ONDERZOEK NAAR INVLOED VENTILATIE OP CORONABESMETTING

publicatie van De Ingenieur

Kleine druppeltjes met het coronavirus erin lijken zich in slecht geventileerde binnenruimtes over veel grotere afstand te kunnen verplaatsen dan anderhalve meter. Nederlandse universiteiten, bedrijven en instellingen gaan onderzoeken hoe dat werkt.

Een bus in China waar de chauffeur de luchtbehandeling op standje ‘recirculeren’ had staan, een restaurant in hetzelfde land waar slecht geventileerd werd, en half mei nog een restaurant in Duitsland. Het zijn drie voorbeelden van plekken waar superverspreiding plaatsvond: één enkele persoon met Covid-19 besmette in korte tijd tientallen anderen.

Hoe kan zoiets gebeuren? Wetenschappers beginnen steeds meer in te zien dat dit hoogstwaarschijnlijk (deels) te wijten is aan verspreiding van het virus door de lucht. De overeenkomsten tussen de drie cases: er waren minstens een uur lang tientallen mensen in dezelfde ruimte en de ventilatie van de ruimte was steeds slecht. Ramen zaten dicht en lucht werd gerecirculeerd.
 

RIVM

Toch stelt het RIVM in officiële berichten vooralsnog dat ‘er op basis van de huidige inzichten niet is aangetoond dat aerogene (door de lucht, red.) transmissie een rol speelt in de verspreiding van SARS-CoV-2.’

Experts die De Ingenieur hiernaar vroeg, zijn het daar niet mee eens. Volgens hen moeten we er vanuit gaan dat besmetting door aerosolen - heel kleine druppeltjes die zweven in de lucht - wel degelijk een mechanisme is dat een rol speelt. Het stelligst daarover is Atze Boerstra, vice-president van REHVA (de Europese federatie van brancheverenigingen op het gebied van verwarming, ventilatie en airconditioning) en directeur van het ingenieursbureau bba binnenmilieu. ‘Laten we het zo zeggen: op onderdelen interpreteer ik de wetenschappelijke literatuur duidelijk anders dan het RIVM.’

 

 De kans op besmetting kan stijgen door onvoldoende verdunning van de binnenlucht, gecombineerd met luchtstromingen in de ruimte die virusdeeltjes meters ver weg dragen. De vrouw rechts draagt Covid-19 bij zich. Grotere druppels die ze afscheidt, vallen binnen 1,5 meter op de grond. Het zijn de kleine druppeltjes (< 5 micron) die gaan zweven en door luchtstromingen in de hele ruimte terechtkomen. Vooral als de lucht onvoldoende wordt ververst, gaat dit spelen. Illustratie: Stijn van der Horst, bba binnenmilieu.

KOOR

Volgens Boerstra valt het lastig nog te ontkennen dat slechte ventilatie een rol speelt bij zogenoemde super spreading events, zoals bovengenoemde voorbeelden. ‘Het RIVM zegt dat een reproductiegetal van 2 tot 4 (R0, getal dat aangeeft hoeveel mensen door één ander worden besmet, red.) niet lijkt te wijzen op aerogene verspreiding, maar vergeet erbij te vertellen dat dit een gemiddelde is. In bepaalde gevallen zien we een veel hogere R0. Bij een repeterend koor nabij Seattle werden 41 mensen besmet door één persoon!’

Het lijkt erop dat Covid-19 een infectieziekte is die in bepaalde gevallen nauwelijks naar anderen wordt overgebracht, maar in andere gevallen juist wel en dan ook meteen in hoge mate (lees ook dit recente nieuwsartikel in het wetenschappelijke tijdschrift Science).

METERS VER

Het vermoeden is onder wetenschappers nu sterk dat een dergelijke besmetting in binnenruimtes komt door onvoldoende verdunning van de binnenlucht, gecombineerd met luchtstromingen in de ruimte die virusdeeltjes meters ver weg dragen. ‘Het meest ongunstige geval is als een luchtstroom langs een besmet persoon gaat, aerosolen met virus oppikt en ze langs gezonde mensen leidt’, zegt hoogleraar Indoor Environment Philomena Bluyssen van de TU Delft.

In zo’n geval verhoogt recirculatie van lucht de kans op besmetting bij gezonde mensen die in die ruimte aanwezig zijn. Aan de andere kant kun je met slimme luchtstromen de kans op besmetting juist verlagen. Dat begint, heel eenvoudig, met het toevoeren van voldoende verse lucht. ‘Dan is er sprake van verdunning en wordt de virusconcentratie in de ademzone van de aanwezigen substantieel verlaagd’, legt Boerstra uit (zie ook de figuren).

