Hluboce se nadechnout, i přes koronavirus

Pomocí testu na aktivitu viru zkoumají vědci z Fraunhofer, zda vzduch filtrováný pomocí ventilačních systémů stále obsahuje infekční a tím i přenosné viry. © Fraunhofer IGB

Mohou ventilace a zařízení na čištění vzduchu chránit před Covid-19? Jak musí být navržena? A jak by měly být navrženy hygienické a ventilační koncepty, aby se snížil přenos virů aerosoly? Odpovědi na tyto otázky poskytuje výzkumný tým z Fraunhoferových institucí IBP, IGB a IPA v novém poradenském centru pro zdravý vzduch v místnostech.

Ještě v prosinci 2020 schválilo Ministerstvo hospodářství, práce a bydlení Bádenska-Württemberska iniciativu Healthy Air, integrovaný poradenský a výzkumný program. „Obzvláště malé a střední podniky mají v současné pandemické situaci vysokou potřebu poradenství ohledně prevence aerosolu. S iniciativou Healthy Air chceme našim podnikům rychle a prakticky ukázat vědecky podložená řešení pro větrání místností s cílem zabránit šíření aerosolu,“ říká ministryně Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut.

Tři stuttgartské Fraunhoferovy instituce IBP, IGB a IPA proto zakládají společné poradenské centrum pro zdravé větrání místností. Pomáhají malým a středním podnikům z Bádenska-Württemberska při implementaci ventilačních konceptů. Společně s výrobci provozují testovací prostředí a provádějí testy účinnosti technologií na čištění vzduchu. Navíc bude v rámci studie zkoumáno, jak mobilní a pevné ventilační systémy ovlivňují šíření infekčních aerosoly SARS-CoV-2.

Studie na rekonstrukci a novou konstrukci ventilačních systémů

Původně byly ventilační a zařízení na čištění vzduchu vyvinuty k filtraci prachu a dusného vzduchu z vnitřních prostor a k nasávání čerstvého vzduchu zvenčí. Jaký mají vliv na šíření virů, dlouho nikoho nezajímalo. Pak přišla Covid-19 a od té doby je jasné: ventilační systémy v kombinaci s klimatickou technikou mohou podporovat šíření SARS-CoV-2 v uzavřených prostorách. „Čím chladnější a sušší je vzduch, tím snazší je šíření viru,“ říká Dr. Udo Gommel, vedoucí oddělení automatizace a techniky čistoty v Institutu pro výrobu a automatizaci Fraunhofer IPA. „Protože pak se malé vodní kapky, ve kterých může být virus, rychleji odpařují a déle zůstávají ve vzduchu,“ doplňuje profesor Dr. Gunnar Grün, zástupce ředitele Fraunhoferova Institutu pro stavební fyziku IBP.

Protože trvalé nebo časté větrání není jen v chladném období možné, je třeba stávající ventilační a čisticí zařízení upravit a nově konstruovat jinak. Ale jak jinak? A jak přesně ovlivňují stávající ventilační systémy bez klimatické techniky šíření SARS-CoV-2? To chce nyní zjistit výzkumný tým v rámci společné studie.

Dezinfekce filtrů

Výzkumníci si chtějí udělat přehled: Jaké pevně instalované nebo mobilní ventilační přístroje jsou na trhu dostupné? Jak ovlivňují virusovou zátěž, částice, hlučnost a komfort v uzavřených prostorách? „Naším zájmem jsou samozřejmě také udržitelné aspekty, jako je praktické použití, údržba a spotřeba energie těchto zařízení,“ říká profesor Grün. Teoretické úvahy nejprve vyústí v simulace a následně v praktické testy. Výzkumný tým chce s těmito zařízeními v čistícím prostoru Fraunhofer IPA, v laboratořích Fraunhofer IBP a IGB nebo přímo tam, kde jsou již instalována, provádět pokusy, například v zasedacích a konferenčních místnostech nebo pracovních prostorách. Tam budou spolu s výrobci simulovat různé scénáře a hodnotit, jak ovlivňují rozptyl aerosolu v místnosti. Rychle tak lze získat spolehlivé poznatky.

Na závěr budou předloženy konkrétní návrhy, jak je třeba ventilační systémy vylepšit nebo upravit, aby co nejvíce zabránily šíření SARS-CoV-2. Jedno je však již nyní jasné: „Když ventilační systémy filtrují patogeny z vnitřních prostor, jsou jejich filtry zatíženy viry,“ upozorňuje vedoucí studie Gommel. „Filtry lze například ozářit ultrafialovým světlem, čímž se viry inaktivují. Protože je však toto UV záření škodlivé pro lidské oko a kůži, musí být ozáření prováděno v uzavřeném krytu nebo prostoru, který je před tím chráněn.“

Testy s modelovými viry ukazují účinnost technologií čištění vzduchu

Paralelně se studií zřizují Gommel, Grün a jejich kolegyně profesorka Dr. Susanne Bailer z Fraunhoferova institutu pro mezifázové a biotechnologické techniky IGB poradenské centrum pro zdravý vzduch v místnostech. Slouží malým a středním podnikům z Bádenska-Württemberska jako kontaktní místo pro všechny otázky týkající se uspořádání větrání v době pandemie. Zejména pro výrobce budou zřízeny vhodné zkušební stanice, aby mohli zkoumat účinnost technologií na čištění vzduchu. „Abychom mohli co nejvíce spolehlivě formulovat závěry, pracujeme s tzv. náhradními viry. Tyto modelové viry používané při praktických testech jsou velmi podobné novým koronavirům, ale jsou neškodné pro člověka i životní prostředí,“ vysvětluje odbornice na viry Bailer. „Analyzováním virů před a po opatřeních na čištění vzduchu z hlediska jejich aktivity a množství lze odvodit potřebné úpravy ventilačních systémů nebo inaktivace virů.“ Aby mohli pokrýt i informační potřeby dodavatelů a výrobců ventilačních a čisticích zařízení, sdílejí vědci své zkušenosti z poradenské praxe s těmito firmami.

Aerosoly jsou nebezpečné i v jiných oblastech života

Iniciativa Healthy Air trvá jeden rok a je financována částkou 2,7 milionu eur. Na začátku se 3. března 2021 uskuteční bezplatná online akce „Meet (y)our experts“ na téma čištění vzduchu (viz informační box). Zúčastnění vědci představí své poradenské centrum a vysvětlí, jak se mohou firmy zapojit. V pozdějších podobných webinářích bude výzkumný tým informovat o nově získaných poznatcích.

Výsledky studií, které mají být k dispozici na začátku roku 2022, by mohly sloužit jako základ pro další výzkumy. Aerosoly jsou totiž i jako přenašeče jiných infekčních virů a v jiných oblastech života vážným problémem: od znečištění ovzduší prachem a oxidy dusíku ve velkých německých městech, přes toxické výpary v kabinách letadel a výpary z materiálů v budovách, až po toxické nebo vodivěné částice, které narušují výrobu bateriových článků. Na základě dalších studií by průmysl v budoucnu mohl vyvíjet účinná a cenově dostupná ventilační a zařízení na čištění vzduchu pro široké použití.