LEDs foram aplicados na desinfecção do ar, tratamento de água, descontaminação de superfície e cura . Luz com comprimentos de onda na faixa de 200-280 nm (UV-C), 280-320 nm (UV-B), 320-400 nm (UV-A e quase UV-visível, NUV-Vis), e 400-470 nm (luz azul) foram estudados para compreender a sua eficácia antimicrobiana. Comprimentos de onda mais longos, ou seja, infravermelho e vermelho (630-1000 nm) são usados para aplicações como fototerapia, tingimento e cura de revestimentos, e cura de tinta. A eficácia antimicrobiana da energia luminosa emitida pelas lâmpadas, especialmente na faixa UV-C, tem sido bem documentada. A maioria dos estudos LED tem focado na aplicação de LEDs UV-C para desinfecção de água . No entanto, a aplicação de LEDs que emitem luz em comprimentos de onda como 365 nm, 395 nm e 455 nm está emergindo no processamento de alimentos e tratamento de água.

LED Tratamento de Alimentos Sólidos

A eficácia dos tratamentos com LEDs de alimentos sólidos depende do tipo e natureza dos alimentos e componentes, da atividade da água (aw), e da morfologia da superfície dos alimentos. Parâmetros como comprimento de onda de luz, duração do tratamento, dose, temperatura de iluminação, umidade relativa e parâmetros microbiológicos também são importantes. Frutas frescas cortadas prontas para consumo têm uma alta demanda de mercado. Estes produtos são armazenados em frigoríficos, mas são susceptíveis a microrganismos resistentes, embora o crescimento de tais organismos seja limitado a baixas temperaturas. Os LEDs têm demonstrado uma eficácia antibacteriana promissora em tais produtos, embora a sua eficácia antibacteriana seja afectada por muitos parâmetros do produto e do processo, incluindo tipo de produto, composição, temperatura de tratamento e condições ambientais. Os LEDs que emitem luz a 405 nm induziram uma redução de 1-1,2 log CFU/cm2 (unidades formadoras de colónias por cm2) em papaia recém-cortada inoculada com Salmonella. A papaia foi tratada com uma dose total de 1,7 kJ/cm2 a uma temperatura definida de 4 °C durante 48 h . A eficácia antibacteriana de 405 nm LEDs foi suportada por outro estudo sobre manga fresca cortada por Kim et al. , onde a contagem de células num cocktail de três estirpes de E. coli O157:H7, três serótipos de L. monocytogenes, e cinco serótipos de Salmonella spp. foram reduzidos para menos de 1.6 log CFU/cm2 com uma dose total de 2,6-3,5 kJ/cm2 para 36-48 h. A E. coli O157:H7 e Salmonella na cultura do coquetel foram reduzidas para abaixo do limite de detecção com 36 h de tratamento a 4 °C e a 10 °C, indicando que a eficácia antibacteriana do LED é dependente do tipo de bactéria. Os efeitos de esterilização do tratamento com LED de luz visível em frutos frescos também foram estudados. Ghate et al. testaram os efeitos antibacterianos de um LED de 460 nm a diferentes temperaturas de iluminação e irradiação em ananases frescos infectados com um cocktail de S. enterica. Foi alcançada uma redução máxima de 1,72 log CFU/g com uma irradiação de 92 mW/cm2 à temperatura de iluminação de 16 °C. A variação da irradiação teve efeitos insignificantes sobre a inactivação. As altas doses de energia usadas durante longos períodos com pequenas reduções nos patógenos alvo podem limitar as aplicações práticas do tratamento com LEDs, a menos que a eficácia antimicrobiana seja melhorada.

