Los LED se han aplicado a la desinfección del aire, el tratamiento del agua, la descontaminación de superficies y el curado . Se ha estudiado la luz con longitudes de onda en el rango de 200-280 nm (UV-C), 280-320 nm (UV-B), 320-400 nm (UV-A y UV-visible cercano, NUV-Vis), y 400-470 nm (luz azul) para entender su eficacia antimicrobiana. Las longitudes de onda más largas, es decir, el infrarrojo y el rojo (630-1000 nm) se utilizan para aplicaciones como la fototerapia, el teñido y el curado de revestimientos y el curado de tintas. La eficacia antimicrobiana de la energía luminosa emitida por las lámparas, especialmente en el rango UV-C, está bien documentada. La mayoría de los estudios sobre LEDs se han centrado en la aplicación de LEDs UV-C para la desinfección del agua . Sin embargo, la aplicación de LED que emiten luz a longitudes de onda como 365 nm, 395 nm y 455 nm está surgiendo en el procesamiento de alimentos y el tratamiento del agua.

Tratamiento con LED de alimentos sólidos

La eficacia de los tratamientos con LED de los alimentos sólidos depende del tipo y la naturaleza de los productos y componentes alimentarios, la actividad del agua (aw) y la morfología de la superficie de los alimentos. También son importantes parámetros como la longitud de onda de la luz, la duración del tratamiento, la dosis, la temperatura de iluminación, la humedad relativa y los parámetros microbiológicos. Las frutas frescas cortadas listas para el consumo tienen una gran demanda en el mercado. Estos productos se almacenan en frigoríficos, pero son susceptibles de padecer microorganismos resistentes, aunque su crecimiento está limitado a bajas temperaturas. Los LED han demostrado una prometedora eficacia antibacteriana en dichos productos, aunque su eficacia antibacteriana se ve afectada por muchos parámetros del producto y del proceso, como el tipo de producto, la composición, la temperatura de tratamiento y las condiciones ambientales. Los LED que emiten luz a 405 nm indujeron una reducción de 1-1,2 log UFC/cm2 (unidades formadoras de colonias por cm2) en papaya recién cortada inoculada con Salmonella. La papaya fue tratada con una dosis total de 1,7 kJ/cm2 a una temperatura establecida de 4 °C durante 48 h . La eficacia antibacteriana de los LED de 405 nm fue respaldada por otro estudio realizado por Kim et al. en mango recién cortado, en el que los recuentos celulares de un cóctel de tres cepas de E. coli O157:H7, tres serotipos de L. monocytogenes y cinco serotipos de Salmonella spp. se redujeron a menos de 1.6 log UFC/cm2 con una dosis total de 2,6-3,5 kJ/cm2 durante 36-48 h. La E. coli O157:H7 y la Salmonella en el cultivo del cóctel se redujeron por debajo del límite de detección con 36 h de tratamiento a 4 °C y a 10 °C, lo que indica que la eficacia antibacteriana del LED depende del tipo de bacterias. También se han estudiado los efectos de esterilización del tratamiento con luz visible LED en frutas recién cortadas. Ghate et al. probaron los efectos antibacterianos de un LED de 460 nm a diferentes temperaturas de iluminación e irradiaciones en piñas recién cortadas infectadas con un cóctel de S. enterica. Se logró una reducción máxima de 1,72 log UFC/g con una irradiancia de 92 mW/cm2 a una temperatura de iluminación de 16 °C. La variación de las irradiancias tuvo efectos insignificantes en la inactivación. Las altas dosis de energía utilizadas durante largos periodos de tiempo con pequeñas reducciones de los patógenos objetivo pueden limitar las aplicaciones prácticas del tratamiento con LED a menos que se mejore la eficacia antimicrobiana.

