Es geht um Luftqualität: Virenfrei soll sie sein und sauerstoffreich auch

AHA, AHA-L, FFP2, CO2-Ampel,  SARS-CoV-2, Sauerstoff, Kohlendioxid, Aerosole, Luftqualität, Innenraumluft, aerogene Coronaübertragung, Lüftungsanlagen, Luftfilter, Luftreiniger… Was ist uns in diesen Monaten seit dem Beginn der Corona-Pandemie nicht alles an Begriffen um die Ohren geflogen! Wieder was gelernt, wieder was diskutiert, wieder was politisiert, wieder was wieder umgeworfen.

Wie immer, wenn es bedrohlich und kompliziert wird, suchen wir nach einem Allheilmittel, einer Lösung für alles, einem Gerät, das alles kann und das gleichzeitig und sofort.

Ist es die CO2-Ampel?

Und so geht es gerade bei der heftigen Diskussion um Schulen und Kindertagesstätten, aber auch Büros, Praxen, Therapieräume, Studios, Kinosäle und Festzelte in Zeiten von  Corona. Auf einmal wird das Thema Kohlendioxid aktuell.

Hat aber mit Coronavirus und Infektionsrisiko in Innenräumen zuerst mal gar nichts zu tun, erst recht nicht als Argument gegen technische Lösungen zur Senkung der Virenlast.

Denn ganz simpel ist es so: Ein Luftreiniger kann keinen Sauerstoff produzieren. Eine CO2-Ampel oder ein CO2-Messgerät auch nicht.

Dabei ist eine CO₂-Ampel (Kohlenstoffdioxid-Ampel) ist ein Messgerät mit einem Gassensor, das zur Anzeige des Gehalts an Kohlenstoffdioxid (abgekürzt CO₂) in der Luft dient. Eine CO₂-Ampel zeigt die Höhe des Kohlenstoffdioxidgehalts in verschiedenen Farben an. Die einfacheren CO₂-Melder dienen nur dazu, das Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle anzuzeigen.

Einfach gesagt: Das Gerät zeigt nur an, dass der Sauerstoffgehalt der Luft niedrig ist. Und man darum die Fenster öffnen sollte. Um Sauerstoff reinzuziehen. Und um  dabei – bei günstigem Verhältnis von Innen- und Außentemperatur und bei Querlüften – einen guten Teil der in der Luft herumschwebenden Coronaviren nach draußen zu befördern.

Und ein Luftreiniger? Wird so eingestellt, dass er die Luft im Raum sechsmal pro Stunde durch seine Filter zieht und dort alles ablagert, was in die Luft nicht hereingehört: Feinstaub, Schimmelsporen, Bakterien, Viren. Und diese Reinigung der Raumluft sechsmal pro Stunde sorgt bei Verwendung von Hepafiltern Klasse H13 (oder H14) dafür, dass über 99% der Kleinstpartikel – darunter auch Coronaviren – sicher aus der Luft entfernt werden, wenn infizierte Personen diese in den Raum hinein husten, sprechen oder einfach ausatmen.

CO2-Ampel: Es geht um die Luft

Im Laufe unseres Lebens  atmen wir durchschnittlich 300 Millionen Liter Luft ein und wieder aus. Pro Tag «veratmen» wir rund 12000 Liter Luft. Die eingeatmete Luft besteht hauptsächlich aus Stickstoff (78%) und Sauerstoff (21%). Nur ca. 0,04% der eingeatmeten Luft ist Kohlendioxid (CO2). Die ausgeatmete Luft enthält nur noch 17% Sauerstoff. Dafür steigt der CO2-Gehalt von ca. 0.04% auf 4% an. Der Körper verbrennt in den Muskeln Sauerstoff, als Abfallprodukt entsteht dabei Kohlendioxid. Die Verteilung des aufgenommenen Sauerstoffes im Körper ist Aufgabe des Blutes. Der Sauerstofftransfer von der Lunge ins Blut geschieht in den Lungenbläschen.

Was wir ausatmen, ist „verbrauchte“ Luft. Und was viele in einem schlecht gelüfteten Raum ausatmen, riecht nach verbrauchter, „schlechter“ Luft.