Os alimentos de origem marinha como moluscos e caranguejos são fontes ricas em proteínas e outros componentes nutricionais e são propensos à contaminação microbiana por muitas fontes, seja devido à poluição ou por fontes de pré ou pós-processamento. Os LEDs, uma tecnologia emergente não térmica antibacteriana, foram testados em frutos do mar contaminados. Num estudo de Josewin et al. , a eficácia de um LED azul (460 nm) com um fotossensibilizador de riboflavina foi estudada em salmões fumados inoculados com um cocktail de 4 estirpes de L. monocytogenes. Os efeitos sinérgicos de um LED (15 mW/cm2) e da riboflavina (100 μM) produziram reduções de 1,2 e 1,1 log CFU/cm2 a temperaturas circundantes de 4 °C e 12 °C, respectivamente. O tratamento LED dos frutos do mar pode torná-los susceptíveis a uma condição ácida subsequente. Isto foi relatado num estudo de salmão pronto a comer inoculado com L. monocytogenes e cocktail de Salmonella spp. Um tratamento LED de 405 nm durante 8 h com uma dose total de 460,8 J/cm2, produziu uma redução de 0,4 e 0,3 log CFU/cm2 na contagem de células de L. monocytogenes e uma redução de 0,5 log de Salmonella spp. a 4 °C e a 12 °C. Embora a inactivação tenha sido baixa, ambas as bactérias apresentaram valores D reduzidos (tempo necessário para reduzir 90% da população em fluido gástrico simulado) em comparação com as amostras não tratadas, e as amostras tratadas foram mais sensíveis ao fluido gástrico simulado. Contudo, este efeito variou para ambas as estirpes, já que a Salmonella spp. (gram-negativa) mostrou maior susceptibilidade do que a L. monocytogenes (gram-positiva), indicando que o tratamento inativou diferentemente as bactérias gram-positivas e gram-negativas .

Devido ao alto teor de água, os produtos de carne prontos para consumo são altamente suscetíveis à contaminação por patógenos de origem alimentar. Como cozinhar carne mata os patógenos, mas também diminui o valor nutricional da carne, é um desafio escolher um tempo de cozimento ideal e uma temperatura de cozimento ideal. Kim et al. mediram o efeito no S. Enteritidis inoculado no cozido com uma luz pulsante de emissão LED a 405 nm. Uma dose total de 3,8 kJ/cm2 a 4 °C produziu uma redução de 0,8-0,9 log CFU/cm2. Uma experiência similar à temperatura ambiente produziu uma redução menor em S. Enteritidis. Os sistemas LED podem ser projetados para produzir tratamentos contínuos ou pulsados, de acordo com os requisitos objetivos, mas a eficiência do tratamento pode variar de acordo com o projeto. Este aspecto foi relatado em pesquisas recentes realizadas sobre cogumelos brancos e salsichas comerciais prontas para consumo. O tratamento UV-C LED pulsado com frequência de 20 Hz e uma taxa de serviço de 50% mostrou uma melhor eficácia antibacteriana do que o tratamento UV-C LED contínuo contra cocktails de três estirpes contendo E. coli O157:H7, S. Typhimurium, e L. monocytogenes. O tratamento contínuo resultou em 2, 1,5 e 2 reduções de log, enquanto o LED pulsado na dosagem de 5 J/cm2 resultou em 3, 4 e 4 reduções de log em E. coli, Salmonella, e Listeria, respectivamente, em salsichas prontas para consumo. Nos cogumelos brancos, a irradiação contínua resultou em 2, 1, e 1 log de redução e LED pulsado produzido 2, 1,5, e 1,8 log de redução, em E. coli, Salmonella, e Listeria, respectivamente . LEDs emitindo luz no espectro visível precisam de uma avaliação mais aprofundada.

Existiram muitos casos relatados de doenças na América do Norte causadas pela contaminação bacteriana do queijo. A presença de elevada humidade nos produtos de queijo favorece o crescimento e a sobrevivência dos patogéneos de origem alimentar. Os tratamentos com LED pulsado têm o potencial de descontaminar estes produtos. Em um estudo recente realizado com queijo camembert fatiado, um LED UVC que emite luz de comprimento de onda de 266 nm produziu 4,88, 4,72 e 3,52 reduções de log em queijo camembert contendo coquetéis de E. coli O157:H7, S. Typhimurium e L. monocytogenes, respectivamente. Além disso, tratamentos com LED UVC de maior comprimento de onda (266-279 nm) mostraram 4-5 reduções de log em E. coli O157:H7 e Salmonella spp, enquanto uma redução de 3-4 log em Listeria spp. em queijo camembert fatiado foi alcançada com um tratamento de 3 mJ/cm2 .

