Vous en rêviez peut-être, mais voici l'invention qui désinfecte en toute sécurité les surfaces inertes en continu

Larry Bernard, du Princeton Plasma Physics Laboratory nous explique « L'invention déclenchée par la pandémie de COVID-19 désinfecte en toute sécurité les surfaces en continu ».

Les inventeurs Charles Gentile, à gauche et Kenneth Silber, Princeton Plasma Physics Laboratory.
Photo par Elle Starkman, Princeton Plasma Physics Laboratory.

L'invention (brevet en cours) dirige le plasma froid à partir de différentes orientations pour garder les surfaces désinfectées sans désinfectant pour les mains, sans spray, lumière ultraviolette ou autres solutions à base de produits chimiques.Une invention visant à appliquer du plasma sur des surfaces fréquemment touchées pour une désinfection continue pourrait fournir un moyen sûr et efficace et non chimique de réduire les agents pathogènes sur diverses surfaces telles que les claviers, les mains courantes des escaliers roulants et d'autres surfaces à fort toucher, selon des inventeurs du Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL).

« Il s'agit d'une réponse in situ continue à la désinfection des surfaces que des personnes touchent fréquemment », a déclaré Charles Gentile, l'un des inventeurs du PPPL. Il a développé la technologie avec Kenneth Silber, un professionnel de 38 ans dans le département de technologie de l'information de PPPL.

La technologie pourrait être utilisée sur des surfaces telles que les poteaux et tourniquets de métro, les touches des claviers, les boutons des ascenseurs, les écrans tactiles, les distributeurs automatiques, les guichets automatiques, les machines à sous, les guichets automatiques de paiement, les bandes transporteuses en distribution, les mains courantes d'ascenseur, les interphones de bâtiment, les poignées de porte d'entrée et les barres de poussée, et les microphones partagés, pour ne citer que quelques exemples.

« Ce sont des endroits où cette technologie pourrait parfaitement fonctionner. La technologie fournit une méthode compacte, efficace et peu coûteuse de génération de plasma dans le but de désinfecter les surfaces », ont déclaré les inventeurs.

Silber a déclaré que l'idée lui était venue alors qu'il envisageait de retourner sur son lieu de travail et qu'il essayait de trouver un moyen d'avoir une application automatisée de désinfection pour les mains au PPPL afin que les poignées de porte d'entrée ou les barres de poussée des portes et les surfaces des toilettes soient déjà désinfectées lorsque quelqu'un en aurait besoin. Il a d'abord imaginé un capteur qui pulvériserait avant que la personne ne touche la surface. Après avoir discuté avec Gentile, maintenant à la retraite du PPPL, ils ont proposé d'utiliser une nouvelle géométrie de déploiement pour diriger un plasma froid continu sur des surfaces ciblées.

« En utilisant notre approche, vous n’avez pas besoin de l’essuyer sans cesse » a déclaré Silber. « Cela désinfecte en permanence. Imaginez, tous les soirs, ne pas avoir à essuyer les poteaux et les poignées des voitures de métro. »

Le plasma est un désinfectant naturel - les virus et les bactéries sont tués lorsqu'ils sont exposés. Le plasma est omniprésent et représente 99% de l'univers visible. Sur Terre, le plasma est utilisé dans les écrans de télévision, la fabrication de semi-conducteurs, les enseignes au néon, et il peut être vu dans la foudre et les aurores boréales. Le plasma utilisé au PPPL pour la recherche sur l'énergie de fusion est chauffé à plusieurs fois la température du centre du soleil afin de fusionner des éléments légers pour produire de l'énergie, comme le soleil et les étoiles.

Mais le plasma pour cette invention, connu sous le nom de plasma froid, ne chauffe pas à plus de 120 degrés Fahrenheit (49°C). « Vous ne le sentiriez même pas » sous cette utilisation, a déclaré Gentile.