Ventilatie en circulatie van lucht kunnen dus zowel oorzaak van het probleem zijn, als onderdeel van de oplossing. Dat is behoorlijk ingewikkeld en daarom gaan Bluyssen en Boerstra, samen met collega’s van het NLR, de Universiteit Twente en het Radboudumc experimenteel onderzoek doen naar de invloed van ventilatiesystemen op de verspreiding van virusdeeltjes in een ruimte.

9D1A4A2E A270 4734 B9F7 B0CBBA1E92E7

Dezelfde situatie, maar nu is het ventilatiesysteem aangezet. De lucht wordt rechts afgezogen, terwijl bovenin verse lucht van buiten de ruimte binnenstroomt. Er treedt verdunning op en de virusconcentratie in de ademzone van de aanwezigen gaat substantieel omlaag. Illustratie: Stijn van der Horst, bba binnenmilieu.

ZEEPBELLETJES

In een testruimte aan het SenseLab van de TU Delft gaan zij vanaf begin juni proeven doen waarbij kleine zeepbelletjes, gevuld met lucht of helium, in de ruimte worden gebracht. ‘Die belletjes zijn veel groter dan aerosolen met virus erin, maar hun gedrag onder invloed van luchtstromingen is wel te vergelijken’, vertelt Bluyssen aan de telefoon.

De onderzoeksvraag is eigenlijk heel eenvoudig: waar gaan die belletjes naar toe, hoe bewegen ze zich door de ruimte? Daarbij gaat het onderzoeksteam drie typen ventilatie testen. Ten eerste natuurlijke ventilatie, oftewel de ramen tegen elkaar openzetten en de natuurlijke trek zijn werk laten doen. Dit wordt al aanbevolen voor gebouwen waar geen mechanische ventilatie aanwezig is, zoals in veel scholen het geval is.
 

LICHAAMSWARMTE

Ten tweede komt mengventilatie aan de beurt, een vorm waarbij verse lucht bovenin de ruimte binnenstroomt, vervolgens mengt met de reeds aanwezige lucht, en elders wordt weggezogen. Ten slotte testen Bluyssen en collega’s verdringingsventilatie, waarbij verse lucht onderin een ruimte binnenstroomt en door de lichaamswarmte van mensen wordt verwarmd. Deze lucht stijgt op en wordt bovenin afgezogen.

Sommige experts noemen deze laatste vorm van ventileren ideaal, maar Bluyssen weet het zo net nog niet. ‘Zeker, met verdringingsventilatie kun je goed geurtjes en de allerlichtste deeltjes afvoeren. Maar we vermoeden dat middelgrote deeltjes, die normaal gesproken langzaam dalen, door de opwaartse luchtstroom weer bij de mensen worden gebracht. En dan zouden virussen die al bijna op de grond waren weer bij gezonde mensen onder de neus terechtkomen. Die hypothese willen we graag experimenteel toetsen.’  

 

EERSTE EXPERIMENTEN

Volgende week gaan Bluyssen en collega’s in Delft de testruimte inrichten en dan kunnen de week erop de eerste experimenten beginnen. Die moeten uiteraard leiden tot een wetenschappelijke publicatie, maar ‘we zullen resultaten ook naar buiten brengen via de website van de TU Delft.’

 

Gebouweigenaren zouden hun mechanische ventilatiesystemen extra moeten laten controleren en waar die niet aanwezig zijn: gooi die ramen wat vaker open.

 

En heeft Bluyssen al een idee hoe de ideale vorm van ventilatie eruitziet? ‘Dan denk ik aan persoonlijke ventilatie. Daarbij zuigt een systeem lokaal op bijvoorbeeld je werkplek de lucht af. Dit bestaat al wel, maar wordt nog niet grootschalig toegepast.’ Een dergelijk systeem brengt natuurlijk ook extra kosten met zich mee.
 

'GOOI RAMEN OPEN'

Mensen moeten niet overdreven angstig worden, benadrukt Atze Boerstra van bba binnenmilieu. ‘We hoeven binnenruimtes de komende tijd echt niet helemaal te mijden; zo’n vaart loopt het nu ook weer niet. Als een ruimte prima geventileerd is, kan daar niet zoveel gebeuren. Maar uit voorzorg is het dus wel goed om de komende tijd extra te ventileren. Gebouweigenaren zouden hun mechanische ventilatiesystemen extra moeten laten controleren en waar die niet aanwezig zijn: gooi die ramen wat vaker open.’
 