Contaminação de alimentos de baixa actividade de água (aw) como nozes secas, cereais, e alimentos para animais de estimação (aw < 0.85) é uma preocupação global, já que microrganismos prósperos eventualmente desenvolvem resistência aos esforços de descontaminação. Os agentes patogênicos de origem alimentar podem sobreviver por longos períodos em estado dormente e tornar-se ativos quando expostos a um ambiente favorável. Tem havido estudos limitados sobre a eficácia antibacteriana dos tratamentos com LED em alimentos de baixa aw, mas os estudos realizados têm mostrado resultados promissores. Lacombe et al. trataram amêndoas sem casca com um LED de 405 nm e alcançaram reduções máximas de 2,44, 0,96, 1,86 e 0,7 log CFU/g em E. coli O157:H7, S. Typhimurium, E. coli K12, e S. Enteritidis, respectivamente. Mais pesquisas são necessárias para melhorar a eficácia antimicrobiana dos tratamentos com LEDs de alimentos com baixa atividade de água usando diferentes comprimentos de onda (275, 365, 395, e 455 nm) de energia luminosa. Os resultados dos tratamentos com LED de alimentos sólidos estão listados na Tabela 2.

Características da superfície dos alimentos influenciam a eficácia de inativação do tratamento com LED. Os efeitos variáveis do LED UV-C nos cogumelos brancos e nas salsichas foram prováveis devido à penetração limitada da luz na matriz alimentar. No entanto, não está claro porque é que a eliminação de bactérias gram-positivas exigiu uma dose de LED mais elevada do que a eliminação de bactérias gram-negativas. A inactivação bacteriana também melhorou com um aumento da taxa de utilização. Na faixa visível, um LED de 461 nm implantou uma melhor eficácia de inativação bacteriana do que os LEDs de 521 nm e 642 nm . A temperatura de iluminação do tratamento influenciou a eficácia do LED com base e o comprimento de onda do LED usado no tratamento .

LED Tratamento de Alimentos Líquidos

Alimentos líquidos como bebidas são alvos vulneráveis de contaminação patogénica devido à sua alta composição de aw e carboidratos. Normalmente, os conservantes químicos são adicionados aos alimentos líquidos para prolongar a sua vida útil e reduzir o crescimento microbiano. No entanto, devido à crescente procura de alimentos sem aditivos e à crescente preocupação dos consumidores com ingredientes alimentares seguros, tratamentos como a luz ultravioleta como meio físico para reduzir os patogénios têm sido extensivamente estudados em alimentos líquidos. Os efeitos de desinfecção do tratamento UV utilizando uma ampla gama de comprimentos de onda produzidos a partir de diferentes fontes (por exemplo, lâmpadas de mercúrio, lâmpadas de excímeros, lâmpadas de microondas) em alimentos líquidos, tais como, cidra de maçã, sucos, cerveja e leite, têm sido estudados. Os estudos cobriram patógenos alimentares comuns, tais como E. coli, C. parvum oocyst, S. cerevisiae, L. inocua, leveduras e bolores. Os LEDs podem emitir luz em uma ampla faixa de comprimento de onda incluindo visível, UVA, UVB e UVC, portanto, sua atividade antimicrobiana tem sido aplicada em vários alimentos líquidos.