La technologie présente plusieurs avantages, a déclaré Gentile. Les désinfectants liquides à base d'alcool peuvent causer des problèmes de santé, ce qui élimine ce problème. Le traitement aux ultraviolets crée des ombres qui bloquent certaines zones de désinfection. Cela élimine cela également. En outre, il fonctionne en continu et sans coût de main-d'œuvre, car personne n'a à passer du temps à essuyer les surfaces.

« Nous savons que le plasma tuera les virus » a déclaré Gentile. « Nous savons comment fabriquer du plasma bon marché et nous savons comment fabriquer du plasma à basse température. Le défi consiste à concevoir une configuration de déploiement in situ qui fonctionnera dans plusieurs applications. C’est la technologie que nous avons développée. »

Leur dispositif utilise la technologie des décharges piézoélectriques pour produire du plasma. Les dispositifs piézoélectriques sont utilisés dans de nombreuses applications, de l'allumage des barbecues à gaz aux vannes à réponse rapide dans les technologies sous vide.

Bien que la recherche ait montré que les surfaces ne sont pas un vecteur important de transmission du COVID-19, cette technologie pourrait réduire les cas de grippe, de rhume et de toute autre infection que vous pouvez contracter en touchant des surfaces contaminées, disent les inventeurs. « Cela pourrait réduire les personnes qui tombent malades en général », a déclaré Silber. « Il y a 3 millions d'escaliers roulants aux États-Unis, avec deux mains courantes chacun. Cela représente 6 millions de mains courantes touchées quotidiennement. Imaginez si nous pouvions les garder constamment désinfectés. »

« Cette technologie a le potentiel de désinfecter en permanence les surfaces fréquemment touchées » a déclaré Chris Wright du Bureau des licences technologiques de l’Université de Princeton.

« La technologie est disponible sous licence et nous discutons activement de la manière de faire passer l'invention du laboratoire au marché avec plusieurs parties intéressées. »

Le travail, expliqué sur le site Internet de transfert de technologie de l'Université de Princeton, a été financé par le U.S. Department of Energy using Laboratory Directed Research and Development funds avec l'aide du Laboratory Directed Research and Development .

Une vidéo est proposée ci-dessous:

Recherche en cours sur la désinfection par plasma froid potentiellement révolutionnaire

« Recherche en cours sur la désinfection par plasma froid potentiellement révolutionnaire », source Food Safety News.

Une équipe de recherche de l'Université Drexel développe un traitement de l'eau de lavage au plasma froid qui pourrait tuer les agents pathogènes dangereux et être utilisé avec des produits frais délicats sans effets néfastes sur la qualité, des opérations à faible coût et sans produits chimiques ajoutés.

C'est une percée potentiellement énorme car les produits frais délicats, comme la laitue romaine, sont difficiles à nettoyer et peuvent contenir des agents pathogènes potentiellement dangereux.

S'il y a une question sur l'importance de ce type de traitement de lavage, l’article propose un tableau des éclosions à E. coli liées à ces produits frais depuis 1995. L’article liste 43 éclosion liés à des végétaux aux Etats-Unis mais aussi au Canada.

Le Center for Produce Safety finance l'équipe de recherche qui travaille au développement du traitement de l'eau de lavage par du plasma froid. L'équipe travaille également en partenariat avec SmartWash Solutions, un important partenaire de fabrication dans l'industrie de la transformation des produits frais, et Sunterra Produce Traders East représentant la technologie pour créer ce système plasma.