Los alimentos de origen marino, como los moluscos y los cangrejos, son fuentes ricas en proteínas y otros componentes nutricionales y son propensos a la contaminación microbiana por muchas fuentes, ya sea debido a la contaminación o por fuentes de pre o postprocesamiento. Los LED, una tecnología antibacteriana no térmica emergente, han sido probados en alimentos marinos contaminados. En un estudio de Josewin et al. se estudió la eficacia de un LED azul (460 nm) con un fotosensibilizador de riboflavina en salmón ahumado inoculado con un cóctel de 4 cepas de L. monocytogenes. Los efectos sinérgicos de un LED (15 mW/cm2) y la riboflavina (100 μM) produjeron reducciones de 1,2 y 1,1 log UFC/cm2 a temperaturas ambiente de 4 °C y 12 °C, respectivamente. El tratamiento con LED de los mariscos podría hacerlos susceptibles a una condición ácida posterior. Así se informó en un estudio sobre salmón listo para el consumo inoculado con un cóctel de L. monocytogenes y Salmonella spp. Un tratamiento con LED de 405 nm durante 8 h con una dosis total de 460,8 J/cm2, produjo una reducción de 0,4 y 0,3 log UFC/cm2 en los recuentos celulares de L. monocytogenes y una reducción de 0,5 log de Salmonella spp. a 4 °C y a 12 °C. Aunque la inactivación fue baja, ambas bacterias presentaron una reducción de los valores D (tiempo necesario para reducir el 90% de la población en el líquido gástrico simulado) en comparación con las muestras no tratadas, y las muestras tratadas fueron más sensibles al líquido gástrico simulado. Sin embargo, este efecto varió para ambas cepas, ya que Salmonella spp. (gramnegativa) mostró más susceptibilidad que L. monocytogenes (grampositiva), lo que indica que el tratamiento inactivó las bacterias grampositivas y gramnegativas de forma diferencial.

Debido a su alto contenido en agua, los productos cárnicos listos para el consumo son muy susceptibles de ser contaminados por patógenos alimentarios. Dado que la cocción de la carne mata a los patógenos pero también disminuye el valor nutricional de la carne, es un reto elegir un tiempo y una temperatura de cocción óptimos. Kim et al. midieron el efecto sobre S. Enteritidis inoculado en la carne cocida con un LED pulsado que emite luz a 405 nm. Una dosis total de 3,8 kJ/cm2 a 4 °C produjo una reducción de 0,8-0,9 log UFC/cm2. Un experimento similar a temperatura ambiente produjo una reducción menor de S. Enteritidis. Los sistemas LED pueden diseñarse para producir tratamientos continuos o pulsados, según los requisitos del objetivo, pero la eficacia del tratamiento puede variar en función del diseño. Este aspecto se ha comunicado en una investigación reciente realizada en champiñones blancos y salchichas comerciales listas para el consumo. El tratamiento pulsado con LED UV-C con una frecuencia de 20 Hz y una relación de trabajo del 50% mostró una mayor eficacia antibacteriana que el tratamiento continuo con LED UV-C contra cócteles de tres cepas que contenían E. coli O157:H7, S. Typhimurium y L. monocytogenes. El tratamiento continuo dio lugar a reducciones de 2, 1,5 y 2 log, mientras que el LED pulsado con una dosis de 5 J/cm2 dio lugar a reducciones de 3, 4 y 4 log en E. coli, Salmonella y Listeria, respectivamente, en salchichas listas para el consumo. En los champiñones blancos, la irradiación continua dio lugar a reducciones de 2, 1 y 1 log y el LED pulsado produjo reducciones de 2, 1,5 y 1,8 log, en E. coli, Salmonella y Listeria, respectivamente. Los LED que emiten luz en el espectro visible necesitan una evaluación adicional.

En Norteamérica se han registrado muchos casos de enfermedades causadas por la contaminación bacteriana del queso. La presencia de un alto grado de humedad en los productos de queso favorece el crecimiento y la supervivencia de los patógenos transmitidos por los alimentos. Los tratamientos con LEDs pulsados tienen el potencial de descontaminar estos productos. En un estudio reciente realizado con queso camembert en lonchas, un LED UVC que emite luz de longitud de onda 266 nm produjo reducciones de 4,88, 4,72 y 3,52 log en el queso camembert que contenía cócteles de E. coli O157:H7, S. Typhimurium y L. monocytogenes, respectivamente. Asimismo, los tratamientos con LED UVC de mayor longitud de onda (266-279 nm) mostraron reducciones de 4-5 log en E. coli O157:H7 y Salmonella spp, mientras que con un tratamiento de 3 mJ/cm2 se consiguió una reducción de 3-4 log en Listeria spp. en queso camembert en lonchas.