Das Umweltbundesamt erklärt:

Kohlendioxid (CO₂) ist ein guter ⁠Indikator⁠ für „verbrauchte“ Luft, weil jeder Mensch CO₂ ausatmet. In geschlossenen Räumen bei größerer Personenanzahl wie in Klassenräumen kann sich CO₂ in der Raumluft ohne Lüften rasch anreichern. Zu hohe CO₂-Werte führen bei den Anwesenden zu Ermüdungserscheinungen. Eine erhöhte CO₂-Konzentration lässt zwar keine Aussage über virushaltige ⁠Aerosole⁠ zu, aber sie deutet darauf hin, dass zu lange nicht gelüftet wurde und daher auch das Infektionsrisiko erhöht sein kann.

Gibt es einen Zusammenhang zwischen Aerosolen und CO2?

Wenn ein gesunder Mensch die Aerosole einer infizierten Person einatmet, kann er sich über die Schleimhäute mit dem Coronavirus infizieren. Vorausgesetzt, sie übersteigt die für eine Infektion erforderliche Mindestdosis. Doch je mehr „verbrauchte“, sprich ausgeatmete Luft (und damit Aerosole) in der Raumluft vorhanden sind, desto größer ist die Gefahr einer Infektion. Die Konzentration von Aerosolen und CO2 steht also in einem direkten Zusammenhang. Aus der aktuellen CO2-Konzentration lassen sich konkrete Rückschlüsse auf die Aerosolbelastung ableiten. Je höher der CO2-Wert ist, desto größer ist die Aerosolbelastung und das Risiko einer COVID-19-Infektion.

Bei welchen CO2-Werten sollten Sie tätig werden?

Der Wert, den ein CO2-Sensor misst, wird in ppm (parts per million) angegeben. CO2-Sensoren zeigen daher den CO2-Anteil in der Luft an.

• Im Allgemeinen gelten gemessene CO2-Werte von 0 bis 800 ppm als unbedenkliche Werte.
• Zeigt das CO2-Messgerät einen CO2-Wert von 800 – 1200 ppm an, bedeutet dies, dass Aufmerksamkeit erforderlich ist. Als Obergrenze für den zulässigen CO2-Gehalt in einem Innenraum wird ein Wert von 1200 ppm festgelegt.
• Bei höheren CO2-Werten als 1200 ppm ist es notwendig, Maßnahmen zu ergreifen.

CO2, Aerosole und Coronaviren

Neben dem ausgeatmeten CO2 werden beim Ausatmen auch Aerosole in die Luft abgegeben. Aerosole sind kleine Tröpfchen, die beim Atmen, Sprechen, Schreien oder Singen aus den Atemwegen freigesetzt werden.

Das Umweltbundesamt erklärt den Zusammenhang:

Mit der ausgeatmeten Luft verbreitet jeder Mensch eine Reihe von Gasen und auch Aerosolpartikel in seiner unmittelbaren Umgebung. Beim Sprechen, Rufen, Singen, insbesondere aber beim Husten, Niesen oder unter körperlicher Anstrengung werden vermehrt Partikel emittiert. Wenn sich Krankheitserreger wie SARS-CoV-2-Viren in den Atemwegen befinden, entstehen ⁠Aerosole⁠, die diese Krankheitserreger enthalten können. Im Fall von SARS-CoV-2-Viren ist die Bildung solcher Aerosole besonders problematisch, weil auch infizierte Personen ohne Symptome virushaltige Partikel ausscheiden können.

Sprechen, Husten, Singen, Atmen

Das Spektrum der ausgeschiedenen Partikel ist beim Atmen, Singen, Husten oder Niesen unterschiedlich. Beim normalen Atmen entstehen vorwiegend kleine Partikel (< 5 µm). Beim Sprechen und Singen werden im Vergleich zum Atmen vermehrt solche Partikel ausgeschieden, während beim Husten und Niesen zusätzlich größere Partikel bis 100 µm Durchmesser und mehr entstehen. Feuchte Aussprache erzeugt noch größere, mit dem Auge sichtbare Speicheltropfen. Coronaviren selbst haben einen Durchmesser von 0,12–0,16 μm, werden aber in der Regel als Bestandteil größerer Partikel ausgeschieden, die sich je nach ihrer Größe unterschiedlich lange in der Luft halten und unterschiedlich weit mit der Luftströmung transportiert werden und dabei Infektionen verursachen können.

Auch wichtig zu wissen: Je anstrengender die Aktivitäten der Personen in einem Raum sind, desto mehr CO2 und damit Aerosole produzieren sie. So entstehen beim Flüstern im Vergleich zum leichten Atmen durchschnittlich 6 Mal mehr Aerosole, beim Sprechen 17 Mal mehr, beim Schreien 34 Mal mehr und beim Singen sogar 250 Mal mehr.

