Aerosole: Wie sich das Coronavirus über die Luft verbreitet und wie man sich vor der Ansteckung schützen kann. Faktencheck mit Lösungen zum Infektionsschutz!

Rund fünf Monate ist es her, seitdem sich in Deutschland die erste Person mit dem Coronavirus infiziert hat. Am 27. Januar 2020 meldete das bayerische Gesundheitsministerium den ersten offiziellen Infektionsfall im Landkreis Starnberg. Vier Wochen später wurden weitere Fälle im Kreis Heinsberg bekannt. Danach war nichts mehr, wie es einmal war!

Steigende Infektionszahlen ermöglichen Erforschung der Übertragungswege

Fünf Monate sind keine lange Zeit! Nicht in der Forschung und auch nicht um prognostizieren zu können, wie das Virus Sars-CoV-2 unseren Alltag in den kommenden Jahren noch verändern wird. Dennoch haben Wissenschaft und Forschung in dieser vergleichsweise kurzen Zeit eine beachtliche Lernkurve durchlaufen. In den erst Monaten der Pandemie konzentrierten sich die Experten überwiegend auf die Tröpfchen- und Schmierinfektion als mögliche Infektionsquelle. Nun aber rückt zunehmend die Raumluft als Hauptübertragungsweg des Virus in den Fokus. Genauer gesagt sogenannte Aerosole, winzig kleine Schwebeteile, die beim Ausatmen in die Luft gelangen. Auf diesen Partikeln können infektiöse Viren sitzen, die über die eingeatmete Luft in den Körper gelangen.

Bahnbrechend neu ist diese Erkenntnis nicht. Zumindest nicht als grundsätzlicher Übertragungsweg von Viren. Schon lange ist bekannt, dass sich beispielsweise Influenza-Viren (Grippeviren) über die Luft verbreiten. Für eine Bewertung des Coronavirus fehlten aufgrund der kurzen Zeit jedoch belastbare Forschungsergebnisse, die nun vorliegen. Zahlreiche Studien haben sich in den letzten Monaten mit der Übertragung des Coronavirus im Allgemeinen und mit der Bedeutung der Aerosole im Besonderen befasst.

Nachfolgend ein Überblick über die aktuelle Erkenntnislage!

Welche Übertragungswege sind bekannt? 

Virologen, Lungenmediziner und Wissenschaftler sind sich einig: Das Coronavirus verbreitet sich vorwiegend über die Atmung. Tröpfchen- und Schmierinfektion spielen eine untergeordnete Rolle bei der Verbreitung. Der Moerser Mediziner Dr. Thomas Voshaar, medizinischer Berater von Bundesgesundheitsminister Jens Spahn, schätzt, dass rund 80 Prozent aller Corona-Infektionen über Aerosole in der Raumluft erfolgen. Zustimmung erhält Voshaar vom bekannten Virologen Professor Christian Drosten, dem Leiter der Virologie an der Berliner Charité. Auch dieser schätzt die Gefahr der Schmierinfektion eher gering ein: „Fast die Hälfte der Übertragung ist Aerosol, fast die andere Hälfte der Übertragung ist Tröpfchen und vielleicht zehn Prozent der Übertragung sind Schmierinfektion oder Kontaktinfektion“, sagt Drosten in seinem Coronavirus-Update.

Um zu verstehen, warum gerade Aerosole so gefährlich sind, muss man sich mit der Entstehung und den spezifischen Partikeleigenschaften dieser Schwebepartikel beschäftigen. Denn Aerosole sind nicht per se infektiös!

Was sind Aerosole?

Ein Aerosol ist ein Gemisch aus Gas (in aller Regel Luft) und festen oder flüssigen Bestandteilen. Bei Menschen werden diese Aerosole in der Lunge erzeugt und beim Atmen, Sprechen sowie Husten oder Nießen ausgestoßen. Während größere Tröpfchen aufgrund ihres Gewichts bereits nach ca. 1,5 Metern zu Boden sinken (daher die Abstandsregel von 1,5 m), schweben Aerosolteilchen aufgrund ihrer geringen Größe (ca. 0,3 – 0,4 µm) mehrere Stunden in der Raumluft. Bereits ein Kubikzentimeter Luft enthält etwa 50.000 Partikel. Und es kommen fortlaufend neue Partikel hinzu. Eine laut sprechende Person stößt pro Minute mehr als tausend infektiöse Aerosole in die Raumluft aus. Erschwerend kommt hinzu, dass bei infizierten Personen in der Lunge noch mehr Aerosolteilchen erzeugt und über die Atmung freigesetzt werden.

