Anti-Virus-Aerosol: Testing, Operation, Reduction »AVATOR«

02. Juni 2021

© Fraunhofer IBP
Aerosolausbreitung in einem Bus.

Lange ist die Wissenschaft davon ausgegangen, dass die Übertragung des Coronavirus primär über eine Tröpfcheninfektion – also durch gröbere Partikel – erfolgt. Es gibt allerdings deutliche Hinweise darauf, dass auch exhalierte Aerosole mit Partikeln unter 10 μm zu einer Infektion führen können. Das Vorhaben Anti-Virus-Aerosol: Testing, Operation, Reduction »Avator« forscht deshalb zur Erfassung und Verminderung der Infektionsgefahr durch Aerosol-getragene Viren in geschlossenen Räumen. Neben simulationsbasierten Bewertungsverfahren für die Luftausbreitung hat das Projekt auch die Entwicklung von Luftreinigungstechnologien, die sowohl auf einer Abscheidung, als auch der Inaktivierung der Viren basieren zum Ziel. Darauf aufbauend sollen Hygienekonzepte für unterschiedliche Anwendungsfälle abgeleitet werden.

Die Ergebnisse des Projekts kommen allen Betreibern von Innenräumen zugute – insbesondere sollen Transportmittel wie Flugzeuge oder Züge sowie Produktionsstätten und Versammlungsräume aber auch Klassenzimmer oder Großraumbüros adressiert werden.

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Aerosolausbreitung in einem Innenraum.

Besonderheiten von Anti-Virus-Aerosol: Testing, Operation, Reduction »AVATOR«

Das Projekt AVATOR vereint Expertise in den Bereichen der Aerosolcharakterisierung, Luftausbreitungsmodellierung, Luftreinigung und Wirksamkeitsbewertung. In relevanten Anwendungsumgebungen werden Kompetenzen im Bereich der Technologieentwicklung mit Know-how zur experimentellen Bewertung, Simulation und Validierung der Virusinaktivierung innerhalb eines Forschungsvorhabens gebündelt.

Durch verschiedene Simulationsansätze – wie zonale und multiskale-Simulationen, maschinelles Lernen in Verbindung mit Agenten- und GPU-beschleunigter Strömungssimulation sowie KI-basierter CFD-Simulationen – wird eine umfangreiche, einmalige Prozesskette abgebildet. Dadurch können verschiedene Anwendungsszenarien wie z.B. Klassenräume, Büroräume oder Flugzeugkabinen detailliert nachgeahmt werden. Auf dieser Basis kann die Ausbreitung von infektiösen SARS-CoV-2-Viren oder anderer luftgetragener Erreger in Innenräumen besser bestimmt und eine Risikoabschätzung durchgeführt werden. Dies ermöglicht einen Vergleich von verschiedenen Raumluftreinigungskonzepten sowie der Wirksamkeit von verschiedenen Schutzmaßnahmen für die unterschiedlichen Szenarien. Daraus werden gezielte Handlungsempfehlungen und Hygienemaßnahmen abgeleitet.

Eine weitere Besonderheit des Projekts ist die experimentelle Umsetzung von verschiedenen Raumluftreinigungstechnologien und die damit verbundene messtechnische Untersuchung bis hin zur Validierung der Simulationsmodelle. Durch die angebundenen mikrobiologischen Kompetenzen kann in den einmaligen Testumgebungen (z. B. Klassenzimmer, Flugzeug) durch den Einsatz von Surrogat-Aerosolen eine neue Qualitätsstufe der Aussagekraft der Wirksamkeit von Luftreinigungstechnologien sowie von Simulationsmodellen zur Risikobewertung erreicht werden. 

Zusätzlich werden neuartige Luftreinigungsverfahren wie Niedertemperatur-Plasmaabscheidung, viruzide Sandwichpaneele, Übertemperatursterilisation sowie neuartige Elektret- und Elektrolytfilter untersucht und entwickelt. Diese werden in Labor- bzw. Realmaßstäben validiert und sollen bisherige Luftreinigungstechnologien ergänzen und optimieren. 

 

 

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Aerosolausbreitung in einem Flugzeug.