Covid 19

Aktuelle Lüftungsrichtlinien nicht ausreichend im Kampf gegen Corona

Kleine Atempartikel in der Luft spielen eine Rolle bei der Verbreitung des Coronavirus. Das macht eine gute Belüftung unabdingbar. Professor Philomena Bluyssen erforscht in ihrem SenseLab Aerosole in Innenräumen und wie wir uns am besten davor schützen können.

Einer der Forschungsräume im SenseLab ist als Klassenzimmer in der Eineinhalb-Meter-Gesellschaft konzipiert, mit Tischen in gutem Abstand zueinander. Auf einem Bildschirm im vorderen Bereich des Klassenzimmers erscheinen Bilder eines von kleinen Partikeln umgebenen Kopfes. Es ist die Leiterin der Raumklima-Professorin Philomena Bluyssen, die die Forschung zu Corona und Lüftung leitet. Sie sitzt an einem der Tische und ist ihre eigene Testperson. Nicht, weil das Experiment Risiken birgt – es werden unschuldige Seifenblasen verwendet –, sondern weil in diesem Labor Abstand wichtig bleibt.

Abstand halten ist neben der Händehygiene eine der tragenden Säulen im Kampf gegen die Ausbreitung des Coronavirus. Immerhin gehen WHO und RIVM davon aus, dass das Virus auf zwei Wegen verbreitet wird: über Speicheltröpfchen, die Infizierte beim Husten oder Niesen verbreiten, und über kontaminierte Oberflächen, die man mit den Händen berührt. Professor Bluyssen und viele andere Wissenschaftler sind jedoch überzeugt, dass es einen wichtigen dritten Infektionsweg gibt: über mikroskopisch kleine Speicheltröpfchen, Aerosole, die lange in der Luft verbleiben können. „Wir wissen aus früheren Forschungen zu den MERS- und SARS-Viren, dass Aerosole eine Rolle spielen“, sagt sie. "Solange wir uns nicht sicher sind, ob dies bei COVID-19 nicht der Fall ist, sollten wir zumindest darauf achten, das Risiko so gering wie möglich zu halten."
Bluyssen gehörte bereits im April zu einer Gruppe von 36 Wissenschaftlern aus aller Welt, die versuchten, die WHO von der Gefahr dieses dritten Infektionswegs zu überzeugen. Bluyssen ist auch einer von 239 Unterzeichnern eines zweiten offenen Briefes an die WHO, der am 4. Juli veröffentlicht wurde. Die Nachricht scheint langsam anzukommen. Woher kommt dieser blinde Fleck? „Einerseits, weil die WHO wie die niederländische OMT hauptsächlich aus Ärzten besteht. Sie betrachten Situationen wie Intubationen oder Operationen, bei denen Viruspartikel freigesetzt werden; sie verstehen die damit verbundenen Risiken. Das sind einfach keine Physiker, die den Transport von Partikeln verstehen, oder Ingenieure, die ein Gespür für Lüftungssysteme haben“, erklärt Bluyssen. „Andererseits, wenn die WHO anerkennt, dass dieses Risiko besteht, bedeutet dies ziemlich viel für Länder, in denen sie nicht über die Ressourcen für eine angemessene Belüftung verfügen.“

Das Blatt wendet sich nun auf europäischer Ebene. Das Europäische Zentrum für die Prävention und die Kontrolle von Krankheiten (ECDC) hat Ende Juni einen Bericht veröffentlicht, in dem er die Arbeiten zur Belüftung in Innenräumen berät. Deutschland und Belgien machen unter anderem mit, aber das RIVM und das OMT sind in unserem Land noch sehr zurückhaltend. „Sie behaupten, dass unsere aktuellen Lüftungsrichtlinien, wie sie im Baubeschluss enthalten sind, ausreichend sind. Das zeigt, dass sie sich nicht wirklich mit der Materie beschäftigt haben: Diese Richtlinien sind Mindestwerte basierend auf CO2-Konzentrationen aus der Ausatmung der anwesenden Personen, haben aber nichts mit Gesundheit zu tun.“ Bluyssen sollte es wissen. Schließlich untersucht sie seit Jahren den Zusammenhang zwischen Raumluftqualität und Gesundheit, einschließlich der Risiken schlechter Belüftung und des Vorhandenseins von Giftstoffen wie Formaldehyd aus Farben und Möbeln.

