Nebezpečenstvo nákazy koronavírusom je vysoké najmä v uzavretých priestoroch. Je to preto, že aerosóly, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu pri prenose COVID-19, zvyšujú koncentráciu SARS-CoV-2 vo vnútorných priestoroch. Nový ventilačný systém vyvinutý dvoma ústavmi Fraunhoferovho inštitútu v Nemecku dokáže filtrovať vírus z okolitého vzduchu. Potom vírus zničí procesom známym ako studené spaľovanie a nezanecháva po sebe nič iné ako malé množstvo oxidu uhličitého a vodíka.
S príchodom zimy sa život presunul späť do interiéru – a s ním aj nebezpečenstvo nákazy koronavírusom v školách, kanceláriách a nákupných centrách. V boji proti koronavírusu by mohol hrať dôležitú úlohu ventilátor, ktorý znižuje nebezpečenstvo infekcie. V rámci projektu známeho ako CoClean-up vyvinuli takéto riešenie Fraunhoferov inštitút pre keramické technológie a Systems IKTS v Drážďanoch a Fraunhoferov inštitút pre toxikológiu a experimentálnu medicínu ITEM v Hannoveri. Tento nový systém filtruje patogény z okolitého vzduchu a ničí ich a nezanecháva po sebe nič iné ako netoxický plyn CO2.
Aj keď už existujú filtračné systémy, ktoré čistia okolitý vzduch, tieto vírus iba zachytávajú a neničia. Ak nevymeníte filter, môže to mať za následok perforáciu použitého filtra, čo môže viesť k veľkému úniku vírusu do miestnosti. Problémy môže spôsobiť aj výmena filtrov. Ako najlepšie odstrániť použitý filter a potom ho bezpečne zneškodniť spolu s vírusovou záťažou? UV filtre sú jednou alternatívou. Zničia väčšinu vírusu, avšak pri danom procese môžu často vzniknúť ďalšie škodlivé látky. Inými slovami, ponúkajú v najlepšom prípade čiastočné riešenie.
Na prvý pohľad je veľa vecí, ktoré by odlíšili ventilátor Fraunhoferovho inštitútu od existujúcich systémov. Proces, ktorý sa za tým skrýva, je však úplne nový. Ako uviedol Hans-Jürgen Friedrich, manažér skupiny spoločnosti Fraunhofer IKTS: „Náš ventilátorový systém úplne ničí vírusy a akýkoľvek iný organický materiál. Jediné, čo zostáva, sú malé množstvá CO2 a vodíka. Inými slovami, náš proces skutočne vyradí koronavírus.“
Vírus sa oxiduje na CO2
Namiesto filtra, ktorý sa nachádza v bežných ventilátoroch, používa nový systém na odstránenie vírusu proces studeného spaľovania. Okolitý vzduch sa privádza soľným roztokom, ktorý filtruje vírus a akékoľvek ďalšie organické častice. Vyčistený vzduch sa potom uvoľní späť do miestnosti. Vo fyziologickom roztoku sú dve elektródy, cez ktoré je napájané napätie. Na jednej elektróde sú organické látky vo fyziologickom roztoku – vrátane akýchkoľvek vírusov – úplne oxidované na formu CO2 v procese známom aj ako studené spaľovanie; na druhej strane sa produkuje malé množstvo vodíka. V miestnosti s normálnou veľkosťou, ktorá obsahuje slušný počet ľudí, by to v priebehu niekoľkých hodín vyprodukovalo iba pár stoviek mililitrov CO2 a vodíka. Tieto dva plyny sa potom rozptýlia vo vzduchu v miestnosti. Pre porovnanie, každý liter vzduchu, ktorý osoba vydychuje – čo zodpovedá jednému dychu – obsahuje asi 40 mililitrov CO2.
V súčasnosti výskumné tímy vykonávajú testy na škodlivých látkach. Ako vysvetľuje Dr. Katharina Schwarz, vedúca oddelenia spoločnosti Fraunhofer ITEM: „Z bezpečnostných dôvodov nepoužívame na testy skutočný koronavírus. Namiesto toho používame náhrady s veľmi podobnými vlastnosťami.“ Pri testoch vo Fraunhofer IKTS sa tieto náhradné látky pridávali priamo do soľného roztoku. Vedci potom analyzovali rozklad tohto biologického materiálu na elektródach a merali, koľko z neho zostalo v čistenom vzduchu odvádzanom systémom. To preukázalo, že rôzne elektrolytické procesy, okrem iného kľúčová časť systému – fungujú podľa potreby.
V nasledujúcich testoch vedci vytvoria aerosól nabitý vírusom a napumpujú ho do soľného roztoku. Aj tu použijú menej škodlivé náhrady. Ako uviedol Schwarz: „Pokiaľ viem, v Európe neexistuje štandardizovaný postup na použitie vzdušného aerosólu nebezpečného vírusu na testovanie účinnosti systémov na čistenie a dezinfekciu vzduchu.“
Bližší pohľad na aerosóly
V ďalšom projekte financovanom Fraunhofer-Gesellschaft pracuje Schwarz so zdravými testovanými osobami na výskume, ako sa zloženie aerosólu vydychovaného vzduchu mení podľa toho, či osoba dýcha normálne alebo hovorí, kašle a spieva. Na základe týchto poznatkov plánuje vyrábať rôzne typy aerosólov, ktoré budú následne naplnené vírusom a privádzané do elektrolytického článku. Ako vysvetľuje Schwarz: „Musíme si však dávať pozor, aby umelo vyrobené aerosóly nepoškodili alebo nerozložili testovacie vírusy. Kľúčové je nájsť správnu rovnováhu.“
Ventilátor vyvinutý pre CoClean-up bude predstavený ako demonštrátor pri ukončení projektu v apríli 2021. Potom by malo trvať ďalších asi 18 mesiacov, kým bude systém pripravený na uvedenie na trh.
Zdroj: https://sciencebusiness.net, zverejnené: 19.3.2021, autor: rpa