Warum sind Aerosole in Innenräumen gefährlich?

Im Gegensatz zu den größeren Tröpfchen, die beispielsweise bei einer „feuchten Aussprache“ gut sichtbar ausgeworfen werden, sind Aerosole für das bloße Auge unsichtbar. Man kann beim Betreten eines Raumes nicht sehen, wie hoch die Aerosolkonzentration in der Luft ist. Bei kranken Personen haften infektiöse Viren oder Bakterien an den ausgeatmeten Aerosolen. Aufgrund ihres Schwebeverhaltens verteilen sich diese Aerosolgemische mehrere Stunden infektiös in der Raumluft und werden von anderen Personen unbemerkt eingeatmet. Entscheidend für die Ansteckungsgefahr mit dem Coronavirus ist neben der Schwebezeit die Konzentration in der Raumluft. Denn im Gegensatz zur Außenluft, wo Aerosolegemische durch die Luftbewegung mit sauberer Frischluft verdünnt und verweht werden, bleibt die Aerosolkonzentration in Innenräumen fortwährend hoch. Je länger und je mehr Aerosolteilchen in der Luft umherschweben, desto schneller gelangen diese über die Atemwege in den Körper und führen zu einer Infektion der Lunge.

Wie wirkt sich der Betrieb einer Klimaanlage auf die Aerosolverbreitung aus?

Sogenannte Umluftgeräte kühlen die vorhandene Raumluft ab, es erfolgt aber keine Frischluftzufuhr von draußen. Zudem verfügen handelsübliche Klimaanlagen im Gegensatz zu Luftreinigern über keinen speziellen HEPA-Filter, um luftgetragene Viren oder Bakterien auszufiltern. In der Raumluft vorhandene Viren werden durch den Luftstrom lediglich großflächig im Raum verteilt – daher auch der Begriff „Virenschleuder“.

Schützt ein Ventilator vor infektiösen Aerosolen?

In geschlossenen Räumen bietet ein Ventilator denselben Infektionsschutz wie eine Umluft-Klimaanlage. Keinen! Ohne die Frischluftzufuhr von draußen wird die Raumluft lediglich bewegt – aber nicht verdünnt. Zudem haben auch Ventilatoren keinerlei Filterwirkung. 

Wie kann man sich vor der Einatmung infektiöser Aerosole schützen?

Auf die Frage nach einem möglichen Infektionsschutz gibt es verschiedene Antworten. Einerseits fachlich korrekte, aber eher theoretische Empfehlungen von Medizinern und Virologen. Zudem praxistaugliche Lösungen aus der freien Wirtschaft, denn auch hier wird intensiv an Lösungen zum Schutz vor dem Coronavirus gearbeitet und geforscht.