Hauptinfektionsweg Aerosole

Zahlreiche solide wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass Aerosole der Hauptinfektionsweg sind. Bei einer infizierten Person enthalten die Aerosole Viruspartikel, die andere Menschen anstecken können. Das Infektionsrisiko hängt von der Menge der Viruspartikel ab, die man einatmet.

Das bedeutet, dass das Risiko einer Infektion durch Aerosole verringert werden kann – durch Lüften und durch Luftreinigung in einer guten, gesunden Kombination. Wenn Sie im Regen nach draußen gehen müssen, nehmen Sie schließlich auch Regenschirm und Jacke und nicht nur eins von beiden…

Raumluftqualität entscheidet

Wie bereits erwähnt, zeigt das Vorhandensein von CO2 in der Luft den Zustand der Raumluftqualität an. Je höher der CO2-Gehalt, desto mehr Schadstoffpartikel sind in der Luft. Also: Je besser die Raumluftqualität, desto geringer ist das Risiko einer Kontamination! Daher sollte eine CO2-Konzentration in der Innenraumluft angestrebt werden, die mit der der Außenluft vergleichbar ist (± 400 ppm). Da die Luftverschmutzung in Innenräumen stärker „haften“ bleibt, muss die CO2-Konzentration unter 800 ppm liegen, um von einer einigermaßen guten Innenraumluftqualität sprechen zu können.

Konkret: Was tun? Belüftung und Luftreinigung

Für eine erwachsene Person, die eine leichte Tätigkeit ausübt, ist ein Mindestlüftungsstrom (das ist die Luftmenge, die pro Stunde und Person erneuert/gereinigt werden muss) von 40 m3/h erforderlich. Dieser Mindestwert wird bei intensiven Aktivitäten höher sein, da mehr CO2 und Aerosole produziert werden.

Beim Lüften (natürliche Belüftung) öffnen Sie die Fenster und frische Luft strömt herein. Dies ist jedoch nicht unter allen Wetterbedingungen ideal, z. B. bei Minusgraden oder an heißen Sommertagen. Die Anwesenden werden sich dabei nicht wohl fühlen.

Bei der Belüftung (mechanische Belüftung) liefert ein mechanisches System einen bestimmten Belüftungsstrom pro Stunde. Das System bringt eine bestimmte Menge Frischluft in den Raum und führt einen Teil der Raumluft nach außen ab.

Bei der Luftreinigung wird die Luft durch einen Luftreiniger eingesaugt. In dem Gerät wird die Luft durch verschiedene Filtertechniken gereinigt und in den Raum zurückgeblasen. Es müssen also keine Rohrleitungen verlegt werden, und die Luft behält die gleiche Temperatur.

Um eine Einschätzung der aktuellen Raumluftsituation vornehmen zu können, müssen verschiedene Variablen berücksichtigt werden:

• Vorhandensein einer mechanischen Anlage
• Nennkapazität der Räume/Gebäude
• Lüftungsstrom in m3/h pro Person
• Anzahl der Personen pro Raum
• ihre körperliche Anstrengung
• Aufenthaltsdauer im Raum
• CO2-Konzentration

Die Ingenieure der niederländischen Firma Euromate haben die Herausforderung Luftreiniger gegen Coronaviren angenommen.

Drei Geräte sind neuentwickelt bzw. angepasst worden, um Herausforderungen unterschiedlicher Raumluftsituationen zu beantworten: für kleinere, große und sehr große Räume (bis hin zu Industriehallen oder Bühnen), für Umgebungen, in denen der Geräuschpegel sehr niedrig sein muss, für Decken- oder Wandmontage, für den flexiblen mobilen Einsatz, mit zusätzlichem Schutz durch Silberionen und/oder UV-C-Licht, alle zertifiziert. Keins davon produziert Sauerstoff oder entfernt CO2. Aber jedes entfernt Coronaviren aus der Luft. Und "nebenher" auch sonstige Viren, Bakterien und gesundheitsschädlichen Feinstaub.

Und darauf kommt es an: dass unsere Kinder nach den Schulferien wieder in die Schule können ohne sich zu infizieren, dass in der Luft von Sportstudios, Restaurants, Kitas, Kirchen, Konzerthallen, Kinos…. keine Coronaviren herumschweben. Und wenn wir dabei nebenher auch noch weniger Grippe und Schnupfen bekommen, um so besser.