La contaminación de alimentos con baja actividad de agua (aw), como los frutos secos, los cereales y los alimentos para mascotas (aw < 0,85), es una preocupación mundial, ya que los microorganismos prósperos acaban desarrollando resistencia a los esfuerzos de descontaminación. Los patógenos transmitidos por los alimentos pueden sobrevivir durante largos periodos en estado latente y activarse al exponerse a un entorno favorable. Se han realizado pocos estudios sobre la eficacia antibacteriana de los tratamientos con LED en alimentos de baja aw, pero los estudios realizados han mostrado resultados prometedores. Lacombe et al. trataron almendras sin cáscara con un LED de 405 nm y lograron reducciones máximas de 2,44, 0,96, 1,86 y 0,7 log UFC/g en E. coli O157:H7, S. Typhimurium, E. coli K12 y S. Enteritidis, respectivamente. Es necesario seguir investigando para mejorar la eficacia antimicrobiana de los tratamientos con LED de los alimentos con baja actividad acuosa utilizando diferentes longitudes de onda (275, 365, 395 y 455 nm) de energía luminosa. Los resultados de los tratamientos con LED en alimentos sólidos se enumeran en la Tabla 2.

Las características de la superficie de los alimentos influyen en la eficacia de inactivación del tratamiento con LED. Los efectos variables del LED UV-C en las setas blancas y las salchichas se debieron probablemente a la limitada penetración de la luz en la matriz del alimento . Sin embargo, no está claro por qué la eliminación de las bacterias grampositivas requirió una dosis de LED más alta que la eliminación de las bacterias gramnegativas. La inactivación bacteriana mejoró también con el aumento de la relación de trabajo . En el rango visible, un LED de 461 nm desplegó una mejor eficacia de inactivación bacteriana que los LED de 521 nm y 642 nm . La temperatura de iluminación del tratamiento influyó en la eficacia del LED en función y la longitud de onda del LED utilizado en el tratamiento.

Tratamiento con LED de alimentos líquidos

Los alimentos líquidos, como las bebidas, son objetivos vulnerables a la contaminación patógena debido a su alta aw y composición de carbohidratos. Normalmente, se añaden conservantes químicos a los alimentos líquidos para prolongar su vida útil y reducir el crecimiento microbiano. Sin embargo, debido a la creciente demanda de alimentos sin aditivos y a la creciente preocupación de los consumidores por la seguridad de los ingredientes alimentarios, se han estudiado ampliamente tratamientos como la luz ultravioleta como medio físico para reducir los patógenos en los alimentos líquidos. Se han estudiado los efectos de desinfección del tratamiento con luz ultravioleta utilizando una amplia gama de longitudes de onda producidas por diferentes fuentes (por ejemplo, lámparas de mercurio, lámparas de excímero, lámparas de microondas) en alimentos líquidos, como la sidra de manzana, los zumos, la cerveza y la leche. Los estudios han abarcado patógenos comunes transmitidos por los alimentos, como E. coli, C. parvum oocyst, S. cerevisiae, L. innocua, levaduras y mohos. Los LED pueden emitir luz en una amplia gama de longitudes de onda, incluyendo la visible, la UVA, la UVB y la UVC, por lo que su actividad antimicrobiana se ha aplicado en varios alimentos líquidos.

