Нов тип вентилатор за въздух без вируси

Опасността от заразяване с коронавирус е особено голяма в затворени пространства. Това е така, защото аерозолите, които играят ключова роля в предаването на COVID-19, увеличават концентрацията на SARS-CoV-2 в закрити пространства. Нова вентилационна система, разработена от два от институтите Fraunhofer, е в състояние да филтрира вируса от околния въздух. След това той унищожава вируса в процес, известен като студено горене, като не оставя нищо друго освен малки количества въглероден диоксид и водород.

С настъпването на зимата животът се върна на закрито, а заедно с това и опасността от заразяване с коронавирус в училища, офиси и търговски центрове. Вентилаторът, който намалява опасността от инфекция, може да играе важна роля в борбата с коронавируса. В проект, известен като CoClean-up, Институтът за керамични технологии и системи Fraunhofer IKTS в Дрезден и Институтът за токсикология и експериментална медицина Fraunhofer ITEM в Хановер вече са разработили такова решение. Тази нова система филтрира патогените от околния въздух и ги унищожава, като не оставя нищо друго освен нетоксичния газ CO2.

Въпреки че вече има филтриращи системи, които пречистват околния въздух, те просто улавят вируса, вместо да го унищожават. Неуспешна смяна на филтъра може предизвика перфорация в използвания филтър, което от своя страна може да доведе до значително изхвърляне на вируса в помещението. Преместването на филтри също може да създаде проблеми.

Как най-добре да премахнете отработения филтър и след това безопасно да го изхвърлите, заедно с неговия вирусен товар?

UV филтрите са една от алтернативите. Те наистина унищожават по-голямата част от вируса, но процесът може да създаде други вредни субстанции. С други думи, те предлагат в най-добрия случай частично решение.

На пръв поглед различието на вентилатора Fraunhofer от съществуващите системи е малко. Процесът зад него обаче е напълно нов. „Нашата вентилаторна система напълно унищожава вируси и всякакви други органични материали“, казва Ханс-Юрген Фридрих от Fraunhofer IKTS. „Единственото, което остава, са малки количества CO2 и водород. С други думи, нашият процес наистина елиминира коронавируса. „

Вирусът се окислява до CO2.

На мястото на филтъра при конвенционалните вентилатори новата система използва процес на студено изгаряне за отстраняване на вируса. Околният въздух се подава през физиологичен разтвор, който филтрира вируса и всички други органични частици. След това изчистеният въздух се изпуска обратно в стаята. Във физиологичния разтвор има два електрода, през които се прилага напрежение. При единия електрод органичните вещества във физиологичния разтвор – включително всички вируси – се окисляват напълно, за да образуват CO2 в процес, известен също като студено горене. При другият електрод се произвеждат малки количества водород. В стая с нормални размери и правилния брой хора това би произвело в продължение на няколко часа само няколкостотин милилитра СО2 и водород. След това тези два газа се разпръскват из целия въздух в помещението. За сравнение, всеки литър въздух, издишан от човек – еквивалент на един дъх – съдържа около 40 милилитра CO2.

В момента изследователските екипи провеждат тестове с безвредни вещества. „От съображения за безопасност, ние не използваме действителния коронавирус за тестовете“, обяснява д-р Катарина Шварц, ръководител на отдел във Fraunhofer ITEM. „Вместо това използваме заместители с много сходни свойства.“ При тестове във Fraunhofer IKTS тези заместители се добавят директно към физиологичния разтвор. След това изследователите анализираха разграждането на този биологичен материал при електродите и измериха колко от него остава в изчистения въздух, изпускан от системата. Това демонстрира, че различните електролитни процеси – т.е. ключовата част на системата – функционират според изискванията.

В следващите тестове изследователите ще създадат аерозол, натоварен с вируса и ще го изпомпват във физиологичен разтвор. И тук ще използват по-малко вредни заместители. „Доколкото ми е известно, никъде в Европа няма стандартизирана процедура за използване на въздушен аерозол от опасен вирус, за да се тества ефективността на системите за пречистване и дезинфекция на въздуха“, казва Шварц.

Разглеждайки по-отблизо аерозолите.

В друг проект, финансиран от Fraunhofer-Gesellschaft, Шварц работи над тестовете със здрави субекти, за да проучи как аерозолният състав на издишания въздух се променя, в зависимост от това дали човек диша нормално или говори, кашля и пее. Разполагайки с тези знания, тя планира да произведе различни видове аерозоли, които след това ще бъдат заредени с вируса и подадени в електролитната клетка. „Но трябва да внимаваме изкуствено произведените аерозоли да не увреждат или разлагат тестовите вируси“, обяснява тя. „Ключът е да се намери добър баланс.“

Вентилаторът, разработен за CoClean-up, ще бъде представен като демонстратор при приключването на проекта през април 2021 г. След това ще отнеме още около 18 месеца, преди системата да е готова за пускане на пазара и да е в съответствие с регулаторните изисквания. Освен за коронавируса, вентилаторът може след това да се използва и за филтриране на други замърсители във въздуха, като например животински вируси или свински и птичи грип. Понастоящем Fraunhofer IKTS изследва допълнителни възможности за елиминиране на замърсителите във въздуха. „Но няма много други начини за справяне с този вид проблеми, които просто ви оставят с CO2 накрая“, обяснява Фридрих. „Нашият метод има голям потенциал – и не само за коронавируса!“