Estudos dos efeitos antimicrobianos em alimentos líquidos de tratamentos com LEDs têm se concentrado principalmente em suco de maçã, suco de laranja e leite. Em comparação com a água, os alimentos líquidos são sistemas complexos contendo pigmentos, fibras e partículas insolúveis, e a turbidez e cor dos alimentos líquidos pode afetar a eficácia antimicrobiana dos tratamentos com LED. Lian et al. usaram um UVA-LED para avaliar sua atividade de desinfecção tanto em soluções coloridas quanto em suco de laranja inoculado com E. coli DH5α. Diferentes corantes alimentares, carotenóides, o amarelo flavonóide carthamus e corantes alimentares mistos de cor melão L, e cor de uva RCG foram preparados em diferentes concentrações de 0,001 a 0,1% com E. coli DH5α, e a luz UVA-LED de 126 J/cm2 foi utilizada para tratar as soluções. Esta quantidade de energia utilizada foi enorme, porém tecnicamente possível, especialmente com LEDs de 365, 395 e 455 nm. Os autores utilizaram LEDs UV-A com intensidade de 70 mW/cm2 durante 30 min. Há uma série de estudos relatados, mostrando uma enorme dose de energia de UV-A e pulsos de luz azul emitidos pelos LEDs, usados para inativação microbiana em várias matrizes de alimentos sólidos/líquidos . No entanto, as doses de energia relatadas de LEDs UV-C foram significativamente menores, como mencionado nesta e nas seções anteriores, em comparação com outros comprimentos de onda. A menor atividade antimicrobiana após o tratamento com LED foi obtida em maiores concentrações de soluções coloridas e as reduções de log nas contagens de células em diferentes soluções coloridas foram diversas. Uma redução máxima de log de 1,75 log CFU/ml foi obtida na solução colorida de 0,001% β-caroteno que ainda era muito inferior à redução de 2,5 log na solução salina tamponada de fosfato de controle (PBS). Resultados similares foram obtidos no suco de laranja, no qual a redução em log foi muito menor do que a da solução de controle transparente após o tratamento. Pigmentos e outras partículas em suspensão em alimentos líquidos podem refletir e dispersar a luz, reduzindo a eficiência do LED na eliminação de bactérias. Como as espécies reativas de oxigênio (ROS) induzidas pela luz ultravioleta A (UVA, 320-400 nm) são centrais para o efeito bactericida, a atividade antioxidante de corantes alimentares como carotenóides em alimentos líquidos pode ser reduzida, resultando em oxidação e mudança de qualidade.

LEDs emitindo luz azul (400 nm-480 nm) foram testados quanto à sua capacidade de destruir patógenos no suco de laranja e no leite . Uma redução de 2 a 5 log de Salmonella foi observada no suco de laranja pasteurizado inoculado com um coquetel de Salmonella e tratado com um LED de 460 nm em diferentes combinações de irradiação e temperatura . As condições que produziram a maior inativação de Salmonella foram 92 mW/cm2 com tempo de tratamento muito longo de 13,6 h com uma enorme dosagem de energia de 4500 J/cm2 a 12 °C. Os autores mantiveram a irradiância de 92, 147,7 e 254,7 mW/cm2 ajustando a distância da amostra do LED 460 nm e utilizaram uma dose total de 4500 J/cm2 para o tratamento, regulando os tempos de tratamento correspondentes a 13,6, 8,46 e 4,91 h, respectivamente. O longo tempo de tratamento e a enorme energia utilizada nos produtos durante os tratamentos com LED tem de ser justificada se esta tecnologia utilizando UV-A e pulsos de luz azul tiver de ser desenvolvida para a desinfecção comercial de produtos alimentares. Uma abordagem seria explorar o uso desta tecnologia para outras aplicações (por exemplo, aquecimento ou secagem, pois a enorme energia utilizada irá aquecer e remover água dos produtos) juntamente com a inativação microbiana, simultaneamente.

Srimagal et al. compararam a inativação de E. coli no leite usando LEDs azuis a 405, 433, e 460 nm a 5, 10, e 15 °C e tempos de tratamento de 0 a 90 min. A inativação microbiana foi maior em temperaturas elevadas e comprimentos de onda menores, com uma redução máxima de 5,27 log CFU/ml de E. coli O157:H7 após 60 min de irradiação a 405 nm. O LED de 460 nm resultou numa redução de 2 a 5 log, com um efeito mais forte na inativação bacteriana a temperaturas mais elevadas, semelhante aos achados relatados em Ghate et al. . Ambos os estudos notaram mudanças significativas nos corantes dos produtos alimentícios (suco de laranja e leite) após a exposição aos LEDs azuis, sugerindo que o LED azul alterou a qualidade dos alimentos líquidos. As luzes LED na faixa azul reduzem a atividade bacteriana principalmente através da inativação fotodinâmica (PDI) dos microorganismos. Os fótons produzidos com a luz LED podem ser absorvidos por fotossensibilizadores endógenos (por exemplo, porfirinas, citocromos, flavinas) e NADH em bactérias, que são sensibilizadas após serem iluminadas como descrito na seção “Fundamentos dos LEDs”. Srimagal et al. relataram uma condição ótima (405 nm, 13,8 °C, durante 37,83 min) sob a qual o leite tratado foi pasteurizado sem alteração nas propriedades físico-químicas em comparação ao leite não tratado. Também, quando refrigerado, o prazo de validade do leite tratado aumentou significativamente para quase o dobro daquele do leite não tratado.