Los estudios sobre los efectos antimicrobianos en alimentos líquidos de los tratamientos con LED se han centrado principalmente en el zumo de manzana, el zumo de naranja y la leche. En comparación con el agua, los alimentos líquidos son sistemas complejos que contienen pigmentos, fibras y partículas insolubles, y la turbidez y el color de los alimentos líquidos pueden afectar a la eficacia antimicrobiana de los tratamientos con LED. Lian et al. utilizaron un LED-UVA para evaluar su actividad de desinfección tanto en soluciones coloreadas como en zumo de naranja inoculado con E. coli DH5α. Se prepararon diferentes colores alimentarios, carotenoides, el flavonoide amarillo de carthamus, y colorantes alimentarios mixtos de color de melón-L, y color de uva RCG a diferentes concentraciones de 0,001 a 0,1% con E. coli DH5α, y se utilizó luz UVA-LED de 126 J/cm2 para tratar las soluciones . Esta cantidad de energía utilizada fue enorme, sin embargo, técnicamente posible, especialmente con LEDs de 365, 395 y 455 nm. Los autores utilizaron LEDs UV-A con una intensidad de 70 mW/cm2 durante 30 minutos. Hay una serie de estudios que muestran enormes dosis de energía de pulsos de luz UV-A y azul emitidos por LEDs, utilizados para la inactivación microbiana en diversas matrices alimentarias sólidas/líquidas. Sin embargo, las dosis de energía reportadas de los LEDs UV-C fueron significativamente menores, como se mencionó en esta y en las secciones anteriores, en comparación con otras longitudes de onda. Se obtuvo una menor actividad antimicrobiana tras el tratamiento con LED a mayores concentraciones de soluciones coloreadas y las reducciones logarítmicas de los recuentos celulares en diferentes soluciones coloreadas fueron diversas. Se alcanzó una reducción logarítmica máxima de 1,75 log UFC/ml en la solución coloreada de β-caroteno al 0,001%, que seguía siendo muy inferior a la reducción logarítmica de 2,5 en la solución salina tamponada con fosfato (PBS) de control. Se obtuvieron resultados similares en el zumo de naranja, en el que la reducción logarítmica fue mucho menor que la de la solución de control transparente después del tratamiento. Los pigmentos y otras partículas suspendidas en los alimentos líquidos pueden reflejar y dispersar la luz, reduciendo la eficacia del LED en la eliminación de bacterias. Dado que las especies reactivas de oxígeno (ROS) inducidas por la luz ultravioleta A (UVA, 320-400 nm) son fundamentales para el efecto bactericida, la actividad antioxidante de los colores de los alimentos, como los carotenoides, en los alimentos líquidos puede reducirse, lo que da lugar a la oxidación y al cambio de calidad.

Se probó la capacidad de los LED que emiten luz azul (400 nm-480 nm) para destruir patógenos en el zumo de naranja y la leche . Se observó una reducción de 2 a 5 log de Salmonella en el zumo de naranja pasteurizado inoculado con un cóctel de Salmonella y tratado con un LED de 460 nm en diferentes combinaciones de irradiación y temperatura . Las condiciones que produjeron la mayor inactivación de Salmonella fueron 92 mW/cm2 con un tiempo de tratamiento muy largo de 13,6 h a una enorme dosis de energía de 4500 J/cm2 a 12 °C. Los autores mantuvieron la irradiancia de 92, 147,7 y 254,7 mW/cm2 ajustando la distancia de la muestra al LED de 460 nm y utilizaron una dosis total de 4500 J/cm2 para el tratamiento regulando los tiempos de tratamiento correspondientes a 13,6, 8,46 y 4,91 h, respectivamente. El largo tiempo de tratamiento y la enorme energía utilizada en los productos durante los tratamientos con LED deben justificarse si esta tecnología que utiliza pulsos de luz azul y UV-A debe desarrollarse para la desinfección comercial de productos alimentarios. Un enfoque sería explorar el uso de esta tecnología para otras aplicaciones (por ejemplo, el calentamiento o el secado, ya que la enorme energía utilizada calentará y eliminará el agua de los productos) junto con la inactivación microbiana, simultáneamente.

Srimagal et al. compararon la inactivación de E. coli en la leche utilizando LEDs azules a 405, 433 y 460 nm a 5, 10 y 15 °C y tiempos de tratamiento de 0 a 90 min. La inactivación microbiana fue mayor a temperaturas elevadas y longitudes de onda más bajas, con una reducción máxima de 5,27 log UFC/ml de E. coli O157:H7 tras 60 minutos de irradiación a 405 nm. El LED de 460 nm dio lugar a una reducción de 2 a 5 log, con un efecto más fuerte en la inactivación bacteriana a temperaturas más altas, de forma similar a los resultados comunicados en Ghate et al. En ambos estudios se observaron cambios significativos en los colores de los productos alimenticios (zumo de naranja y leche) tras la exposición a los LED azules, lo que sugiere que el LED azul alteró la calidad de los alimentos líquidos. Las luces LED de la gama azul reducen la actividad bacteriana principalmente a través de la inactivación fotodinámica (PDI) de los microorganismos. Los fotones producidos con la luz LED pueden ser absorbidos por fotosensibilizadores endógenos (por ejemplo, porfirinas, citocromos, flavinas) y NADH en las bacterias, que se sensibilizan después de ser iluminadas como se describe en la sección «Fundamentos del LED». Srimagal et al. informaron de una condición óptima (405 nm, 13,8 °C, durante 37,83 min) en la que la leche tratada se pasteurizaba sin cambios en las propiedades fisicoquímicas en comparación con la leche no tratada. Además, cuando se refrigeró, la vida útil de la leche tratada aumentó significativamente hasta casi duplicar la de la leche no tratada.

