We gebruiken cookies om uw ervaring te verbeteren. Door verder te bladeren op deze site gaat u akkoord met ons gebruik van cookies. Meer informatie.

Hoe kunnen virussen effectief uit de binnenlucht worden verwijderd? Deze vraag wordt nu belangrijker naarmate de herfst nadert. Een efficiënte luchtzuivering binnenshuis is essentieel, vooral in scholen. In het AVATOR-project onderzoeken en optimaliseren Fraunhofer-onderzoekers verschillende filter- en luchtzuiveringstechnieken.

In alle Duitse deelstaten is de school weer in volle gang - met volle klassen. Kinderen en jongeren zitten dicht bij elkaar in klaslokalen, velen van hen zijn vanwege hun jonge leeftijd niet gevaccineerd. In een poging om het risico op infectie te minimaliseren, promoten deelstaatregeringen en ministeries van onderwijs de aanschaf van luchtreinigers voor binnen.

Maar wat kunnen de verschillende technieken voor binnenluchtzuivering eigenlijk bereiken? Onder leiding van het Fraunhofer Institute for Building Physics IBP bestuderen onderzoekers van in totaal 15 Fraunhofer-instituten en -instellingen dit in het AVATOR-project, een afkorting voor "Anti-Virus Aerosol: Testing, Operation, Reduction". Ook onderzoeken en optimaliseren ze nieuwe luchtzuiveringstechnieken die nog niet op de markt verkrijgbaar zijn.

De meest gebruikelijke methode om binnenlucht te zuiveren wordt uitgevoerd door middel van klassieke binnenluchtfilters. Ze zuigen de lucht aan door een filtervlies, houden zo de virussen vast en geven de gezuiverde lucht weer vrij in de ruimte. Simulaties van Fraunhofer EMI laten zien hoe dergelijke apparaten effectief kunnen worden gebruikt, waarbij een klaslokaal als voorbeeld wordt gebruikt: met een goed afgestelde luchtuitwisseling en geschikte positionering kan de aerosolconcentratie na 10-15 minuten gebruik met ongeveer de helft worden verminderd.

De simulaties laten ook zien dat de aerosolconcentratie afhankelijk is van de specifieke omgevingsomstandigheden en dat de concentratie niet voor alle posities in de klas hetzelfde is. Voor een nog betere manier om de binnenlucht te zuiveren van de aerosolen die tijdens het ademen worden uitgestoten, vooral van hun virale lading, hebben de onderzoekers van Fraunhofer LBF en IAP de synthetische stoffen die worden gebruikt voor de productie van fleece uitgerust met additieven.

Het filtereffect van de vliesjes is gebaseerd op drie verschillende mechanismen. Deze oppervlakte-effecten zijn precies wat de wetenschappers veranderen door additieven te gebruiken om de kleinste deeltjes efficiënter te filteren. Grote deeltjes kunnen niet door het vlies en worden eruit gefilterd. Kleinere deeltjes worden afgeremd en komen door traagheid vast te zitten in het vliesmateriaal."

Dr. Gunnar Grün, professor en adjunct-directeur van het Fraunhofer Instituut voor grensvlaktechniek en biotechnologie

De polaire additieven beïnvloeden de filterprestaties met betrekking tot de kleinste deeltjes die door oppervlakte-effecten aan het filtermateriaal hechten.

Grün is ook het hoofd van het AVATOR-project

De algehele filterprestatie wordt bepaald door de deeltjesgrootte die het minst wordt afgescheiden. Aangezien dit meestal zeer kleine deeltjes zijn (ongeveer 200 - 300 µm), kan de filterefficiëntie verder worden verhoogd door deze coating. Hoewel er al benaderingen zijn om de filterprestaties met additieven te verbeteren, zijn de op deze manier geoptimaliseerde filtervliezen ontworpen voor de typische op olie gebaseerde testaerosolen. De aerosolen die mensen bij het ademen in de lucht afgeven, zijn echter op waterbasis en gedragen zich daarom anders.

"Vooral voor deze bio-aerosols hebben we de efficiëntie kunnen verhogen", zegt Grün. De onderzoekers van Fraunhofer IMM maken met liposomen geschikte testaerosolen op waterbasis. Ook hebben ze een apparaat ontwikkeld voor de optische detectie van virusdeeltjes in de binnenlucht.

Hoewel binnenluchtfilters goed werken in klaslokalen en vergelijkbare plaatsen, bereiken ze hun grenzen, vooral met betrekking tot retrofits, in omgevingen zoals koude en vochtige koelruimten of slachthuizen, bijvoorbeeld. Om extra luchtweerstand in het systeem te voorkomen, zijn luchtzuiveringssystemen op basis van lage temperatuur plasma, die virussen uit de lucht verwijderen, een goede oplossing.

In deze luchtzuiveringssystemen blijven de virussen niet vastzitten aan filtervliesjes, maar worden ze in het plasmaapparaat gedeactiveerd en op elektroden gescheiden. Ook hier hebben de Fraunhofer-onderzoekers verbeteringen kunnen realiseren in het AVATOR-project. "Onze collega's van Fraun-hofer IPM hebben zelfreinigende elektroden ontwikkeld op basis van de technologie van een industriële partner uit de automobielsector. Zo is het gebruikelijke reinigingsproces niet meer nodig", legt Grün uit.

