Respira profondamente, nonostante il Corona

Con un test di attività virale, i ricercatori Fraunhofer verificano se l'aria filtrata dagli impianti di ventilazione contenga ancora virus infettivi e quindi trasmissibili. © Fraunhofer IGB

Le apparecchiature di ventilazione e di purificazione dell'aria possono proteggere dal Covid-19? Come devono essere progettate? E come devono essere strutturati i concetti di igiene e ventilazione per ridurre il trasporto del virus attraverso gli aerosol? Risposte a queste domande vengono fornite da un team di ricerca degli istituti Fraunhofer IBP, IGB e IPA in un nuovo centro di consulenza per l'aria sana.

Nel dicembre 2020, il Ministero dell'Economia, del Lavoro e della Costruzione abitativa del Baden-Württemberg ha deciso l'Healthy Air Initiative, un programma integrato di consulenza e ricerca. «Soprattutto le piccole e medie imprese hanno un elevato bisogno di consulenza sulla prevenzione degli aerosol durante la pandemia attuale. Con l'Healthy Air Initiative vogliamo mostrare alle nostre aziende soluzioni scientificamente fondate e pratiche per la ventilazione degli ambienti e la prevenzione degli aerosol», afferma la ministra Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut.

Per questo motivo, i tre istituti Fraunhofer di Stoccarda, IBP, IGB e IPA, hanno istituito il centro di consulenza congiunto per l'aria sana. In esso aiutano le piccole e medie imprese del Baden-Württemberg nell'implementazione di concetti di ventilazione. Insieme ai produttori, gestiscono ambienti di prova e conducono test di efficacia delle tecnologie di purificazione dell'aria. Inoltre, in uno studio si verifica come le unità di ventilazione mobili e fisse influenzino la diffusione degli aerosol infettivi SARS-CoV-2.

Indagini sulla retrofit e sulla nuova progettazione di sistemi di ventilazione

Originariamente, i sistemi di ventilazione e di purificazione dell'aria erano stati sviluppati per filtrare polvere e aria viziata dagli ambienti interni e aspirare aria fresca dall'esterno. Per molto tempo, nessuno si è preoccupato di come influenzassero la diffusione dei virus. Poi è arrivato il Covid e da allora è chiaro: i sistemi di ventilazione, combinati con la tecnologia climatica, possono favorire la diffusione di SARS-CoV-2 in ambienti chiusi. «Più l'aria è fredda e secca, più facilmente si diffonde il virus», dice il Dr. Udo Gommel, responsabile del settore Automazione e Tecnologia della Purezza presso l'Istituto Fraunhofer per la produzione e l'automazione IPA. «Perché in questo modo le minuscole gocce d'acqua in cui può essere contenuto il virus evaporano più rapidamente e rimangono in sospensione più a lungo nella stanza», aggiunge il Prof. Dr. Gunnar Grün, vice direttore dell'Istituto Fraunhofer per la fisica edilizia IBP.

Poiché l'aerazione continua o frequente non è un'opzione praticabile solo durante i mesi freddi, i sistemi di ventilazione e di purificazione dell'aria esistenti devono essere retrofit e riprogettati in modo diverso. Ma come? E come influenzano i sistemi di ventilazione esistenti senza tecnologia climatica la diffusione di SARS-CoV-2? Questo è ciò che il team di ricerca vuole scoprire con uno studio congiunto.

Decontaminazione dei filtri

Gli scienziati vogliono ottenere una panoramica: quali dispositivi di ventilazione fissi o mobili sono disponibili sul mercato? Come influenzano il carico virale, le particelle, il livello di rumore e il comfort negli ambienti chiusi? «Naturalmente, ci interessa anche degli aspetti sostenibili, come l'applicazione pratica, la manutenzione e il consumo energetico dei dispositivi», afferma il Prof. Grün. Le considerazioni teoriche si traducono inizialmente in simulazioni e successivamente in test pratici. Il team di ricerca intende condurre esperimenti con le apparecchiature nel laboratorio di camere bianche dell'Istituto Fraunhofer IPA, nei laboratori di Fraunhofer IBP e IGB o semplicemente dove sono già installate, ad esempio in sale riunioni, sale conferenze o ambienti di lavoro. Lì, insieme ai produttori di sistemi di ventilazione e di purificazione dell'aria, simuleranno vari scenari e valuteranno come influenzano la distribuzione degli aerosol nella stanza. In questo modo, si possono ottenere rapidamente risultati affidabili.

Alla fine, saranno proposte concrete su come migliorare o retrofitare i sistemi di ventilazione affinché possano ridurre al minimo la diffusione di SARS-CoV-2. Tuttavia, una cosa è già chiara: «Quando i sistemi di ventilazione filtrano i patogeni dagli ambienti interni, i loro filtri sono contaminati da virus», osserva il responsabile dello studio Gommel. «Pertanto, i filtri possono essere irradiati con luce ultravioletta, inattivando così i virus. Poiché questa radiazione UV è dannosa per gli occhi e la pelle umana, l'irradiazione deve avvenire in modo schermato all’interno di un involucro o di un'area appositamente progettata.»

Test con virus modello dimostrano l'efficacia delle tecnologie di purificazione dell'aria

Parallelamente allo studio, Gommel, Grün e la collega Prof.ssa Dr.ssa Susanne Bailer dell'Istituto Fraunhofer per le tecnologie delle superfici e dei bio-processi IGB stanno allestendo il centro di consulenza per l'aria sana. Serve le piccole e medie imprese del Baden-Württemberg come punto di riferimento per tutte le domande sulla configurazione della ventilazione in tempi di pandemia. In particolare, per i produttori, verranno allestiti impianti di prova adeguati per verificare l'efficacia delle tecnologie di purificazione dell'aria. «Per poter formulare affermazioni il più possibile affidabili, utilizziamo virus surrogati. Questi virus modello, impiegati nei test pratici, sono molto simili ai coronavirus di nuova generazione, ma innocui per l'uomo e l'ambiente», spiega l'esperta di virus Bailer. «Analizzando la loro attività e quantità prima e dopo le misure di purificazione dell'aria, possiamo trarre conclusioni sugli eventuali adattamenti necessari ai sistemi di ventilazione o sui passaggi di inattivazione.» Per rispondere anche alle esigenze informative di fornitori e produttori di sistemi di ventilazione e purificazione dell'aria, i ricercatori condividono le loro esperienze pratiche di consulenza con queste aziende.

Aerosol pericolosi anche in altri ambiti della vita

L'Healthy Air Initiative dura un anno ed è finanziata con 2,7 milioni di euro. All'inizio, il 3 marzo 2021, si terrà l'evento online gratuito «Meet (y)our experts» sul tema della purificazione dell'aria (vedi box informativo). In questa occasione, gli scienziati coinvolti presenteranno il loro centro di consulenza e spiegheranno come le aziende possano partecipare. In webinar successivi, il team di ricerca riferirà sui nuovi risultati ottenuti.

I risultati dello studio, previsti per l'inizio del 2022, potrebbero costituire la base per ulteriori approfondimenti. Infatti, anche come vettori di altri virus infettivi e in altri ambiti della vita, gli aerosol rappresentano un problema serio: dall'inquinamento atmosferico causato da particolato fine e ossidi di azoto in molte grandi città tedesche, alle emissioni tossiche nelle cabine degli aerei e agli sfiati di materiali negli edifici, fino a particelle tossiche o conduttive che disturbano la produzione di celle delle batterie. Basandosi su studi approfonditi, l'industria potrà in futuro sviluppare sistemi di ventilazione e di purificazione dell'aria efficaci e a basso costo per molteplici applicazioni.