Übertragungswege 

Corona-Krise: Wie sich Viren in der Luft bewegen

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Forscher der TH Mittelhessen arbeiten mit einem Rechenprogramm, das auch in der Corona-Krise nützlich sein könnte.

  • Die TH Mittelhessen beschäftigt sich mit der Bewegung von Gasen und Schwebepartikeln
  • Die Forschung könnte in der Corona-Krise nützlich sein
  • Als gesicherter Übertragungsweg gilt bislang nur die Tröpfcheninfektion

Mit der Bewegung von Gasen und Schwebepartikeln beschäftigt sich ein Institut der Technischen Hochschule Mittelhessen – eigentlich aus energetischen Gründen. Weil sich ihre Berechnungen auch auf die Ausbreitung des Coronavirus übertragen lassen, wollen sie ihr Wissen im Kampf gegen die Pandemie einbringen. Ihr Verfahren bieten sie unter anderem den Wissenschaftlern an, die im Risikogebiet Heinsberg in Nordrhein-Westfalen eine Studie durchführen, in der unter anderem die Ausbreitung des Virus untersucht wird.

Coronavirus:  Wie sich Schwebepartikel ausbreiten 

„Das Kontaktverbot könnte viel präziser formuliert sein“, sagt Alfred Karbach, Professor für Gebäudeautomation und Energietechnik am Institut für Gebäudesystemtechnik und Erneuerbare Energien. Diese Einschätzung leitet der Wissenschaftler aus Ergebnissen ab, die er als Projektleiter eines kleines Teams – einem Physiker, einem Chemiker, einem Mathematiker und einem Maschinenbauer – erzielt hat. Sie haben ein Rechenprogramm entwickelt, das „sehr präzise“ sagen kann, wie sich Schwebepartikel ausbreiten. Normalerweise würden diese Ausbreitungsmechanismen für Kohlendioxid, Feuchtigkeit oder Wärme im Hinblick auf Isolierung von Gebäuden untersucht. „Das funktioniert für Viren analog“, sagt er. Dementsprechend lassen einige Ergebnisse auch Rückschlüsse auf die Ausbreitung des Coronavirus zu.

Coronavirus: Aerosole im Fokus

Beim Husten, Niesen oder Sprechen stößt eine infizierte Person Tröpfchen aus. Größere Tröpfchen fallen in unmittelbarer Nähe zu Boden – so ergibt sich der gesetzlich vorgegebene Mindestabstand von eineinhalb Metern. Ein Großteil der Tröpfchen ist aber kleiner als fünf Mikrometer, sogenannte Aerosole. „Von Aerosolen spricht man, wenn Tröpfchen in der Luft biologische Substanzen anhaften. Das können Feinstaub, Toxine, Bakterien oder eben Viren sein.“ Diese werden als Schwebstoff von der Luft mittransportiert.

Aerosole sind auch in der Ausatemluft enthalten. Neben der Tröpfchen- und Schmierinfektion gibt es prinzipiell auch den Übertragungsweg über Aerosole. Wie wirksam man sich auch durch Aerosole mit dem Coronavirus infizieren kann – bei Krankheiten wie Masern oder Windpocken ist das möglich – ist noch nicht geklärt.

Als gesicherter Übertragungsweg gilt bislang nur die Tröpfcheninfektion. Karbach geht davon aus, dass die Konzentration den Unterschied macht. Für die Untersuchungen sei er jedoch auf die Zusammenarbeit mit Medizinern angewiesen. Ihm unbekannte Informationen seien beispielsweise, welcher Volumenanteil der Atemluft einer vollerkrankten Person kontaminiert ist oder welche Virendosis eine Infektion auslöst.

Ansteckung mit dem Coronavirus: Kaum Gefahr im Freien

Für Treffen im Freien gibt der Physiker Entwarnung. „Der Verdünnungseffekt im Außenbereich ist riesig. Vorausgesetzt der Mindestabstand wird eingehalten, dürfte es sogar völlig ungefährlich sein, wenn zwanzig Personen in einer Runde stehen.“ Für die Gesetzgebung und ihre Kontrollierbarkeit hätten Regeln womöglich vereinfacht werden müssen. „Aber für Einzelpersonen könnte dieses Wissen bei jedem Spaziergang beruhigend sein.“

In Räumen sind die Dinge komplizierter. Mit dem Rechenprogramm des Instituts aber könnte die Infektionsgefahr, abhängig davon, in welcher Entfernung und für welchen Zeitraum sich jemand mit einer infizierten Person in einem Raum aufhält, bestimmt werden. Man könne statistisch errechnen, wie sich die Konzentration mit Viren beladener Aerosole an einem anderen Ort im Raum zeitlich verändert. Ein möglicher Anwendungsbereich könnten Pflegeeinrichtungen und Krankenhäuser sein.

Atemmasken bieten nur eingeschränkten Schutz

Neben den Faktoren Entfernung und Zeit, würde dabei auch die Art und Tragart einer Atemmaske berücksichtigt. „An einfachen Masken entweicht seitlich etwa 20 bis 30 Prozent der Luft und auch der Mund- und Nasenschutz nach Krankenhaus-Norm kann maximal 98 Prozent der Luft filtern.“

Außerdem spielen die Luftbewegungen eine Rolle, die auf zwei Arten ausgelöst werden: Mechanisch durch Lüftungen, Raumöffnungen, Bewegungen im Raum und Ventilatoren oder durch Auftriebsphänomene, ausgelöst von Wärmequellen wie Personen, Computern oder Lampen. Ausgegangen wird von Mischlüftung und einer typischen Raumgeometrie, die in speziellen Räumen wie OP-Sälen abweichen können.

Auch über die Belüftung von Räumen zieht Karbach Rückschlüsse aus bisherigen Erkenntnissen. Generell gilt: Je größer die Verdünnung der Schwebestoffe, desto niedriger die Infektionsgefahr. Deshalb könnte ein vergrößerter Luftwechsel durch geöffnete Fenster oder Klimaanlagen auf höchster Stufe auch ein zusätzlicher Schutz sein.

Rubriklistenbild: © picture alliance / epa PA Jordan/epa/dpa

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