- Третото оръжие срещу вируса е вече измислено
- Ако въздухът се всмуква към тавана бързо и се облъчва с лампи със спектрален диапазон от 222 нанометра и после се връща в помещението
- lСлед хиляди симулации, подкрепени с реални експерименти, вече има иновации, с които училищата, университетите, ресторантите и офисите скоро могат да работят
Третото оръжие, което човечеството вече взема на въоръжение във войната с коронавируса, са технологиите, които обеззаразяват въздуха в обществени пространства като автобуси, класни стаи и самолети. С помощта на такива технологии връщането на училище или пътуването става безопасно за масово заразяване. Една от най-неприятните черти на тази болест са т. нар.
суперспредъри
– хора, които
заразяват
едновременно
десетки
по все още не напълно изяснен механизъм. И макар да пазим дистанция - и това е най-разумната мярка досега, дори и доста хора да се ваксинират, продължава да съществува рискът от заразяване Вече има технологии, които убиват коронавируса във въздуха, и те успешно се прилагат в Япония, Тайван, Китай, а през последните месеци навлизат и в Европа.
Всичко започва в началото на 2020 г., когато японското Министерство на образованието, науката и технологиите заедно с Центъра за компютърни науки RIKEN и няколко водещи университета провеждат хиляди симулации на най-бързия към днешна дата суперкомпютър в света - Fugako.
“Целта им бе да установят на какво разстояние се разпръскват микрочастиците, наситени с вируса, при разговор, кашляне или кихане, как се разпространяват в затворени помещения, на открито, в обществения транспорт, в самолети, в административни сгради и офиси. Разбира се, отчитаха се различните условия - дали има отворени врати, прозорци, включени климатици и т.н. Както и дали маските и шлемовете помагат, как, доколко и кои от тях - обясни проф. Стоян Марков, ръководител на Националния център за суперкомпютърни приложения (НЦСП). - Резултатите от симулациите се съпоставят с тези от стотици реални експерименти, за да се провери доколко правилно отразяват действителността. Един от изводите бе, че непроветрените места със сух въздух са сред най-опасните за заразяване - класни стаи, университетски зали, офиси, магазини със струпване на хора, болници, авто и железопътни гари, летища и други.”
“В края на април японските колеги публикуваха част от резултатите и ги споделиха с нас”, каза проф. Марков. След което НЦСП организира група от български специалисти, която да предложи рационални технически решения за стерилизация на въздуха в затворени помещения в присъствие на хора.
Тези разработки стъпват на сериозните изследвания в Япония, поверени на мултидисциплинарния екип на д-р Макото Цубокура, шеф на Complex Phenomena Unified Simulation Research Team в Riken. Именно той, колегите му, Технологичният институт в Киото, университетите в Кобе и Осака със свръхбързия компютър Fugako проведоха най-точното и подробно проучване в света чрез симулация на поведението на патогените във въздуха в затворени помещения и в околната среда.
На Fugako е изчислено и кой е най-ефективният начин за проветряване на класна стая с 40 ученици. Установено бе, че обеззаразяването трябва да стане бързо,
за време
по-малко от
180 секунди
Затова в Япония провеждат две симулации, които свеждат това време до 100 секунди. При първата всички прозорци в стаята са отворени с по 20 см, включително и вратата към коридора. При втория отново всички прозорци са отворени с по 20 см, но вратите в предната и задната част на стаята са открехнати с по 40 см.
В България климатичните условия са по-различни и ако през лятото този вариант може да се осъществи, то през зимата едва ли ще е удачно класните стаи да се изстудяват по този начин. Затова екипът реши да провери на практика как може да се сведе до минимум рискът от заразяване на хората в затворени помещения, като се съчетават вентилационна система със затворен цикъл и модул за стерилизация на въздуха и опресняването със свеж въздух, за да има достатъчно кислород.