Um estudo recente publicado por Akgün e Ünlütürk examinou a inativação do E. coli K12 pela UVC-LED a 254 (0,3 mW/cm2) e 280 nm (0,3 mW/cm2), e UVC-LED acoplado a 365 (0,8 mW/cm2) e 405 nm (0,4 mW/cm2) (UVA-LED), tanto em suco de maçã nublado quanto em suco de maçã transparente. As combinações de comprimentos de onda de emissão incluíram 280 nm/365 nm, 280 nm/405 nm, 254 nm/365 nm, 254 nm/405 nm e 254 nm/280 nm/365 nm/405 nm. A maior atividade antimicrobiana foi alcançada quando o suco de maçã nublado foi tratado apenas com 280 nm e uma combinação 280 nm/365 nm, com reduções de log de 2,0 ± 0,1 e 2,0 ± 0,4 log CFU/mL, respectivamente, no tratamento LED de 40 min. Uma inativação significativamente maior foi observada no suco de maçã claro do que no suco de maçã nublado. A maior redução de log foi obtida a 4,4 log CFU/mL no suco de maçã transparente tratado apenas com 280 nm (771,6 mJ/cm2, 40 min). O sistema híbrido tratado com 280 e 365 nm UV-LEDs resultou em reduções de log de 3,9 ± 0,2 log CFU/mL, semelhante ao tratamento de 280 nm de suco de maçã nublado durante o mesmo tempo de tratamento (40 min). Foi também demonstrado que estes tratamentos com LED híbridos mostraram melhores efeitos de inativação na polifenol oxidase. Embora o estado totalmente pasteurizado (~ 5 reduções de log) não pudesse ser alcançado no suco de maçã pelos LEDs UVA e UVC combinados, este estudo sugere que os LEDs UVA e UVC têm um potencial sinérgico de desinfecção, com potencial para preservar os corantes alimentares. Um efeito de desinfecção adicional poderia ser obtido aumentando a dosagem dos LEDs UVA e UVC. A maior eficiência da combinação dos LED UV e seu baixo consumo de energia os tornam mais vantajosos do que as lâmpadas tradicionais de mercúrio para inativação de polifenóis oxidase. Estudos sobre o efeito de inativação de LEDs em sistemas líquidos estão listados na Tabela 3.

Luz azul e UVC combinados com UVA-LEDs tem mostrado efeitos sinérgicos em termos de inativação bacteriana e de preservação da qualidade dos alimentos. A natureza dos alimentos líquidos (tamanho das partículas, turbidez e cor), a dosagem, o tempo irradiado e a temperatura devem ser otimizados ao realizar a descontaminação dos alimentos líquidos por LEDs. Os LEDs combinados com outras tecnologias não térmicas, ou com tratamentos térmicos leves, devem ser explorados para melhorar a eficácia da descontaminação.

LED Tratamento de Água

Safe drinking water is of global importance, particularmente em países com recursos limitados. Cerca de 1,2 bilhões de pessoas não têm acesso à água potável não contaminada. Milhões de pessoas morrem todos os anos de doenças transmitidas pela água . Microorganismos transportados pela água causam infecções intestinais como diarréia, febre tifóide, cólera, disenteria, amebíase, salmonelose, shigelose e hepatite A . As abordagens convencionais para tratar águas residuais envolvem a aplicação de produtos químicos e energia considerável, o que os torna caros e inacessíveis para muitas sociedades. Os tratamentos avançados da água nos países desenvolvidos também são caros, envolvendo tratamentos térmicos, desinfecções químicas (cloração, ozônio, dióxido de cloro, cloraminação) e íons metálicos (Ag e Cu) para reduzir o conteúdo microbiano. Além de serem caros, os métodos convencionais de desinfecção da água são muitas vezes ineficazes e insustentáveis. Assim, tecnologias eficientes, econômicas e robustas que têm efeitos mínimos prejudiciais ao meio ambiente continuam a ser investigadas para sua aplicação na desinfecção e descontaminação da água .

