Schwerpunktthemen
Abb. 1: Korrelation zwischen der UV-Empfindlichkeit der DNA lebender Organismen und der Wellenlänge von UVC-Licht. Demnach hat im Bereich von 240 bis 280 nm die DNA eine Spitzenempfindlichkeit bei etwa 265 nm.
4. Mobile Luftreiniger für Innenräume1 4.1 Luftfiltration HEPA-Filter der Klasse 13 oder 14 sind auch in vielen der seit der CoronaPandemie angebotenen Luftreinigern für Innenräume enthalten. In einer Studie des Instituts für Strömungsmechanik und Aerodynamik der Universität der Bundeswehr in München wurde nachgewiesen, dass Raumluftreiniger mit entsprechenden Filtern in der Lage sind die Gefahr einer indirekten Infektion durch Aerosole zu reduzieren. Als Ergebnis wurden folgende Empfehlungen für eine Luftreinigung in Innenräumen aufgestellt: - Luftfiltration mit einem HEPA-Filter der Klasse H14 nach DIN EN 1822-1, - automatische Dekontaminierung der Filter und des Gerätes in bestimmten Zeitabständen erforderlich (z. B. einmal am Tag Erhitzung auf 100 °C über 30 Minuten), - Das Gerät sollte so ausgelegt sein, dass das Luftvolumen des Raums mindestens sechsmal in einer Stunde umgewälzt und gereinigt wird (Luftwechselzahl = 6). Für die Untersuchung wurde das Gerät TAC V+ der Fa. Trotec mit einer Luftdurchsatz von 2100 m³/h verwendet, mit dem die Anforderungen erfüllt wurden. Bei den Geräten muss man jedoch beachten, dass sie nach dem Umluftprinzip arbeiten und zu jedem Zeitpunkt nur einen Bruchteil der Raumluft reinigen. Außerdem entsteht dadurch im Raum eine stetige Luftströmung. Im ungünstigen Fall kann dadurch ein ausgeatmeter Aerosolspray im Raum verteilt werden. Viele Geräte saugen in Bodennähe die 1 In der Rubrik Gasreinigung in dieser Ausgabe werden entsprechende Geräte vorgestellt.
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Abb. 2: Schematische Darstellung der Abluftanlage in einem Klassenraum. © Andrea Koppenborg
Luft an und geben die gereinigte Luft nach oben ab. Hierbei ist es möglich, dass Personen im Ansaugbereich ständig einer erhöhten Aerosolkonzentration ausgesetzt werden. Günstiger ist daher die Ansaugung im Deckenbereich anzuordnen und die gereinigte Luft in Bodennähe auszublasen, so dass ausgeatmetes Aerosol nach oben abgeführt wird. Außerdem sollte eine Kurzschlussströmung verhindert werden, was bedeutet, dass möglichst keine gereinigte Luft sogleich wieder angesaugt wird. Um eine günstige Luftumwälzung in einem Raum und die erforderliche Luftwechselzahl von 6 oder mehr zu erreichen, müssen die Geräte großzügig dimensioniert sein. In diesem Zusammenhang ist jedoch auch die mögliche Geräuschentwicklung zu beachten. Außerdem beeinflussen mobile Luftreiniger, die nur mit einer Aerosolfiltration ausgestattet sind, im Umluftbetrieb nicht die Anreicherung von Kohlendioxid (CO2), Luftfeuchte und ggf. anderen chemischen und geruchsintensiven Substanzen. 4.2 Luftfiltration in Kombination mit Aktivkohleadsorption Einige Geräte kombinieren die Filtration mit einer Adsorptionsstufe mit Aktivkohle (kurz: A-Kohle). Aktivkohle ist ein Adsorbens aus Kohlenstoff mit einer großen inneren Oberfläche (oft im Bereich von 1600 m²/g), das aus verschiedenen kohlenstoffhaltigen Stoffen, wie z. B. Holz, Braunkohle, Kokosnussschalen, hergestellt wird. In der Gasreinigung wird sie hauptsächlich zur Abscheidung von organischen gasförmigen Begleitstoffen eingesetzt. Sie wird in granulierter Form als Schüttungen (Festbett) oder als feine Partikeln in textilen Matten eingesetzt. Auch Matten aus faserförmiger Aktivkohle sind erhältlich. Typische Einsatzgebiete sind die Abscheidung unerwünschter gas-
förmiger Geruchs- und Schadstoffe in Gasen. Entsprechend werden sie oft in Raumluftreinigern mit den Filterstufen kombiniert. Ein Nachweis, dass sie wesentlich zur Abscheidung von Viren beitragen, liegt nicht vor. 4.3 Luftfiltration in Kombination mit einer UV-Bestrahlung Von Vorteil kann es sein, wenn die Filtrationsstufen zusätzlich auch mit einer Luft-Desinfektionseinheit mittels UV-C-Strahlen kombiniert sind. Die UV-C-Bestrahlung wird in RLT-Anlagen bereits seit vielen Jahren erfolgreich zur Desinfektion und zur Verhinderung des Aufwachsens von Biofilm eingesetzt. Viren sind gegenüber UV-Licht sehr empfindlich. Der Bereich der kritischen Wellenlänge liegt zwischen 230-280 nm und damit im Bereich, der von UV-CStrahlen (100 nm bis 280 nm) abgedeckt wird (Abb. 1). Der japanische Elektronikkonzern Stanley Electric hat den Nachweis erbringen können, dass eine 265-nm-UVC-LED für die Inaktivierung von Sars-CoV-2Erregern geeignet ist [4]. Die LED ist seit Juli 2020 in der Serienfertigung und wurde in Kooperation mit der YamaguchiUniversität einem Test unterzogen. In diesem bestrahlten die Forscher 10 ml Viruslösungen (5·105 PFU/ml) in Schalen mit dem UVC-Licht der 265-nm-LED zu verschiedenen Zeitpunkten. Infektiöse Virustiter wurden durch Plaque-Assays an Zellen bestimmt. Das Ergebnis: Die Inaktivierungsrate von Sars-CoV-2 liegt bei 99,9 Prozent oder mehr, wenn die UV-Dosis 5,1 mJ/cm2 beträgt. Das bedeutet, dass zur Inaktivierung der Viren in einem Luftstrom mittels UV-C-Bestrahlung sich diese eine hinreichend lange Zeit im Einwirkbereich der Strahlung aufhalten müssen, damit die UV-Dosis
F & S Filtrieren und Separieren
Jahrgang 34 (2020) Nr. 6