far-UVC từng là thách thức lớn do hiệu suất giảm mạnh ở bước sóng ngắn, các công ty tiên phong như NS Nanotech đã đạt được tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực này.
Đột phá quan trọng nhất đến từ công nghệ hài hòa thứ hai (second harmonics). Bằng cách chiếu laser xanh 444 nm qua tinh thể đặc biệt, các nhà khoa học có thể tạo ra chính xác ánh sáng far-UVC 222 nm. Uviquity, một startup ở Raleigh với số vốn đầu tư 6,6 triệu USD, đã thành công ứng dụng nguyên lý này trong phòng thí nghiệm.
“Tinh thể chúng tôi sử dụng được làm từ nhôm nitride – một vật liệu phổ biến không đòi hỏi công nghệ chế tạo phức tạp,” CEO Scott Burroughs chia sẻ. “Nhôm và nitơ đều là nguyên liệu dễ tiếp cận, giúp chúng tôi dễ dàng mở rộng quy mô sản xuất.” Với lợi thế laser xanh đã có chuỗi cung ứng ổn định, công nghệ này hứa hẹn giảm đáng kể chi phí sản xuất đèn far-UVC, tương tự như quá trình giảm giá của công nghệ LED trong những thập kỷ qua.
Bên cạnh chi phí, một trở ngại khác của công nghệ far-UVC là tác động tiềm tàng đến chất lượng không khí. Khi ánh sáng far-UVC tương tác với oxy trong không khí, nó có thể tạo ra ozone – một chất gây ô nhiễm liên quan đến khoảng 365.000 ca tử vong mỗi năm trên toàn cầu. Ozone còn phản ứng với các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOC), tạo thành hạt bụi mịn – nhân tố góp phần vào ô nhiễm không khí trong nhà.
Những câu hỏi quan trọng đặt ra:
- Far-UVC tạo ra bao nhiêu ozone và bụi mịn trong điều kiện sử dụng thực tế?
- Hệ thống thông gió thông thường có đủ khả năng xử lý những chất này không?
- Lợi ích diệt khuẩn có vượt trội hơn các rủi ro tiềm ẩn?
Các nghiên cứu gần đây đã mang lại những kết quả khả quan. Một thử nghiệm tại môi trường văn phòng cho thấy một đèn far-UVC hoạt động ở liều lượng khuyến cáo không làm tăng đáng kể nồng độ ozone hay bụi mịn trong không khí. Chỉ khi sử dụng vượt quá khuyến nghị (bốn đèn trong cùng một không gian), các chỉ số môi trường mới bị ảnh hưởng.
Nghiên cứu khác ghi nhận sự gia tăng nhẹ về nồng độ ozone khi sử dụng một đèn, nhưng đồng thời chỉ ra rằng việc lắp đặt đèn trên trần không chỉ giảm thiểu tiếp xúc trực tiếp với con người mà còn tăng cường hiệu quả diệt khuẩn. Những phát hiện này cho thấy, với thiết kế và sử dụng phù hợp, far-UVC có thể trở thành giải pháp an toàn và hiệu quả.
Dù công nghệ far-UVC vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu và cần thêm nhiều nghiên cứu để hoàn thiện, tiềm năng của nó là không thể phủ nhận. Trong bối cảnh thế giới liên tục đối mặt với các mối đe dọa từ dịch bệnh mới như biến thể COVID-19, cúm gia cầm, hay các virus chưa được phát hiện, far-UVC có thể trở thành “vũ khí” chiến lược, tiêu diệt mầm bệnh ngay trong không khí trước khi chúng có cơ hội lây nhiễm.
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, trong 10-20 năm tới, những chiếc đèn far-UVC có thể trở nên phổ biến trong mọi không gian công cộng, từ trường học, văn phòng đến bệnh viện và phương tiện giao thông công cộng. Khi đó, các bệnh lây qua đường hô hấp như cúm mùa, viêm phổi, lao, thậm chí các đại dịch mới nổi có thể được kiểm soát hiệu quả hơn nhiều.
Hãy tưởng tượng một thế giới nơi bạn có thể tự tin hít thở trong không gian công cộng mà không phải lo lắng về virus – một thế giới được bảo vệ bởi ánh sáng vô hình nhưng mạnh mẽ của công nghệ far-UVC. Viễn cảnh đó không còn xa vời, và với mỗi bước tiến trong nghiên cứu và phát triển, chúng ta lại đến gần hơn với hiện thực này.