  1. Lüften mit offenen Fenstern und Türen
    Prof. Dr. med. Dieter Köhler schreibt in seinen „Empfehlungen zum Umgang mit der Coronapandemie in den Schulen oder vergleichbaren Einrichtungen: „Das beste Mittel dagegen (Anm. gegen die Verbreitung im Raum) ist Lüftung mit Luftwechseln (‚es zieht‘).“ Das Ziel muss also sein, die Aerosolteilchen aus der Atemluft zu entfernen, bevor sie unbemerkt eingeatmet werden. Auch der Lungenmediziner Thomas Voshaar sieht in der Lüftung eine fachlich korrekte Maßnahme, um zu verhindern, dass Aerosole über die Atmung in den Körper gelangen: „Lüften, lüften, lüften. Am besten lässt man alle Fenster und Türen auf. Denn sicher mehr als 80 Prozent der Infektionen werden über die Aerosole übertragen, und die bekommt man durchs Lüften aus den Räumen“, so Voshaar. Was theoretisch stimmt, lässt sich in der Praxis aber nur schwer umsetzen. Ganzjährig offene Fenster sind weder in Schulen, Krankenhäusern noch in Pflegeheimen mit temperaturempfindlichen Patienten umsetzbar. Auch kann man von Handel und Gewerbe nicht erwarten, dass fortan alle Mitarbeiter nur noch bei geöffneten Türen und Fenstern arbeiten.
  1. Atemschutzmasken mit Partikelfiltern (FFP3)
    Im Gegensatz zu einfachen Mund-Nasen-Masken schützen partikelfiltrierende Atemschutzmasken aufgrund ihrer hohen Filterleistung vor der Einatmung luftgetragener Aerosole tatsächlich. Allerdings sind diese medizinischen Masken selbst in Krankenhäusern nach wie vor Mangelware und vergleichsweise teuer. Um ein Gefühl für die Corona-bedingten Preise zu erhalten, – hier ein Beispiel: Das Bundgesundheitsministerium hat zur Verbesserung der Versorgungslage partikelfiltrierende Atemschutzmasken zu Preisen von 4,50 Euro/Maske eingekauft, trotz hoher Abnahmemengen im Millionenbereich. Diese Kosten sind bei einem durchschnittlichen Bedarf von ca. 20 Masken pro Person und Monat für normale Haushalte und Unternehmen nur schwer zu stemmen. Selbst das medizinische Personal in Kliniken trägt daher zumeist medizinische Gesichtsmasken ohne Partikelfilter. Ebenso wie die dauerhafte Lüftung sind daher auch Atemschutzmasken mit Partikelfiltern ein eher theoretischer Ansatz.
  1. Hochfrequenz-Luftreiniger mit HEPA-Filter
    Mit einem geeigneten Hochfrequenz-Luftreiniger werden Aerosolgemische in der Raumluft unmittelbar nach der Freisetzung verdünnt und danach in einem speziellen HEPA-Virenfilter ausgefiltert und inaktiviert. Eingesetzt wird diese Luftreinigungstechnik beispielsweise schon länger in Krankenhäusern. Auch verschiedene Fluggesellschaften haben diese speziellen HEPA-Filter laut eigener Aussage in ihren Flugzeugen als Infektionsschutz im Einsatz. Der Einsatz in privatwirtschaftlichen Unternehmen und privaten Haushalten scheiterte bislang jedoch an den hohen Investitionskosten für geeignete Geräte.

Schaut man sich die vorangehend genannten Möglichkeiten zum Schutz vor Viren in der Luft an, wird deutlich, dass ein geeigneter Luftreiniger die praxistauglichste aller Lösungen ist. Allerdings schützt nicht jeder Luftreiniger vor luftgetragenen Viren.

Welcher Luftreiniger schützt vor dem Coronavirus?

Nicht jedes als Luftreiniger verkaufte Gerät bietet einen ausreichenden Schutz vor luftgetragenen Viren. Handelsübliche Kompakt-Luftreiniger befreien die Luft zwar zuverlässig von Pollen, Staub und mitunter auch Bakterien. Einen Schutz vor Aerosolgemischen und Viren in der Luft bieten sie hingegen aufgrund der zumeist nicht ausreichenden Filtertechnik und Luftleistung nicht. Um auch Viren schnell und zuverlässig aus der Raumluft zu filtern, benötigt man zwingend einen Luftreiniger mit integriertem HEPA-Filter (High Efficient Particulate Air) wie beispielsweise den TAC V+ von Trotec. Denn während die meisten Bakterien einen Durchmesser von etwa 0,6 bis 1,0 Mikrometern (µm) haben, sind Viren bis zu hundertmal kleiner.