Un estudio reciente publicado por Akgün y Ünlütürk examinó la inactivación de E. coli K12 mediante UVC-LED a 254 (0,3 mW/cm2) y 280 nm (0,3 mW/cm2), y UVC-LED acoplado a 365 (0,8 mW/cm2) y 405 nm (0,4 mW/cm2) (UVA-LED) en zumo de manzana turbio y claro. Las combinaciones de longitudes de onda de emisión incluyeron 280 nm/365 nm, 280 nm/405 nm, 254 nm/365 nm, 254 nm/405 nm y 254 nm/280 nm/365 nm/405 nm. La mayor actividad antimicrobiana se alcanzó cuando el zumo de manzana turbia se trató con 280 nm solo y con una combinación de 280 nm/365 nm, con reducciones logarítmicas de 2,0 ± 0,1 y 2,0 ± 0,4 log UFC/mL, respectivamente, en un tratamiento con LED de 40 minutos. Se observó una inactivación significativamente mayor en el zumo de manzana claro que en el turbio. La mayor reducción logarítmica se obtuvo en 4,4 log UFC/mL en el zumo de manzana claro tratado únicamente con 280 nm (771,6 mJ/cm2, 40 min). El sistema híbrido tratado con LED UV de 280 y 365 nm dio lugar a reducciones logarítmicas de 3,9 ± 0,2 log UFC/mL, similares a las del tratamiento con 280 nm del zumo de manzana turbia durante el mismo tiempo de tratamiento (40 min). También se demostró que estos tratamientos con LED híbridos mostraron mejores efectos de inactivación de la polifenoloxidasa. Aunque el estado de pasteurización total (reducciones de ~ 5 logs) no pudo lograrse en el zumo de manzana mediante la combinación de LEDs UVA y UVC, este estudio sugiere que los LEDs UVA y UVC tienen un potencial sinérgico para la desinfección, con un potencial para preservar los colores de los alimentos. Podría obtenerse un efecto de desinfección adicional aumentando la dosis de los LED UVA y UVC. La mayor eficacia de la combinación de LEDs UV y su bajo consumo energético las hacen más ventajosas que las lámparas de mercurio tradicionales para la inactivación de la polifenoloxidasa. Los estudios sobre el efecto de inactivación de los LED en sistemas líquidos se enumeran en la Tabla 3.

La luz azul y la UVC combinadas con los LED UVA han mostrado efectos sinérgicos en cuanto a la inactivación bacteriana y la conservación de la calidad de los alimentos. La naturaleza de los alimentos líquidos (tamaño de las partículas, turbidez y color), la dosis, el tiempo de irradiación y la temperatura deben optimizarse al realizar la descontaminación por LED de los alimentos líquidos. Los LEDs combinados con otras tecnologías no térmicas, o con tratamientos térmicos suaves, deben ser explorados para mejorar la eficacia de la descontaminación.

Tratamiento del agua con LEDs

El agua potable es de importancia global, particularmente en países con recursos limitados. Alrededor de 1.200 millones de personas no tienen acceso a agua potable no contaminada . Millones de personas mueren cada año por enfermedades transmitidas por el agua . Los microorganismos transmitidos por el agua causan infecciones intestinales como la diarrea, la fiebre tifoidea, el cólera, la disentería, la amebiasis, la salmonelosis, la shigelosis y la hepatitis A . Los enfoques convencionales para tratar las aguas residuales implican la aplicación de productos químicos y una energía considerable, lo que los hace caros e inaccesibles para muchas sociedades. Los tratamientos avanzados del agua en los países desarrollados también son costosos, e implican tratamientos térmicos, desinfecciones químicas (cloración, ozono, dióxido de cloro, cloraminación) e iones metálicos (Ag y Cu) para reducir el contenido microbiano . Además de ser caros, los métodos convencionales de desinfección del agua suelen ser ineficaces e insostenibles. Por ello, se siguen investigando tecnologías eficientes, económicas y robustas que tengan efectos perjudiciales mínimos sobre el medio ambiente para su aplicación a la desinfección y descontaminación del agua.