« Si vous avez peut-être Listeria, E. coli ou Salmonella dans l'eau de lavage, vous voulez vous en débarrasser, vous devez donc ajouter des produits chimiques que vous ne voudrez peut-être pas », selon Alexander Fridmen et directeur du C. and J. Nyheim Plasma Institute de l'Université de Drexel. « Le plasma froid n'utilise non seulement aucun produit chimique, mais pas de stérilisation thermique. Et c’est plus que ça. Il est nettement moins sensible aux charges organiques. »

L'Université Drexel avait déjà développé un instrument connu sous le nom de plasmatron, un système qui ionise les molécules de gaz pour déclencher une réaction chimique. Lorsque de l'eau est injectée à travers le flux de plasma, les molécules de gaz ionisé initient des réactions chimiques dans l'eau qui produisent des composés désinfectants, comme l'ozone. Ces réactions sont de très courte durée et les composés se décomposent rapidement en produits inoffensifs, tels que l'eau et l'oxygène. Mais pendant cette fraction de seconde, les composés désactivent les agents pathogènes dans l'eau.

Points clés à retenir:

• La technologie est similaire à celle utilisée dans les téléviseurs à écran plasma ou les ampoules fluorescentes.
• Le plasma froid a été utilisé pour traiter l'eau dans d'autres applications industrielles.
• La recherche cherchera à modifier son utilisation pour l'industrie des produits frais découpés.
• Le plasma froid offre un potentiel en tant que méthode économique de désinfection non chimique et non thermique pour l'eau de lavage.

« Si nous pouvons produire des produits frais sans produits chimiques, c’est un gros deal », a dit Fridman. « Ce sera, je pense, le plus gros impact. »

Le projet a maintenant un an. Ils sont en train de valider la technologie avec un modèle prototype utilisant une cuve de 380 litres dans laquelle l'électrode plasmatron a été immergée. L'équipe de recherche simulera une augmentation de la charge organique observée dans une installation de transformation de produits fraîchement découpés.

De l'eau traitée au plasma sera utilisée pour laver les produits inoculés par un cocktail microbien de souches de E. coli ainsi que les produits non inoculés. Ensuite, les produits et l'eau de lavage seront testés pour les agents pathogènes afin de déterminer le taux d'inactivation. Les produits lavés seront également inspectés et surveillés pour les changements de qualité. La dernière étape consistera pour le collaborateur du projet SmartWash Solution à installer le système pilote dans un système de lavage de produits fraîchement découpés à l'échelle commerciale.

NB : Deux références un peu anciennes traitent de ce sujet en Europe, 1 et 2.

Décontamination de filets de poulet dans l'emballage à l'aide du plasma froid

Montage expérimental utilisé pour le traitement par plasma froid d'échantillons de poulet. Cliquez sur l'image pour l'agrandir

Faits saillants

Le plasma froid dans un emballage permet de maîtriser efficacement les germes d'altération présents dans des filets de poulet.

Le plasma froid a un effet minimal sur la couleur, le pH et la capacité de rétention d'eau de la viande de volaille.

Le traitement par du plasma a permis de prolonger la durée de conservation microbienne d’environ 6 jours dans un stockage réfrigéré.

Le plasma froid dans l'emballage constitue une alternative viable à la désinfection chimique des surfaces de volaille.

Résumé

Le plasma froid atmosphérique (PFA) est une technologie non thermique prometteuse dans la maîtrise de l’altération des aliments.

Dans cette étude, un traitement par le PFA à 100 kV pendant 1, 3 et 5 minutes a été appliqué à des échantillons de filets de poulet. Environ 2 log ufc/g de réduction de la microflore naturelle du poulet ont été atteints en moins de 5 minutes de traitement et 24 heures de stockage.

La réduction observée a été attribuée aux espèces réactives à l’oxygène et l’azote du plasma froid. Pour l’étude de la durée de conservation, des échantillons témoins et des échantillons traités par le PFA (100 kV pendant 5 minutes) ont été analysés pour déterminer la population de bactéries mésophiles, de psychrotrophes et de Enterobacteriaceae, ainsi que la couleur et le pH de l’échantillon sur une période de stockage de 24 jours.

A J24, la population de mésophiles, de psychrotrophes et de Enterobacteriaceae chez le poulet traité était respectivement inférieure de 1,5, 1,4 et 0,5 log par rapport au groupe témoin. Ces résultats suggèrent que le traitement par du PFA de filets de poulets conditionnés constitue une technologie efficace pour prolonger la durée de conservation des produits à base de volaille.