При проектирането на инсталацията ще се отчетат и резултатите от проучването на Техническия университет в Берлин. Според него достигането на критични нива на заразни аерозоли зависи от размера на помещението, броя на хората и достъпа на чист въздух. Оценката за критично ниво е 3,000 аерозола (капчици с корона-вирус) на кубически метър.
Немските учени установяват, че ключови в случая са вентилационните устройства, които обменят въздуха в стаите. Експериментите показаха, че ако в помещение с площ от 20 кв.м и височина 3 метра въздухът се обменя два пъти на всеки час, двама души, единият от които заразен, могат да останат до 8 часа. В помещение от 100 кв. м при същите условия десет души могат да останат до 3 часа. В класна стая с 25 до 30 деца само след две минути ще е пълно със заразни аерозоли, казва инж. Мартин Кригел, ръководител на екипа. Затова патогените трябва бързо да бъдат унищожени. въздухът бързо се стерилизира, ако той принудително се продухва през затворени модули с бактерицидни ултравиолетови лампи. Те са обвити със стъкло с титанов диоксид, поглъщащ светлината с дължина на вълната 185 нанометра. Именно тя генерира озон, който е опасен за хората над определени нива.
Изследванията доказват, че лампи в спектралния диапазон 222 нанометра, с които се облъчва въздухът в затворени помещения с няколко души, при дълга експозиция са смъртоносни за вируса и са безопасни за човека. Проблемът обаче е, че обеззаразяването може да продължи от 20 минути до един час - в зависимост от обема на помещението. За разлика от тях, UV-C лампите с дължина на вълната на светлината 253,7 нанометра са многократно по-бързи и имат най-силен бактерициден ефект с ясно изразено антивирусно действие.
За съжаление, тези лампи не могат да се използват за пряко облъчване на помещения с хора, защото увреждат роговицата на очите и кожата, а при дълга експозиция могат да предизвикат меланом на кожата. Резултатите се потвърждават и от проучване, проведеното в Irving Medical Center в Columbia University в Ню Йорк. То проследява как влияе UV-C светлината на аерозолен облак, заразен с вируси, който след облъчане минава през жива култура от човешки белодробни клетки. Целта на експеримента е да установи на какви специфични характеристики
трябва да
отговарят
бактерицидните
лампи,
за да бъдат ликвидирани патогените. Като се опира на тези експериментално получени резултати и симулациите, екипът предлага да се използват вентилационни системи от затворен тип с вградени в тях модули с UV-C лампи, за да се осигурят контролируема и управляема стерилизация, обмен и освежаване на въздуха.
Подобни системи вече се въвеждат в азиатските страни и в Европа, като приоритет ще са болниците, след това училищата, университетите, институциите, офисите, столовете и ресторантите, хотелите, магазините, фитнесзалите и др. Ако те вече имат вентилационни системи, в тях могат директно да се вградят UV-C модулите.
В момента се
модифицират
и системите за
очистване на
въздуха в салона
за пътници на
самолетите
на “Боинг” и “Еърбъс”. Особеността е, че при тях той се стерилизира не чрез бактерицидни лампи, а чрез нагряване в топлинна камера до 250 градуса. Нагретият въздух отново се смесва със свеж от компресора на двигателя, охлажда се и се връща в салона. Подобно оборудване за термично обеззаразяване на въздуха започва да се използва в автобусите в почти всички европейски страни.
Според специалистите инвестициите в тези съоръжения ще са значително по-малки от разходите, които прави държавата, за да компенсира всички, които не работят, включително по схемата 60/40. По повод на тези иновативни разработки се е провела среща между екипа, еврокомисаря Мария Габриел, министъра на образованието Красимир Вълчев и кмета на София Йорданка Фандъкова.
“Обещах им съдействия за научната работа, а ако се докаже, че действа, при бъдещите проекти за обновяване на училищата ще предвиждаме такива системи”, каза пред “24 часа” Красимир Вълчев.