Mais de 7000 sistemas municipais de desinfecção UV foram instalados em todo o mundo , e pequenos sistemas de desinfecção estão disponíveis para uso doméstico . A desinfecção da água com luz UV tem várias vantagens em relação aos métodos convencionais de desinfecção. A luz UV tem eficácia antimicrobiana, produz o mínimo de resíduos e subprodutos, tem baixo impacto ambiental e é compatível com os processos industriais atuais . Ao contrário dos tratamentos químicos da água, o tratamento de água UV não produz bactérias resistentes a medicamentos. As desvantagens das fontes UV convencionais incluem a fácil quebra e a necessidade de eliminação cuidadosa, uma vez que a lâmpada de mercúrio pode poluir o ambiente.

Song et al. relataram a inativação de microorganismos como a E. coli e colifágeno MS2 em água de laboratório, e E. coli e coliformes totais em águas residuais, com tratamentos LED contínuos e pulsados de 265 nm. Os níveis de inativação de todos os microorganismos foram similares tanto para tratamentos com LEDs contínuos como pulsados em diferentes padrões de pulso sob dosagem equivalente de energia UV. Os tratamentos com LED pulsados inactivaram os microrganismos tão eficazmente como os impulsos produzidos pelas lâmpadas convencionais de xénon, proporcionando uma gestão térmica de alto rendimento para a desinfecção da água. A inactivação de bactérias patogénicas (Legionella pneumophila, Pseudomonas aeruginosa) e espécies substitutas (Bacillus subtilis spores, bacteriófagos Qβ, E. coli) foi relatada com LEDs UV-LEDs emitindo luz com diferentes comprimentos de onda (265, 280 e 300 nm) e comparada com a inactivação bacteriana com uma lâmpada UV convencional de baixa pressão (LPUV) emitindo luz a 254 nm. A cinética da inativação de microorganismos foi determinada matematicamente com a ajuda de curvas de resposta de energia LED em diferentes comprimentos de onda, usando um modelo multitarget. O perfil de inativação de cada espécie mostrou uma curva de sobrevivência linear ou sigmoidal. Os tratamentos com LED foram mais eficientes do que o tratamento LPUV para a inativação de P. aeruginosa, L. pneumophila e microrganismos substitutos na água. O LED de 265 nm mostrou a eficácia energética mais eficaz com base na taxa de inativação constante de todos os microorganismos testados, com exceção da E. coli. O tratamento com LED de 280 nm consumiu a menor energia eléctrica para obter uma redução de 3 log dos microrganismos testados (0,15-1,11 kWh/m3) em comparação com os LEDs 265 e 300 nm (0,24-17,4 kWh/m3) .

Li et al. avaliaram a inactivação de E. coli com tratamentos com LEDs 265 e 280 nm, individualmente e em 265, 280 (50%) nm e 265, 280 (75%) nm combinados. Um estudo comparativo da fotoreactivação de E. coli e reparação da escuridão também foi realizado quantitativamente com LEDs e LPUV. Os resultados mostraram que uma combinação de 265, 280 nm de LEDs não teve nenhum efeito sinérgico na inativação de E. coli. A reativação das bactérias tratadas com LEDs 265 nm foi comparável à das bactérias tratadas com LPUV. A E. coli tratada com LEDs de 280 nm a 6,9 mJ/cm2 mostrou a menor percentagem de fotorreativação e reparo escuro. Este estudo concluiu que, na água, o LED de 280 nm inactivou a E. coli de forma mais eficiente do que o LED de 265 nm devido à potência de saída adicional do primeiro e à sua melhor inibição da reactivação bacteriana. A eficácia antimicrobiana sinergética de 260 nm e dos LEDs 280 nm foi avaliada contra E. coli, B. pumilus spores, MS2 coliphage, e adenovírus humano tipo 2 (HAdV2), e a sua eficácia foi comparada com lâmpadas de vapor de mercúrio a baixas e médias pressões. O LED 260 nm foi o mais adequado para a inativação de colifagem MS2, enquanto uma lâmpada UV de pressão média inativou HAdV2 e B. pumilus de forma mais eficiente do que outras fontes UV. Observações semelhantes foram feitas em um estudo de Sholtes et al. , onde a inativação de E. coli B, B. atrophaeus, e MS2 foram submetidos a um LED de 260 nm e lâmpadas UV de baixa pressão. A cinética de inativação de E. coli B e MS-2 foi semelhante com os tratamentos com LED e LPUV. Para todas as fontes de radiação UV, as doses necessárias para uma redução de 4 log em microorganismos foram maiores para B. atrophaeus e MS2 do que para E. coli B. Chatterley e Linden tratados com E. coli em água com um LED de 265 nm e LPUV convencional. O LED proporcionou uma maior eficácia antimicrobiana que as lâmpadas LPUV, mas resultou num custo de desinfecção mais elevado. Gross et al. relataram desinfecção da água usando um LED de 280 nm para inativar E. coli e B. subtilis com dois vidros diferentes (cal soda e quartzo) luzes guiadas para aumentar a eficiência da desinfecção. Quase toda a luz irradiada foi guiada para as amostras devido à reflexão total. A taxa e eficiência da desinfecção de B. subtilis e E. coli foram melhoradas por este método guiado por luz.