Référence

Rkia Moutiq N.N.Misra, Aubrey Mendonça, KevinKeener.In-package decontamination of chicken breast using cold plasma technology: Microbial, quality and storage studies. Meat Science Volume 159, January 2020, 107942.

L’article est disponible intégralement et gratuitement.

Recette pour détruire les pathogènes: un peu d'air, un peu d'électricité et appuyer sur le bouton

« Des chercheurs ont publié les premiers résultats en utilisant la science du plasma afin d'éliminer les risques liés à l'eau, aux déchets, aux produits chimiques et à la résistance aux antimicrobiens ». source article de Samantha Watters paru sur le site du College of Agriculture & Natural Ressources du Maryland.

Et si vous pouviez tuer 99% des bactéries potentiellement dangereuses à la surface de vos produits frais en une minute en un seul geste?

Les consommateurs pourraient disposer de dispositifs de taille et de fonctionnement similaires à ceux d'un four à micro-ondes, tandis que les chaînes de production et de traitement des restaurants et des entreprises de transformation des aliments pourraient intégrer une petite quantité d'électricité et d'air nécessaire. Cela est devenu plausible grâce aux recherches menées à l'Université du Maryland (UMD) et axées sur des travaux novateurs dans le domaine de la science du plasma à basse température.

Dans un article publié récemment dans Plasma Processes and Polymers, des chercheurs en Materials Science and Engineering (MSE) de l’Institute for Research in Electronics and Applied Physics (IREAP) and Nutrition & Food Science (NFSC) du College of Agriculture & Natural Resources (AGNR) ont rapporté 99% de mortalité chez E. coli à la surface de produits frais après seulement une minute de traitement, dans le cadre d'un processus appelé attaque chimique et modification de surface, où la plus petite couche de la membrane externe de la bactérie est endommagée par de l'air principalement électrifié. appelé plasma.

« Le plasma est ce que l’on appelle le quatrième état de la matière, et c’est techniquement l’état de la matière le plus abondant dans l’univers », explique Gottlieb Oehrlein, professeur en MSE.

« Il y a les états solide, liquide, gazeux et plasma de la matière. Ce dernier est un gaz électrifié et l’état le plus énergétique et le plus réactif de la matière. Nous pouvons utiliser l'énergie électrique pour produire cet état à partir de l'air, et les espèces réactives générées ont des impacts très importants sur les agents pathogènes où elles peuvent attaquer une partie de leurs membranes externes et les modifier biochimiquement. »

Oehrlein et son équipe sont connus dans le domaine de la science du plasma pour leurs travaux sur les interactions plasma-matériau. La plupart des gens pensent que le plasma est la technologie derrière les téléviseurs à plasma et les puces informatiques, mais cet air électrifié peut être utilisé de nombreuses autres manières.

En fait, il est déjà très utilisé dans le secteur de la santé pour assainir les outils chirurgicaux et des essais cliniques en dermatologie ont également été menés pour le traitement des maladies chroniques de la peau. Le plasma est concentré pour ressembler à un très petit chalumeau, mais froid au toucher.

« Microscopiquement, la surface des bactéries est bombardée par ces espèces plasmatiques exotiques. Cela conduit à l'enlèvement des matériaux et à la modification de la surface », a déclaré Pingshan Luan, auteur principal de ce travail et récent diplômé en MSE. « Une fois que la composition est modifiée, la paroi cellulaire de la bactérie perd son intégrité fonctionnelle et structurelle. »

C’est ce qui rend le concept de résistance aux antimicrobiens inutile dans un processus comme celui-ci, car les changements sont structurels, ce qui en fait une option très intéressante pour la décontamination des aliments. « La résistance au plasma n’arrive jamais, car il s’agit d’un stress structurel et d’une dégradation », dit Oehrlein.