„HEPA“ ist nicht gleich HEPA

Geht es also um einen bestmöglichen Schutz vor luftgetragenen Viren, bieten ausschließlich Geräte mit HEPA-Filter der Filterklasse H14 die höchste Filtereffizienz. Denn nur Filter mit der Filterklasse H14 filtern zuverlässig auch die kleinsten infektiösen Aerosole aus der Raumluft. Viele Hersteller bewerben ihre Geräte zwar als HEPA-Luftreiniger, verschweigen aber die Filterklasse, die in den meisten Fällen „nur“ H10, H11 oder H13 beträgt.

Die neue Referenz in der HEPA-Filterung: HEPA-Heat-Resistant-Filter (H14)

Andere Luftreiniger wiederum, beispielsweise der Hochfrequenz-Luftreiniger TAC V+, übertreffen gar die Anforderungen der H14-Filterklasse und gehen mit dem neuartigen H14-HEPA-Heat-Resistant-Filter sogar noch einen Schritt weiter. Diese Luftreiniger verfügen über eine thermische Selbstreinigungsfunktion des HEPA-Filters. 

Oder einfacher ausgedrückt: Die Raumluft wird nicht nur von umherschwebenden Viren befreit. Die herausgefilterten Viren werden im Luftreiniger zusätzlich durch eine Hitzebehandlung „abgetötet“ (fachlich korrekte Bezeichnung: inaktiviert). Bekannt ist dieses Verfahren aus der Medizintechnik. Krankenhäuser und Zahnärzte setzen die Thermodekontamination beispielsweise zur Sterilisation medizinischer Geräte ein.

Ebenso entscheidend wie die Filterleistung ist auch die Luftleistung des Luftreinigers. Denn was nützt der beste Virenfilter, wenn die infektiöse Raumluft nicht schnellstmöglich in das Gerät gelangt, um dort gereinigt zu werden.

Maximale Luftleistung: Tappen Sie nicht in die Interpretationsfalle

Das sollten Sie wissen: Die Luftleistung vieler Luftreiniger wird in der Werbung als „frei ausblasend“ beziehungsweise mit dem Hinweis „maximale Luftleistung“ angegeben. Diese Luftleistung beschreibt jedoch nur die maximale Luftleistung des Ventilators – ohne jeden Filter. Daher ist diese Leistungsangabe zwar fachlich korrekt, zugleich aber irreführend. Entscheidend ist die „echte“ Luftleistung inklusive aller eingesetzten Filter.

Als Beispiel: Luftreiniger mit einer „frei ausblasenden“ Luftleistung von 500 m³/Stunde filtern mit einem H13-Schwebstofffilter nur noch 120 m³/Stunde und mit einem H14-Filter sogar nur noch 100 m³/Stunde.

Außerdem gaukeln viele Modelle dem Nutzer vor, bei der maximalen Luftleistung immer noch eine volle HEPA-Filter-Leistung zu haben, obwohl diese nur bei bis zu 50 % der maximalen Luftleistung besteht. Über diese Luftmengen hinaus nimmt die Filterleistung H13 ab auf beispielsweise nur noch H11. Hier sollten immer Zertifikate dem jeweiligen Filter einzeln beiliegen und man sollte auch auf das Kleingedruckte in der Gebrauchsanweisung achten! Das Gleiche gilt auch bei sogenannten elektrostatischen Filtern, die sich in der Regel überhaupt nicht zur Abscheidung von Viren eignen.

Je höher die Luftwechselrate, desto schneller wird die Luft frei von Aerosolen und Viren 

Um eine wirksame Luftreinigung zu erzielen, muss die gesamte Raumluft in kürzester Zeit umgewälzt und gefiltert werden. Dementsprechend sollte ein Luftreiniger über eine möglichst hohe bzw. ausreichend dimensionierte Luftleistung bei voller Filterleistung verfügen. Je öfter die Raumluft pro Stunde durch den Luftreiniger gesogen und dort von Viren und Bakterien befreit wird, desto sauberer wird die Atemluft. Und desto mehr sinkt das Risiko, sich in einer Aerosolwolke zu infizieren. Und hier wird die Luft schon dünner! Die Luftleistung kompakter Luftreiniger ermöglicht zumeist nur einen 1- bis 2-fachen Luftwechsel pro Stunde in kleineren Räumen. Das ist aber bei Weitem nicht ausreichend, um sich in einem Raum mit mehreren Personen wirksam vor der Einatmung infektiöser Aerosole zu schützen.