Binnenluchtfilters en plasma verwijderen de virussen uit de binnenlucht. Met de "virusgrill" hebben de onderzoekers gekozen voor een heel andere aanpak om infecties te voorkomen: door de lucht te verhitten tot boven de 90 graden Celsius worden de virussen onschadelijk gemaakt. Hoewel de virussen in de lucht blijven, kunnen ze zich niet meer vermenigvuldigen. Ze zijn geïnactiveerd en kunnen geen invloed meer hebben op mensen. Fraunhofer IFAM in Dresden heeft al aangetoond dat dit principe werkt. De zeer hoge warmteterugwinning maakt een energiezuinige werking van het luchtzuiveringssysteem mogelijk en minimaliseert de warmtetoevoer naar de ruimte, wat vooral belangrijk is in klaslokalen, kantoren en andere niet-geklimatiseerde ruimten. Momenteel ontwikkelen de wetenschappers het apparaat verder, met bijzondere aandacht voor miniaturisatie.

In samenwerking met een schuimfabrikant hebben Fraunhofer ICT en Fraunhofer IBP een aanpak ontwikkeld die vooral effectief is in kantoortuinen. Ze gebruiken geluidsabsorberende wanden om de virale lading uit de lucht te verwijderen en het risico op infectie te minimaliseren. "Het volledige oppervlak van het schuim is bedekt met een antimicrobiële zilververbinding. Zo kan een hoge mate van virusinactivatie worden bereikt tijdens de luchtstroom", vat Grün samen. Er bestaat al een demonstrator. Ook wordt rekening gehouden met de geluidsabsorberende functie: vooral binnen het bereik van de menselijke spraak, dus rond de 1000 tot 4000 hertz, zorgen deze wanden voor een hoge geluidsabsorptie.

Wanneer niet-bezette kamers moeten worden schoongemaakt, worden viruciden gebruikt. Deze gevaarlijke stoffen moeten echter meestal naar de locatie worden vervoerd en worden opgeslagen totdat ze worden gebruikt. Onderzoekers van Fraunhofer IMM hebben daarom een ​​praktischer alternatief ontwikkeld: een mobiele reactor die het virusdodende peroxydicarbonaat maakt uit een onschadelijke natriumcarbonaatoplossing. Het virus zelf ontleedt in ongevaarlijke componenten. De reactor werkt al en de toxiciteitstesten worden momenteel uitgevoerd bij Fraunhofer ITEM, waarbij wordt gekeken naar de intensiteit van het effect van het virucide op micro-organismen en of er sprake is van kritische blootstelling aan mens en milieu als gevolg van het gebruik ervan.

Of het nu klassieke kamerluchtfilters, virusroosters of scheidingswanden zijn: de zuiveringstechnieken voor binnenlucht moeten grondig worden gevalideerd op het gebied van efficiëntie. Bij deze validatie zijn drie Fraunhofer-instituten betrokken: Fraunhofer ITEM, Fraunhofer IBP en Fraunhofer IGB.

Niet-pathogene virussen die onschadelijk zijn voor de mens, maar qua grootte, omhullende structuur en RNA-streng vergelijkbaar zijn met de SARS-CoV-2-virussen, worden verneveld en dienen als testaerosolen voor de verschillende zuiveringstechnieken. Deze zogenaamde surrogaatvirussen worden op schaal geproduceerd, gezuiverd en vervolgens geformuleerd als testaerosolen verneveld voor de verschillende zuiveringstechnieken. Om te bepalen hoe effectief de nieuwe inactiveringsmethoden zijn, analyseren de onderzoekers de besmettelijkheid en vergelijken ze het totale aantal virussen voor en na inactivatie.

Fraunhofer Instituut voor grensvlaktechniek en biotechnologie IGB

Tags: Biotechnologie, Ademhaling, Kinderen, Koud, Samenstelling, Desinfectie, Onderwijs, warmte, Liposomen, Deeltjesgrootte, RNA, SARS, SARS-CoV-2, Spraak, Sterilisatie, Virus

In dit interview spreekt News-Medical met Dr. Jeffrey Rathmell over zijn recente onderzoek naar de invloed van metabole routes op de immuunfunctie.

In dit interview praat News-Medical met Sarah Phillips over nieuw onderzoek naar hoe tweetalige hersenen verschillende talen verwerken.

Professor Gilberto Gonzalez bespreekt het gebruik van een algemene beeldvormingstechniek om te beslissen over de beste behandelingskuur voor patiënten met een beroerte met een grote vaatocclusie.

News-Medical.Net levert deze medische informatiedienst in overeenstemming met deze voorwaarden. Houd er rekening mee dat medische informatie op deze website is bedoeld ter ondersteuning, niet ter vervanging van de relatie tussen patiënt en arts/arts en het medisch advies dat zij kunnen geven.

Deze site voldoet aan de HONcode-standaard voor betrouwbare gezondheidsinformatie: controleer hier.

News-Medical.net - Een AZoNetwork-site

Eigendom van en beheerd door AZoNetwork, © 2000-2021