C'est également un processus à froid contrairement au chalumeau traditionnel, parfait pour protéger la qualité des aliments.

« Actuellement, la stérilisation au plasma pour l’alimentation suscite un regain d’intérêt, et ces travaux permettent de mieux comprendre les procédés en fonctionnement », ajoute Oehrlein.

Cela est dû en partie à la récente augmentation des épidémies de maladies d’origine alimentaire et à l’attention accrue portée à la sécurité des aliments. Les gens font des choix alimentaires plus sains, entraînant une demande accrue d'aliments frais et non transformés. Les fruits et légumes frais sont souvent consommés crus, contribuant ainsi à l'augmentation du nombre de foyers de maladies d'origine alimentaire, qui sont passés de 0,70% dans les années 1970 à 33% pour seulement 2012. Bien que les maladies d'origine alimentaire provenant de produits frais soient assez rares, il est nécessaire de veiller à ce que ces produits soient correctement désinfectés avant leur consommation.

« Les États-Unis disposent des denrées alimentaires les plus sûres, mais les produits frais restent une source substantielle d’épidémies », explique Rohan Tikekar, professeur adjoint à la NFSC. « Le problème est que nous n’avons pas d'étape de destruction pour nos produits frais. Nous les récoltons, nous pouvons faire un peu de refroidissement après récolte, puis nous pouvons laver les produits pour les conditionner et les expédier. »

Cependant, même le lavage des produits peut être problématique. « Le processus de lavage est une arme à double tranchant », explique Tikekar. « Cela rend les produits plus attrayants et enlève la saleté, mais si cela n'est pas fait correctement, l'eau devient un support pour qu'une petite quantité de bactéries se transmette à un plus grand nombre de produits. Vous pouvez commencer avec, par exemple, 10 têtes de laitues contaminées, et avec un lavage incorrect, vous pourriez vous retrouver avec 10 tonnes de laitues contaminées. »

« En plus de cela, ce processus nécessite beaucoup de ressources et n'est pas particulièrement écologique. « Le lavage des produits est une opération gourmande en énergie et en ressources, et même si les chiffres varient, vous pouvez utiliser jusqu'à 4,5 litres d'eau par presque une livre de produit. » explique Tikekar.

« Cela peut être une source importante de consommation d’eau. En outre, vous devez généralement refroidir l’eau pour maintenir la qualité des produits. Ainsi, l’ensemble du processus est réfrigéré, ce qui nécessite beaucoup d’énergie. Nous avons ajouté des désinfectants à base de chlore à l'eau, ce qui permet de tuer les bactéries avant qu'elles ne soient transférées dans un autre produit. Ceci est très efficace, mais les désinfectants à base de chlore se dissipent également rapidement et vous devez les reconstituer en permanence pour maintenir le taux de chlore. Bien que cela soit sûr et efficace, ce processus présente des limites et des efforts sont déployés pour trouver des méthodes alternatives pour concurrencer le chlore en tant que désinfectant alimentaire en raison de perceptions et de problèmes de résistance. »

Le plasma pour la décontamination des aliments est un processus durable, sans produits chimiques, ce qui le rend attrayant. « Les procédés de décontamination classiques utilisent beaucoup d'eau et de désinfectants aqueux tels que le chlore et le dioxyde de chlore. La facture d'eau, éventuellement à la charge des consommateurs, reste très élevée », explique Luan. « L’approche plasma n’utilise pas d’eau. Presque tout ce dont nous avons besoin est un peu d’électricité et d’air. L’air est quasiment gratuit et l’électricité ne coûte qu’environ 12 cents le kilowatt heure. Grâce à notre technologie, vous pouvez décontaminer les trois repas du jour sans que cela ne vous coûte un sou. Le processus est écologique et peut également être facilement intégré aux lignes de transformation des aliments existantes, telles que les bandes transporteuses. »