Hochfrequenz-Luftreinigung: Die neue Referenzklasse in der mobilen Luftreinigung

Einen Basisschutz vor der Einatmung infektiöser Aerosole können Sie bereits ab 5 Luftwechseln pro Stunde erreichen. Für einen optimalen Schutz vor luftgetragenen Viren in stark frequentierten Räumen empfehlen sich hingegen Luftwechselraten zwischen 10 und 20 Luftwechseln pro Stunde, wie sie beispielsweise in Krankenhäusern und OP-Sälen Standard sind. Zu viel für die meisten Luftreinigungsgeräte auf dem Markt. Für den Luftreiniger TAC V+ hingegen ein leichtes Spiel. Mit einer zertifizierten HEPA-H14-Luftleistung von über 1.200 m³/h (TAC V+) ermöglichen diese Hochfrequenz-Luftreiniger sogar noch höhere Luftwechselraten und somit einen noch effektiveren Schutz.

Für jeden Bedarf den passenden Luftreiniger

Ganz gleich, ob Sie einen kompakten Luftreiniger für zu Hause suchen, oder einen Hochleistungs-Luftreiniger für den gewerblichen Einsatz – Trotec hat für jede Anwendung den passenden Luftreiniger in der notwendigen Dimensionierung im Angebot. Alle Geräte sind online im Trotec-Shop erhältlich.

Wie funktioniert die Luftreinigung?

Vereinfacht ausgedrückt, überträgt ein Luftreiniger die Luftsituation im Freien auf die Situation in geschlossenen Räumen und ergänzt diese durch eine hocheffiziente Virenfilterung und -inaktivierung. Was in der Theorie sehr technisch klingt, erweist sich in der Praxis als äußerst unkompliziert. Die zugfreie Ansaugung der belasteten Raumluft erfolgt in Bodennähe, abgeben wird die virenfreie Reinstluft vertikal nach oben in den Raum. Aufgrund der mobilen Bauweise lassen sich beispielsweise durch den Einsatz mehrerer Luftreiniger TAC V+ selbst großflächige Reinstluftbereiche ohne gefährliche Aerosolbelastung realisieren. 

Das Luftreinigungskonzept des in ersten erfolgreichen klinischen Versuchen getesteten Luftreinigers TAC V+ basiert auf zwei Säulen:

  • Zum einen wird die Aerosolkonzentration in der Raumluft fortlaufend mit virengefilterter HEPA-Reinstluft wirksam verdünnt. Zu diesem Zweck verfügt der Luftreiniger über eine bei mobilen Geräten bislang unerreicht hohe Reinstluftleistung, die eine bis zu 20-fache Luftwechselrate pro Stunde ermöglicht.
  • Des Weiteren werden luftgetragene Viren und Bakterien in einem neuartigen, hitzebeständigen HEPA-Schwebstofffilter zuerst abgeschieden und dann zyklisch, durch thermische Dekontamination, abgetötet. Dieser exklusiv von Trotec entwickelte Spezialfilter der Schutzklasse 14 zeichnet sich durch einen Abscheidegrad von 99,995 Prozent bei Partikelgrößen von 0,1 bis 0,2 µm aus. Dank dieser Eigenschaften werden H14-Hochleistungsfilter selbst in Operationssälen zur Reinluftherstellung sowie in vergleichbar hygienesensiblen Bereichen eingesetzt.

Was kostet ein Hochfrequenz-Luftreiniger?

Im Vergleich zu den Folgen eines Corona-Ausbruchs in einem Unternehmen sind die Investitionskosten vergleichsweise gering. Erhältlich ist der mobile Luftreiniger TAC V+ in mehreren Farben und Ausstattungsvarianten bereits zum Preis ab 4.286,20 € im Trotec-Shop.

Gerne beantworten wir noch offene Fragen im persönlichen Gespräch:

Trotec GmbH
Herr Jochem Weingartz
Telefon: +49 2452 962-137
jochem.weingartz@trotec.com

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