Hans Dampf in allen Gaststätten - Aerosole

Eine Kolumne von Dr. Gerd Dunkhase von Hinckeldey

Pfeiffer mit drei f fragt; Wat is en Dampfmaschin? Unsere jungen Cool Cats sind erstaunt, da sie den Heinz nicht kennen.
Pfeiffer mit drei f fragt; Wat is en Dampfmaschin? Unsere jungen Cool Cats sind erstaunt, da sie den Heinz nicht kennen. Illustrator: Jörg Lippmeyer

Heut hammer de Damp! Wat is Damp? Dat sin de Erosole! So würde es wohl der Gymnasialprofessor Bömmel in „Die Feuerzangenbowle“ formulieren. Standen anfänglich die Tröpfchen und die Schmierinfektion über Türgriffe oder Schreibtische unter Generalverdacht, sind die Aerosole mittlerweile als Hauptverdächtige der Ausbreitung von Covid-19 in den Fokus geraten.

Der Unterschied zwischen Tröpfchen und Aerosolen besteht im wesentlichen in der Größe der Partikel. Tröpfchen sind so groß, dass sie beim Husten oder Niesen allein durch ihr Gewicht nach circa 1,50 m auf den Boden fallen. Aerosole sind dagegen so klein und leicht, dass sie unter den Einfluss der Luftmoleküle geraten und quasi in der Raumluft schwimmen. Sie werden vom Gleichgewicht aus Schwerkraft und Luftwiderstand in der Schwebe gehalten. Je nachdem, ob es kalt oder warm, windstill oder zugig ist, kann dieser Schwebezustand nicht nur Sekundenbruchteile dauern, sondern mehrere Minuten, ja Stunden anhalten. Beispiele für Aerosole sind der Dampf aus dem Flötenkessel, der Herbstnebel oder Rauch einer Zigarette, sogar der Staub aus Industrieanlagen.

Bei der Ausbreitung Covid-19 spielen aber nur Flüssigkeitsaerosole eine Rolle. In diesen mikroskopisch kleinen Tröpfchen befinden sich die Viren, die Infizierte permanent über die Atemluft ausstoßen. Bei ihnen reicht Körperwärme als Antrieb für den Schwebezustand aus. Bei kühlen Temperaturen, wie sie üblicherweise in Schlachthöfen herrscht, ist diese Art von „Thermik“ besonders effektiv. Alle Personen in einer derart mit Aerosolen geschwängerten Raumluft atmen diese ein, auch in sehr weiter Distanz.

Die typische Luftbewegung in geschlossenen Räumen beträgt fünf Zentimeter pro Sekunde. Spürbar ist eine derart geringe Luftbewegung nicht. Trotzdem verbreiten sich die Aerosole innerhalb einer Minute auf drei Meter im Umkreis. So kann man sich ausrechnen, wie schnell und einfach sich die Erreger im Raum bewegen können. Auch ohne eine wahrnehmbare Luftströmung dauert es also nur wenige Minuten, bis sie sich überall in geschlossenen Räumen wie Büros, Kirchen oder Klassenzimmern verteilt haben. Weil warme Luft permanent mit 30 bis 40 Zentimeter pro Sekunde aufsteigt, wird sie durch jede Art von Wärmequelle - Computer, Beamer, Kaffeemaschinen und eben Menschen - in Bewegung gehalten. So verteilen sich die Aerosole binnen weniger Sekunden über die Zimmerdecke in alle Richtungen. Weil der nach oben strömende Luftstrom die dort befindliche Luft nach unten drückt und Menschen in Bewegung zusätzlich für eine beträchtliche Luftbewegung sorgen, entsteht eine ständige Zirkulation und eine homogen mit Aerosolen durchmischte Raumluft. Ein einzelner, möglicherweise singender oder tanzender Spreader atmet so große Mengen infektiöser Aerosole aus, dass er in geschlossenen Räumen für eine hochinfektiöse Atmosphäre sorgen kann. Das erklärt, wie Ischgl und Gangelt zu Explosionsherden der Pandemie werden konnten.