Umstritten

Seit dem Ausbruch des Coronavirus konzentriert sie sich auf die Ausbreitung von Aerosolen in Innenräumen und die Maßnahmen, die Sie ergreifen können, um diese Ausbreitung zu minimieren. An der TU Delft tut sie dies gemeinsam mit Professor Fulvio Scarano (Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik). Darüber hinaus mit einer Gruppe von 36 Wissenschaftlern und einer Gruppe, die sich Beyond 1.5m Science nennt (Christophe Hermans vom NLR/DNW, Henk Jan Holterman von der Universität Wageningen, Paul Scheepers von Radboudumc und Atze Boerstra von BBA Indoor Environment). Mit ihrer Recherche will sie sichtbar machen, wie diese Verbreitung abläuft und damit die Skeptiker überzeugen. „Als wir anfingen, war es sehr umstritten, etwas über die Luftübertragung zu sagen. Darüber sollten wir nicht reden, denn die OMT und RIVM standen absolut nicht dahinter“, sagt sie. Wenige Monate später war ein Teil seiner Mission abgeschlossen: Die Bilder aus den Experimenten im SenseLab zeigen deutlich, wie kleine Partikel aus der Luft, die wir ausatmen, viel weiter als eineinhalb Meter reisen können.

Hinter den Kulissen

Die notwendigen Instrumente für die Experimente konnten mit einer Spende aus dem COVID-19 Response Fund der TU Delft erworben werden. Für diese Ausrüstung suchte Bluyssen die Zusammenarbeit mit dem Aerodynamik-Professor Fulvio Scarano, der eine Möglichkeit entwickelte, Luftbewegungen in Windkanälen mit Seifenblasen sichtbar zu machen. Hinter den Kulissen des Experimentalklassenzimmers zeigt Bluyssen die Forschungsinstallation. Neben einem solchen Seifenblasenmacher aus dem Windkanal nutzt sie auch einen der Ventilatoren, die an der Fakultät 3mE entwickelt wurden. Luft und Blasen werden gemeinsam in den Raum eingeführt und durch den Kopf einer Schaufensterpuppe „ausgeatmet“. Mit Hilfe der richtigen Beleuchtung werden diese „Atempartikel“ vor dem Hintergrund der schwarzen Raumwände sichtbar. Eine Kamera nimmt etwa 1000 Bilder pro Minute auf.
Während der Forschung werden die Partikelströme über die Zeit und mit unterschiedlichen Lüftungsformen visualisiert: mit Hoch- und Niederlüftung, Misch- und Quelllüftung, geöffneten Fenstern oder gar keiner Lüftung. „Wir untersuchen den Einfluss auf die Dichte der Partikel über die Zeit. Wenn Sie überhaupt keine Belüftung haben, bauen sie sich immer wieder auf, wie wir gesehen haben. Wenn Sie sich also mit einer infizierten Person in einem schlecht belüfteten Raum aufhalten, werden Sie wahrscheinlich eine solche Konzentration an Viruspartikeln bekommen, dass es eine Gefahr darstellt“, sagt Bluyssen.

Auch die Art und Weise, wie man lüftet, kann eine Rolle spielen: „Wir untersuchen jetzt auch genau, wie diese Luftströme verlaufen. Denn wenn die Luft in einem geschlossenen Raum beim Lüften an anderen Infizierten vorbeigeht, dann ist man genauso weit von zu Hause entfernt. Sie müssen also genau hinschauen, wie Sie die Luft ablassen. Diese Kontaminationsmethode wurde jedenfalls im Januar in einem Restaurant in Guangzhou an acht Personen demonstriert, die nebeneinander an Tischen saßen. Beim Einsatz von Ventilatoren kann man auf die gleiche Weise kontaminierte Luft in einem Raum mit mehreren Personen verteilen, wovor das RIVM während der Hitze Ende Juni gewarnt hat.

Mischen oder verdrängen?