Se han instalado más de 7.000 sistemas municipales de desinfección UV en todo el mundo, y existen pequeños sistemas de desinfección para uso doméstico. La desinfección del agua mediante luz ultravioleta tiene varias ventajas sobre los métodos de desinfección convencionales. La luz UV tiene eficacia antimicrobiana, produce un mínimo de residuos y subproductos, tiene un bajo impacto ambiental y es compatible con los procesos industriales actuales. A diferencia de los tratamientos químicos del agua, el tratamiento del agua con rayos UV no produce bacterias resistentes a los medicamentos. Las desventajas de las fuentes UV convencionales incluyen la facilidad de rotura y la necesidad de una eliminación cuidadosa, ya que la lámpara de mercurio puede contaminar el medio ambiente.

Song et al. informaron de la inactivación de microorganismos como E. coli y colifago MS2 en el agua de laboratorio, y E. coli y coliformes totales en las aguas residuales, con tratamientos LED continuos y pulsados de 265 nm. Los niveles de inactivación de todos los microorganismos fueron similares para los tratamientos con LEDs continuos y pulsados en diferentes patrones de pulsos bajo una dosis de energía UV equivalente. Los tratamientos LED pulsados inactivaron los microorganismos con la misma eficacia que los pulsos producidos por las lámparas de xenón convencionales, proporcionando una gestión térmica de alto rendimiento para la desinfección del agua. Se informó de la inactivación de bacterias patógenas (Legionella pneumophila, Pseudomonas aeruginosa) y especies sustitutas (esporas de Bacillus subtilis, bacteriófago Qβ, E. coli) con LEDs UV que emiten luz de diferentes longitudes de onda (265, 280 y 300 nm) y se comparó con la inactivación bacteriana con una lámpara UV de baja presión (LPUV) convencional que emite luz a 254 nm. La cinética de inactivación de los microorganismos se determinó matemáticamente con la ayuda de las curvas de respuesta energética de los LED a diferentes longitudes de onda utilizando un modelo multiobjetivo. El perfil de inactivación de cada especie mostró una curva de supervivencia lineal o sigmoidal. Los tratamientos con LED fueron más eficaces que el tratamiento con LPUV para la inactivación de P. aeruginosa, L. pneumophila y los microorganismos sustitutos en el agua. El LED de 265 nm mostró la eficacia energética más efectiva según la constante de velocidad de inactivación de todos los microorganismos ensayados, excepto E. coli. El tratamiento con LED de 280 nm fue el que menos energía eléctrica consumió para obtener una reducción de 3 log de los microorganismos ensayados (0,15-1,11 kWh/m3) en comparación con los LED de 265 y 300 nm (0,24-17,4 kWh/m3).

Li et al. evaluaron la inactivación de E. coli con tratamientos con LED de 265 y 280 nm, individualmente y en combinaciones de 265, 280 (50%) nm y 265, 280 (75%) nm. También se realizó un estudio comparativo de la fotorreactivación de E. coli y la reparación en la oscuridad con LED y LPUV. Los resultados mostraron que la combinación de LEDs de 265, 280 nm no tuvo ningún efecto sinérgico en la inactivación de E. coli. La reactivación de las bacterias tratadas con LED de 265 nm fue comparable a la de las bacterias tratadas con LPUV. E. coli tratada con LED de 280 nm a 6,9 mJ/cm2 mostró el menor porcentaje de fotorreactivación y reparación en la oscuridad. Este estudio concluyó que, en el agua, el LED de 280 nm inactivó a E. coli con mayor eficacia que el LED de 265 nm debido a la potencia de salida adicional del primero y a su mejor inhibición de la reactivación bacteriana. La eficacia antimicrobiana sinérgica de los LED de 260 nm y 280 nm se evaluó contra E. coli, esporas de B. pumilus, colifago MS2 y adenovirus humano de tipo 2 (HAdV2), y su eficacia se comparó con la de las lámparas de vapor de mercurio a baja y media presión. El LED de 260 nm fue el más adecuado para la inactivación del colifago MS2, mientras que una lámpara UV de presión media inactivó el HAdV2 y el B. pumilus con mayor eficacia que otras fuentes UV . Se hicieron observaciones similares en un estudio de Sholtes et al. , en el que se sometió la inactivación de E. coli B, B. atrophaeus y MS2 a un LED de 260 nm y a lámparas UV de baja presión. La cinética de inactivación de E. coli B y MS-2 fue similar con los tratamientos con LED y LPUV. Para todas las fuentes de radiación UV, las dosis requeridas para una reducción de 4 log en los microorganismos fueron mayores para B. atrophaeus y MS2 que para E. coli B. Chatterley y Linden trataron E. coli en agua con un LED de 265 nm y LPUV convencional. El LED proporcionó una mayor eficacia antimicrobiana que las lámparas LPUV, pero supuso un mayor coste de desinfección. Gross et al. informaron de la desinfección del agua utilizando un LED de 280 nm para inactivar E. coli y B. subtilis con dos luces guiadas de vidrio diferentes (cal sodada y cuarzo) para aumentar la eficacia de la desinfección. Casi toda la luz radiada fue guiada a las muestras debido a la reflexión total. La tasa y la eficacia de la desinfección de B. subtilis y E. coli se mejoraron con este método guiado por luz.