Mittlerweile sind die Ferien beendet und die Schulen sollen wieder zum Regelbetrieb des Frontalunterrichts zurückkehren. Wenn ich die aktuellen Nachrichten zutreffend interpretiere, finde ich die Konzepte, Schulen als Infektionsherde zu verhindern, ziemlich dürftig.

In diesem Kontext muss zunächst klar sein, dass sich eine völlig aerosolfreie Luft in einem normalen Klassenraum oder Großraumbüro nicht herstellen lässt. Aber nachweislich gibt es praktisch keine Ausbrüche, wenn die Belüftung gut ist. Es geht also darum, eine mögliche Virusbelastung so gering wie möglich zu halten. Masken können dabei hilfreich sein, sie ersetzen aber nicht eine intelligente Lüftungsstrategie. Im Gegensatz zur landläufigen Meinung sind Ventilatoren bei der Schwängerung der Raumatmosphäre mit Aerosolen weder nützlich noch schädlich. Allenfalls reduzieren sie die Zeit von 2 Minuten, innerhalb derer sich die Aerosole sowieso überall im Raum verteilen, auf vielleicht anderthalb Minuten. Dafür aber verdünnen sie, besonders bei geöffneten Fenstern, die Aerosolkonzentration durch Frischluft. Das ist ein sehr wünschenswerter Effekt. Wenn z. B. kein Wind weht oder die Temperaturen drinnen und draußen gleich sind, strömt nichts durchs Fenster. Dann reicht es nicht, alle 20 Minuten die Fenster für mehrere Minuten zu öffnen.

Es sind aber heute hoch effektive Lüftungsanlagen unterschiedlicher Technologie auf dem Markt. Sie können einerseits für einen permanenten Austausch der mit Aerosolen geschwängerten Raumluft sorgen, andrerseits auch für eine Filtration der virusbelasteten Aerosole sorgen. Einige Lösungen erfordern einen gewissen baulichen Aufwand, andere sind mit durchaus überschaubaren Investitionen bei guter Wirkung realisierbar.

Optimal wäre z.B. eine so genannte „Schichtlüftung“. Durch das Einblasen der Zuluft am Boden entsteht eine Art Frischluftsee. Mit der normalen Raumthermik strömt diese aerosolfreie Luft an den Menschen vorbei nach oben an die Decke, wo die dann warme, verunreinigte Luft abgesaugt wird. Das ist die effektivste Art der Belüftung, muss aber leider in der Regel aufwendig eingebaut werden.

Viel einfacher ist die Verwendung von Raumluftreinigern mit so genannten Hepa-Filtern. Das steht für High Efficiency Particulate Air filter. Sie scheiden Partikel mit einem Durchmesser unter 1 µm ab, z. B. Bakterien und Viren, Pollen, Stäube und eben Aerosole. Zu überschaubaren Kosten ließe sich ein Büro oder Klassenraum so weitestgehend von Aerosolen befreien.

Eine ziemlich simple und billige Lösung kann auch ein CO2-Sensor sein. CO2 ist das Endprodukt unseres Stoffwechsels und wird über die Lunge abgeatmet. Damit kann man indirekt messen, wie viele Aerosole sich im Raum befinden. Wenn das CO2 einen bestimmten Grenzwert übersteigt, kann man den Unterricht unterbrechen und für angemessene Durchlüftung sorgen, ggf. auch unter Verwendung von Ventilatoren.

Das alles zeigt also: Feten in geschlossenen Räumen verwandeln sich innerhalb kürzester Zeit zu Brutkammern der Corona-Infektion – egal, ob daran 20, 50 oder 150 Personen teilnehmen und sind in der gegenwärtigen Lage nicht zu verantworten. Der Bildungsbetrieb insgesamt, besonders aber der Schulunterricht, ist so wichtig, dass man dort ein Infektionsrisiko akzeptieren muss. Das allerdings muss soweit wie möglich reduziert werden. Dabei sind Masken besser als nichts. Aber nur ein effektives Luftreinigungskonzept kann verhindern, dass Schulräume und Hörsäle zu Epizentren des Infektionsgeschehens werden. Dabei ist einzig die notwendige Effizienz von Bedeutung. Bequemlichkeit ist nachrangig.

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