La foudre suscite la conception par des scientifiques d'un appareil ultraviolet-C pour la désinfection des aliments

Des scientifiques de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign ont développé un appareil portable et auto-alimenté à ultraviolets C appelé Tribo-sanitizer, qui peut inactiver deux des bactéries responsables de nombreuses maladies et décès d'origine alimentaire.

La lampe UVC du Tribo-sanitizer est alimentée par l'effet triboélectrique, c'est-à-dire l'électricité générée lorsque deux matériaux différents entrent en contact. Lors de tests, le Tribo-sanitizer a réussi à inactiver deux bactéries d'origine alimentaire potentiellement mortelles, Escherichia coli O157:H7 et Listeria monocytogenes, principalement en endommageant leur ADN, selon les résultats publiés dans la revue. Nanoénergie.

Les bactéries sélectionnées comme cibles de test sont deux des causes les plus courantes d'épidémies graves de maladies d'origine alimentaire aux États-Unis. Escherichia coli produit des toxines qui peuvent provoquer de graves crampes abdominales, de la fièvre, une diarrhée sanglante et une insuffisance rénale, et Listeria monocytogenes peut provoquer la listériose, qui a les taux d’hospitalisation et de mortalité les plus élevés de toutes les maladies d’origine alimentaire.

L'équipe a évalué la capacité de décontamination du Tribo-sanitizer avec des bactéries présentes dans des liquides et sur trois solides : des pelures de pommes fraîches, de la laitue romaine et du polyéthylène téréphtalate, communément appelé PET, un matériau populaire pour les emballages alimentaires et de boissons.

Les résultats ont indiqué que le Tribo-sanitizer avait un fort potentiel pour répondre aux normes de désinfection de la Food and Drug Administration. Plus précisément, le dispositif « a permis d'obtenir des réductions d'au moins 99,999 % sur la souche E. coli dans la solution tampon et sur le PET, démontrant l'excellente capacité de décontamination du Tribo-sanitizer », a déclaré l'auteur correspondant Yi-Cheng Wang, professeur de sécurité alimentaire et d'ingénierie. .

Sur les produits, le dispositif a permis d'obtenir des réductions plus faibles mais néanmoins utiles d'environ 99,98 % pour la bactérie E. coli, 99,9 % pour L. monocytogenes sur les pelures de pommes, et 99,8 % pour E. coli et 98 % pour L. monocytogenes sur la laitue romaine. selon le journal.

Ces résultats “sont comparables à ceux rapportés dans d'autres études qui ont utilisé la lumière UV avec une source d'énergie commerciale pour la décontamination des produits frais”, a déclaré le doctorant Zachary (Zhenhui) Jin, co-premier auteur de l'article avec l'ancien élève Fujunzhu. Zhao. L'étudiant diplômé Longwen Li a également participé à l'étude.

La source d'énergie triboélectrique du Tribo-sanitizer peut convertir l'énergie mécanique de l'environnement ambiant, par exemple celle des mouvements humains et du vent, qui autrement serait gaspillée. C'est pourquoi l'équipe de recherche le décrit comme « auto-alimenté », a déclaré Wang.

Un entrefer que l’équipe a incorporé dans la conception de leur source d’énergie triboélectrique imite la foudre en décomposant l’air de manière électrostatique. Cette innovation a augmenté la puissance du Tribo-sanitizer à plus de 4 000 volts et a considérablement augmenté la luminosité de sa lampe UVC, selon l'étude.

Même si les technologies basées sur la lumière comme la lampe Tribo-sanitizer « peuvent être très efficaces lorsque les surfaces sont directement exposées à la source lumineuse », Wang a déclaré qu'elles pourraient ne pas décontaminer de manière adéquate les zones qui ne sont pas directement éclairées, comme les surfaces inégales ou rugueuses sur les laitues et les pommes. pèle.

“Ce problème pourrait être résolu en incorporant d'autres méthodes de décontamination ou en utilisant plusieurs sources de lumière sous différents angles”, a-t-il déclaré. “C'est l'une des orientations futures sur lesquelles nous travaillons. Et s'il est correctement intégré dans les installations existantes telles que les unités de transport ou de stockage, le Tribo-sanitizer pourrait potentiellement assurer une décontamination continue tout au long de la chaîne d'approvisionnement sans avoir besoin d'une alimentation commerciale.”

Bien que le temps nécessaire pour atteindre une réduction de 99,999 % des bactéries E. coli soit long (actuellement 90 minutes), Jin a déclaré que le potentiel de l'appareil à réaliser une décontamination continue, comme dans les camions sur l'autoroute, signifie que ce temps prolongé ne devrait pas être considéré comme un inconvénient majeur. L'équipe poursuit ses efforts pour améliorer le Tribo-sanitizer, et “on peut s'attendre à ce que ce temps soit beaucoup plus court à l'avenir”, a-t-il déclaré.

Selon l’Organisation mondiale de la santé, les maladies d’origine alimentaire touchent près de 600 millions de personnes chaque année et entraînent 420 000 décès. Le coût économique de la gestion des conséquences de la contamination alimentaire s'élève à plus de 15,6 milliards de dollars par an aux États-Unis et à 110 milliards de dollars dans les pays à revenu faible et intermédiaire, selon les estimations du ministère américain de l'Agriculture et de l'OMS, respectivement. Wang a déclaré que le Tribo-sanitizer représente un nouveau moyen d'atténuer ces problèmes.

Les consommateurs pourraient utiliser les désinfectants Tribo à la maison pour désinfecter les surfaces, les aliments et bien plus encore, car « le coût estimé des matériaux utilisés pour construire l'appareil est inférieur à 70 dollars », a déclaré Jin.

Le caractère auto-alimenté de l'appareil lui confère également « un excellent potentiel d'utilisation dans des contextes à faibles ressources tels que les zones de catastrophe naturelle et les zones de conflit où l'électricité est absente ou peu fiable », a déclaré M. Li.