Bei der Mischlüftung kommt Frischluft aus der Decke und die Luft wird an anderer Stelle im Raum abgesaugt. Bei der Quelllüftung kommt die Frischluft von unten, wird durch die Körperwärme der im Raum anwesenden Personen erwärmt und dann oben aus dem Raum abgesaugt. Bluyssen kann noch nicht sagen, was die beste Belüftung ist. „Grundsätzlich ist Quelllüftung besser, aber wenn aus den schwereren Tröpfchen Wassermoleküle verdunsten, könnten sie schweben und beim nächsten Menschen landen. Dann würde eine Mischlüftung mit den richtigen Luftströmen gut funktionieren. Das wollen wir weiter untersuchen.“
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Einer der Forschungsräume im SenseLab ist als Klassenzimmer in der Eineinhalb-Meter-Gesellschaft konzipiert, mit Tischen in gutem Abstand zueinander. Auf einem Bildschirm im vorderen Bereich des Klassenzimmers erscheinen Bilder eines von kleinen Partikeln umgebenen Kopfes. Es ist die Leiterin der Raumklima-Professorin Philomena Bluyssen, die die Forschung zu Corona und Lüftung leitet. Sie sitzt an einem der Tische und ist ihre eigene Testperson. Nicht, weil das Experiment Risiken birgt – es werden unschuldige Seifenblasen verwendet –, sondern weil in diesem Labor Abstand wichtig bleibt.
Abstand halten ist neben der Händehygiene eine der tragenden Säulen im Kampf gegen die Ausbreitung des Coronavirus. Immerhin gehen WHO und RIVM davon aus, dass das Virus auf zwei Wegen verbreitet wird: über Speicheltröpfchen, die Infizierte beim Husten oder Niesen verbreiten, und über kontaminierte Oberflächen, die man mit den Händen berührt. Professor Bluyssen und viele andere Wissenschaftler sind jedoch überzeugt, dass es einen wichtigen dritten Infektionsweg gibt: über mikroskopisch kleine Speicheltröpfchen, Aerosole, die lange in der Luft verbleiben können. „Wir wissen aus früheren Forschungen zu den MERS- und SARS-Viren, dass Aerosole eine Rolle spielen“, sagt sie. "Solange wir uns nicht sicher sind, ob dies bei COVID-19 nicht der Fall ist, sollten wir zumindest darauf achten, das Risiko so gering wie möglich zu halten."
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Webseite: TU Delft

Bluyssen und ihre Kollegen haben bereits eine Reihe von Empfehlungen abgegeben, auch in dieser Studie. Idealerweise möchten sie in ihren Ratschlägen auch berücksichtigen, wie viel Lebendvirus in einem Aerosol enthalten sein kann. Ein Zuschussantrag für eine solche Studie wird unter anderem in Zusammenarbeit mit einem Epidemiologen und einem Virologen gestellt. „Der Nachweis des Coronavirus in Aerosolen war bisher schwierig, denn wenn man als Forscher aufgenommen wird, kann man es nicht mehr in der Luft messen“, erklärt Bluyssen. „Aber Partikel, die nicht entfernt wurden, fallen irgendwann irgendwo aus. Wir möchten daher in Schulen an Stellen messen, die niemand angefasst hat, zum Beispiel auf Schränken.“

Im Vorgriff darauf wird sie im SenseLab zunächst untersuchen, wo genau Aerosole unter verschiedenen Bedingungen landen. „Wir färben Wasserdampf mit fluoreszierender Farbe ein, um die Partikel mit UV-Licht sichtbar zu machen. Wir werden auch versuchen, Tropfen unterschiedlicher Größe herzustellen und ihnen dann eine Art Schleim hinzuzufügen, der Speichel nachahmt. Auf diese Weise wollen wir sehen, wie sich diese Tropfen bewegen und wo sie schließlich landen.“ Vor kurzem wurden mit der gleichen Methode Tests zur Undichtigkeit von Mundkappen durchgeführt.

Nach Corona

Während ihre reguläre Recherche nun auf Eis gelegt wird, hat diese Zeit auch positive Seiten. „Zum Glück konnte ich mehr tun, als nur das laufende Geschäft von zu Hause aus am Laufen zu halten“, sagt Bluyssen. „Die mediale Aufmerksamkeit macht auch auf mein Thema aufmerksam und die daraus resultierenden neuen Kooperationen sind ebenfalls inspirierend.“ In Kürze wird sie sich auf die Entwicklung eines neuen Forschungsmodells konzentrieren können, um das Raumklima in verschiedenen Szenarien – zum Beispiel Schulen, Büros und Wohnungen – und deren Auswirkungen auf die Bewohner zu verstehen. Auch nach Corona gibt es viele Herausforderungen.