Selon Oehrlein, cela pourrait être aussi simple que d’« allumer et d’éteindre une lampe ». Tikekar dit, « Vous pouvez le faire à une échelle industrielle, mais vous pouvez également imaginer le faire à l’échelle d’un restaurant, dans une salle à manger ou même au niveau des consommateurs individuels, où vous pouvez potentiellement disposer d’un dispositif de type micro-ondes qui pourrait inactiver les agents pathogènes juste avant consommation. Une minute de traitement permet de tuer plus de 99% des bactéries présentes sur les feuilles d'épinards, donc c'est très efficace. »

Bien que ce processus présente peu de risques, les chercheurs sont prêts à approfondir cette question à l'avenir. « Les effets secondaires de notre technologie de transformation sont encore à l'étude. À l'avenir, nous examinerons de plus près l'évolution du contenu nutritionnel », a dit Luan. « La seule chose qui a été testée jusqu’à présent est l’aspect physique de l'aliment, mais les nutriments comme les vitamines et les antioxydants n’ont pas été caractérisés. Cependant, de par notre expérience, le plasma est une technologie de traitement de surface et le volume affecté se situe généralement à quelques dizaines de nanomètres de la surface, soit environ un dixième de millions de la feuille verte. Il est donc peu probable que le contenu nutritionnel soit fortement affecté. Nous sommes toujours à la recherche de tous les effets secondaires potentiels avant de pouvoir utiliser cette technologie, mais le potentiel est là et très prometteur. »

Le document intitulé « Decontamination of raw produce by surface microdischarge and the evaluation of its damage to cellular components » publié dans Plasma Processes and Polymers est disponible ici.

NB : L'image provient d'un article de Food Safety News.

Le plasma froid peut détruire 99,9% des virus en suspension dans l'air, selon une étude

« Le plasma froid peut détruire 99,9% des virus en suspension dans l'air, selon une étude », source article de Julie Larson Bricher paru le 16 avril 2019 dans Meatingplace. L’article été adapté par mes soins –aa.

Les virus dangereux présents dans l'air sont rendus inoffensifs lorsqu'ils sont exposés à des molécules d'air chargées, ont montré des chercheurs de l'Université du Michigan (UM).

Les ingénieurs de l'UM ont mesuré la vitesse d'élimination du virus et l'efficacité de plasmas non thermiques, des particules ionisées qui se forment autour de décharges électriques telles des étincelles. Un réacteur à plasma non thermique a pu inactiver ou éliminer du flux d'air 99,9% d'un virus testé, la grande majorité étant due à l'inactivation.

Atteindre ces résultats en une fraction de seconde dans un flux d’air semble prometteur pour de nombreuses applications nécessitant une alimentation en air stérile, a suggéré l’équipe de recherche.

« La voie de transmission des maladies la plus difficile à prendre en compte est la voie aérienne, car nous avons relativement peu de choses pour nous protéger lorsque nous respirons », a déclaré Herek Clack, professeur en génie civil et environnemental à l'UM.

Clack et son équipe de recherche ont commencé à tester leur réacteur sur des flux d'air de ventilation dans une ferme d'élevage près d'Ann Arbor. L’élevage et sa vulnérabilité aux maladies contagieuses du bétail, telles que l’influenza aviaire, ont mis en évidence le besoin immédiat de telles technologies.

Cette approche parallèle - combinant filtration et inactivation des agents pathogènes en suspension dans l'air - pourrait fournir un moyen plus efficace de fournir de l'air stérile que les technologies utilisées aujourd'hui, telles que la filtration et la lumière ultraviolette. Les masques traditionnels fonctionnent en utilisant uniquement la filtration pour la protection.

L’irradiation par ultraviolets ne peut pas se stériliser aussi rapidement, et aussi complètement, qu’un plasma non thermique compact.

Lire le résumé en ligne dans le Journal of Physics D: Applied Physics.

Une vidéo vous est proposée ci-dessous.