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Viren in der Raumluft: neue Reinigungstechnologien

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Autor: Hildegard Lyko

Viren in der Raumluft: neue Reinigungstechnologien
Numerische Simulation der Aerosolausbreitung in einem Klassenzimmer: Eine infizierte Person sitzt in der vorderen rechten Ecke des Klassenzimmers. (© Fraunghofer EMI)

Wie lässt sich die Luft in Innenräumen effektiv von Viren befreien? Diese Frage wird nun im Herbst wieder wichtiger, vor allem für Schulen ist eine sinnvolle Luftreinigung essenziell. Im Projekt AVATOR untersuchen und optimieren Fraunhofer-Forschende verschiedene Filter- und Luftreinigungstechnologien.

In allen deutschen Bundesländern ist die Schule wieder in vollem Gange – mit gesamter Klassenstärke. Kinder und Jugendliche sitzen dicht gedrängt in den Klassenzimmern, viele von ihnen aufgrund ihres jungen Alters ungeimpft. Um das Ansteckungsrisiko zu minimieren, fördern Landesregierungen und Kultusministerien die Anschaffung von Raumfluftreinigern. Doch was können die verschiedenen Technologien zur Raumluftreinigung tatsächlich leisten? Das beleuchten Forscher*innen aus insgesamt 15 Fraunhofer-Instituten und Einrichtungen unter der Federführung des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP im Fraunhofer-Projekt AVATOR, kurz für »Anti-Virus-Aerosol: Testing, Operation, Reduction«. Sie untersuchen und optimieren dabei auch neue Reinigungstechnologien, die bisher noch nicht auf dem Markt sind.

 

»Virusgrill«: Übertemperatursterilisation

Das Prinzip Virusgrill Apparatur zur thermischen Inaktivierung Aerosolgetragener Viren. (© Fraunhofer IFAM)

Raumluftfilter und Plasma entfernen die Viren aus der Raumluft. Einen gänzlich anderen Ansatz, um Ansteckungen zu vermeiden, wählen die Forschenden mit dem »Virusgrill«: Sie erhitzen die Luft auf über 90 Grad Celsius und machen die Viren somit unschädlich. Zwar verbleiben die Viren in der Luft, können sich allerdings nicht mehr vermehren – sie sind inaktiviert – und können den Menschen somit auch nichts mehr anhaben. Das Fraunhofer IFAM in Dresden konnte bereits zeigen, dass das Prinzip funktioniert. Durch die sehr hohe Wärmerückgewinnung wird ein energieeffizienter Betrieb der Luftreinigung ermöglicht und die Wärmezufuhr an den Raum minimiert. Dies ist insbesondere in Klassenzimmern, Büros und anderen nicht klimatisierten Räumen wichtig. Derzeit entwickeln die Wissenschaftler*innen die Apparatur weiter. Insbesondere die Miniaturisierung steht auf der Agenda.

 

 

Büroraumteiler

Einen Ansatz, der insbesondere in Großraumbüros zum Tragen kommt, haben Fraunhofer ICT und Fraunhofer IBP mit einem Produzenten von Schaumstoffen entwickelt. Sie nutzen schallabsorbierende Raumteiler, um die Luft von ihrer Virenlast zu befreien und die Ansteckungsgefahr zu minimieren. »Die gesamte Oberfläche des Schaumstoffs wird mit einem antimikrobiellen Silbercompound beschichtet – so können wir bei Durchströmung eine hohe Vireninaktivierung erreichen«, fasst Grün zusammen. Einen Demonstrator gibt es bereits. Dabei kommt auch die schallschluckende Funktion nicht zu kurz: Insbesondere im Bereich der menschlichen Sprache, also bei etwa 1000 bis 4000 Hertz, besteht eine hohe Schallabsorption.

 

Viruzid zur Raumdesinfektion

Sollen Räumlichkeiten, die nicht belegt sind, gereinigt werden, kommen Viruzide zum Einsatz. Allerdings müssen diese Gefahrstoffe üblicherweise zum Einsatzort transportiert und bis zu ihrer Verwendung gelagert werden. Die Forscher*innen des Fraunhofer IMM haben daher eine praktischere Alternative entwickelt: einen mobilen Reaktor, der das Viruzid Peroxodicarbonat aus einer harmlosem Natriumcarbonat-Lösung herstellt. Das Viruzid selbst zerfällt in ebenfalls harmlose Produkte. Der Reaktor funktioniert bereits, am Fraunhofer ITEM werden derzeit die Toxizitätsversuche durchgeführt – also untersucht, wie intensiv die Wirkung des Viruzids auf Mikroorganismen ist und ob eine kritische Belastung für Mensch und Umwelt aus der Anwendung resultiert.

Mobile Reaktoranlage für den Vor-Ort-Einsatz. (© Fraunhofer IMM)kritische Belastung für Mensch und Umwelt aus der Anwendung resultiert.

Validierung der Technologien mit Virusnachweis

Seien es klassische Raumluftfilter, seien es Virusgrill oder Raumteiler: Die Reinigungstechnologien müssen genauestens auf ihre Effizienz überprüft werden. Mit dieser Validierung beschäftigen sich drei Fraunhofer-Institute: das Fraunhofer ITEM, das Fraunhofer IBP und das Fraunhofer IGB. Dort werden für Menschen ungefährliche, nicht pathogene Viren vernebelt, die den SARS-CoV-2-Viren allerdings hinsichtlich Größe, umhüllender Struktur und RNA-Strang ähneln. Diese sogenannten Surrogatviren werden skaliert produziert und gereinigt, als Testaerosole formuliert und als solche für die verschiedenen Reinigungstechnologien vernebelt. Um zu überprüfen, wie effektiv die neuen Inaktivierungsverfahren sind, analysieren die Forscher*innen die Infektiosität und vergleichen die Gesamtzahl der Viren vor und nach der Inaktivierung.

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