La inactivación de E. coli se probó con respecto al tiempo de exposición y a la fluencia de los LEDs entre los reactores de lote y de flujo continuo a las emisiones máximas de 265, 280 y 310 nm. Se probaron combinaciones de longitudes de onda de luz (265/310, 265/280/310, 280/310 y 265/280 nm) para comprobar su eficacia de inactivación. La eficacia de inactivación dependiente del tiempo fue máxima con los LED de 280 nm, mientras que los LED de 265 nm mostraron la mayor eficacia dependiente de la fluencia. En el sistema de lotes, los LEDs de 265 y 280 nm requirieron una dosis de 10,8 y 13,8 mJ/cm2 para lograr una reducción de 4 log en E. coli. El LED de 310 nm requirió una dosis de 56,9 mJ/cm2 para una inactivación de sólo 0,6 log. Se observó una menor eficacia de inactivación y una menor potencia de salida con emisiones combinadas a 265/280, 265/310, 280/310 y 265/280/310 nm en un reactor de flujo continuo. La eficacia del tratamiento con LED de 265 nm en la desinfección del agua también dependía del tiempo. Los resultados indicaron que la turbidez de la muestra influyó en la inactivación bacteriana, y se consiguió una mayor eficacia en las muestras de agua menos turbias. Estos resultados sugieren que la acumulación de partículas en los líquidos puede proteger a los microorganismos de la exposición a la luz UV.

Hamamoto et al. desinfectaron agua con LEDs UV-A (365 nm) y una lámpara UV-C de baja presión (254 nm). La inactivación de Staphylococcus aureus, Vibrio parahaemolyticus, E. coli enteropatógena y E. coli DH5α fue superior a 3 log UFC/ml tras 80 minutos de tratamiento con LED UV-A de alta energía. Esta observación fue corroborada en un estudio de Mori et al. en el que un LED de 365 nm (UV-A) mostró efectos antimicrobianos contra E. coli DH5α, E. coli enteropatógena, Vibrio parahaemolyticus, Staphylococcus aureus y Salmonella Enteritidis. Vilhunen et al. observaron el efecto de 269 y 276 nm en la inactivación de E. coli en dos reactores discontinuos fotolíticos que diferían en la longitud de onda emitida con diferentes medios de prueba, incluyendo agua ultrapura, nutrientes y agua, y nutrientes y agua con ácidos húmicos. Los LEDs fueron eficientes para la destrucción de E. coli incluso a baja potencia óptica. El estudio demostró que las longitudes de onda de los LED eran eficaces para la inactivación de E. coli, pero el medio de prueba no tenía mucho impacto en la inactivación.

Varios estudios han demostrado que los LED UV pueden sustituir a los métodos convencionales de tratamiento de la desinfección del agua y que proporcionan beneficios ausentes en los tratamientos convencionales. La región del espectro UV más estudiada para la desinfección del agua se sitúa entre los 200 y los 300 nm, siendo la longitud de onda de 265 nm la más utilizada y E. coli el microorganismo más estudiado. La desinfección del agua con una sola longitud de onda se comparó con la desinfección del agua utilizando una combinación de dos longitudes de onda. Sin embargo, los datos no eran coherentes, por lo que no se llegó a ninguna conclusión. El hecho de que los distintos microorganismos respondan de forma diferente a la energía lumínica de una misma longitud de onda puede atribuirse a la fuente de luz UV, la tasa de fluencia, la dosis de UV y el tiempo de exposición. Es necesario desarrollar un método operativo estándar para determinar la dosis requerida para la inactivación microbiana en el agua , y determinar el mecanismo de inactivación microbiana del LED.