E. a inativação de coli foi testada em relação ao tempo de exposição e fluência de LEDs entre os reatores batch e flow-through em picos de emissão de 265, 280, e 310 nm. As combinações de comprimento de onda de luz (265/310, 265/280/310, 280/310, e 265/280 nm) foram testadas quanto à sua eficácia de inativação. A eficácia de inativação dependente do tempo foi um máximo com LEDs 280 nm, enquanto os LEDs 265 nm exibiram a maior eficiência dependente da fluência. No sistema de lote, os LEDs 265 e 280 nm exigiram uma dose de 10,8 e 13,8 mJ/cm2 para alcançar 4 reduções de log em E. coli. O LED de 310 nm requereu uma dose de 56,9 mJ/cm2 para apenas 0,6 log de inactivação. Observou-se menor eficácia de inativação e menor potência de saída com emissões combinadas a 265/280, 265/310, 280/310 e 265/280/310 nm em um reator de fluxo. A eficiência do tratamento com LEDs 265 nm na desinfecção da água também foi dependente do tempo. Os resultados indicaram que a turbidez da amostra influenciou a inativação bacteriana, e melhor eficiência foi alcançada em amostras de água menos turva. Estes resultados sugerem que a acumulação de partículas em líquidos pode proteger os microorganismos da exposição à luz UV.

Hamamamoto et al. desinfectaram a água com LEDs UV-A (365 nm) e uma lâmpada UV-C de baixa pressão (254 nm). A inativação do Staphylococcus aureus, Vibrio parahaemolyticus, enteropatogênico E. coli, e E. coli DH5α foi maior que 3 log CFU/ml após 80 min de tratamento com LEDs UV-A de alta energia. Esta observação foi apoiada em um estudo de Mori et al. , no qual um LED de 365 nm (UV-A) mostrou efeitos antimicrobianos contra E. coli DH5α, Enteropatogênico E. coli, Vibrio parahaemolyticus, Staphylococcus aureus, e Salmonella Enteritidis. Vilhunen et al. observaram o efeito de 269 e 276 nm na inativação de E. coli em dois reatores fotolíticos em lote, diferindo no comprimento de onda emitido com diferentes meios de teste, incluindo água ultra pura, nutrientes e água, e nutrientes e água com ácidos húmicos. Os LEDs foram eficientes para a destruição de E. coli mesmo com baixa potência óptica. O estudo mostrou que os comprimentos de onda dos LEDs foram eficazes para a inativação da E. coli, mas o meio de teste não teve muito impacto na inativação.

Estudos transversais mostraram que os LEDs UV podem substituir os métodos convencionais de tratamento de desinfecção da água e que eles oferecem benefícios ausentes nos tratamentos convencionais. A região do espectro UV mais estudada para desinfecção da água está entre 200 e 300 nm, com um comprimento de onda de 265 nm o comprimento de onda mais utilizado e E. coli o microorganismo mais estudado. A desinfecção da água com um único comprimento de onda foi comparada com a desinfecção da água usando uma combinação de dois comprimentos de onda. No entanto, os dados não foram consistentes, pelo que não se chegou a nenhuma conclusão. O facto de diferentes microrganismos responderem de forma diferente à energia luminosa do mesmo comprimento de onda pode ser atribuído à fonte de luz UV, à taxa de fluência, à dose UV e ao tempo de exposição. Existe a necessidade de desenvolver um método operacional padrão para determinar a dosagem necessária para a inativação microbiana na água, e para determinar o mecanismo de inativação microbiana de LED.