Openingsfoto: Op deze foto is te zien hoe een man niest. Het niezen leidt tot een grote pluim met speekseldruppeltjes, waarvan de grotere deeltjes snel neerslaan op de grond. De kleinere druppeltjes kunnen gaan zweven in de ruimte.

Wordt vervolgd.

 

 

Huub de Groot Kunstmatige fotosynthese gaat de kern worden van de nieuwe energie voorziening

De tijd waarin de mens welvaart schiep door de natuur aan zich te onderwerpen is voorbij’

Huub de GrootHuub de Groot

Ik verwacht dat in 2050 kunstmatige fotosynthese volledig operationeel zal zijn en de kern zal zijn van de energie-voorziening,’ zegt Huub de Groot, hoogleraar in de biofysische organische chemie aan de Universiteit Leiden. ‘De ervaring leert dat een nieuwe technologie 30 jaar nodig heeft om tot volle ontplooiing te komen, en dat betekent dat deze al in 2020 in de exponentiële groei zou moeten komen. Terugrekenend zou in 2020 al 100 MW geïnstalleerd moeten zijn, daarvoor hebben we nog acht jaar.’

Kunstmatige fotosynthese is een nabootsing van de processen in de natuur, waarmee plantaardig materiaal wordt opgebouwd uit CO2 en water onder invloed van zonlicht. Het rendement van dit proces is laag, ca. 1/2 %. Omdat planten veel te veel licht krijgen, wordt het grootste deel van de energie afgevoerd. Met kunstmatige fotosynthese in zogenaamde biosolar cells hopen onderzoekers veel hogere rendementen te behalen. Een belangrijk voordeel is dat er een heel scala aan stoffen kan worden gemaakt met dit proces via waterstof, zoals methanol of koolwaterstoffen. Sommige biosolar cells kunnen als parttime zonnecellen worden gebouwd – apparaatjes die zowel stroom kunnen produceren als chemicaliën.

Solar fuels
De technologie bevindt zich in het laboratorium stadium, met stand alone proef-opstellingen die waterstof (H2) maken. Ze bestaan uit zonnecellen met een speciale coating. Maar er is nog geen wereldwijde infrastructuur voor H2. Daarom is het nuttig, waterstof te binden aan koolstof uit CO2, net zoals de natuur dat doet. Daarmee komt energie beschikbaar in een vorm die opgeslagen kan worden (een brandstof), de zogenaamde solar fuels. Bijvoorbeeld de al genoemde methanol. Of zonne-diesel. In het begin zal daarvoor geconcentreerde CO2 uit bijvoorbeeld elektriciteitscentrales of fabrieken gebruikt worden, en we denken ook al aan de combinatie van zonnecellen en algen die met elektriciteit CO2 uit de lucht omzetten.

TexelTexel, energie hotspot op MW niveau

Door hun grote flexibiliteit zijn biosolar cells bij uitstek geschikt als centrum van een geïntegreerd duurzaam systeem van energie- en materiaalstromen, zo legt Huub de Groot uit. Wind- en zonne-energie zijn prima duurzame vormen van energieopwekking, maar ze produceren alleen elektriciteit en die is moeilijk op te slaan. Biosolar cells die zowel elektriciteit kunnen leveren als brandstoffen en bovendien grondstoffen voor de industrie, bieden de ultieme flexibiliteit bij het sluiten van kringlopen in een duurzame economie. Ze bieden ook de mogelijkheid, energie direct te integreren in productieprocessen, zodat wij verliesgevende opslag- en omzettingsstappen van energie kunnen vermijden. Biosolar cells vormen de basis van toekomstige zelfvoorzienende gemeenschappen.

Geïntegreerde hotspots
‘Maar de keuze van schaalgrootte is daarbij erg belangrijk,’ zegt Huub de Groot. ‘Een huis is op kW-niveau, een haven op GW-niveau. Het is nu ongeveer economisch haalbaar om je huis zelfvoorzienend te maken, maar een haven is nog te groot. Energieneutraliteit kunnen we beter eerst proberen te bereiken op MW-niveau. Daarin kunnen diverse technologieën goed op elkaar aansluiten: windturbine, warmte/kracht koppeling, biogas (in grotere bassins), biosolar cells, brandstofcellen, smart grids. Voorbeelden van energie-hotspots van zo’n omvang zijn op meerdere plaatsen te vinden, bijvoorbeeld op Texel, in Drenthe of bij Alphen aan de Rijn. Onze onderzoeksgroep kijkt daar momenteel naar. We kijken ook naar mogelijkheden met de Maasvlakteslufter (250 ha).’

‘Biosolar cells zijn typisch nog in de R&D-fase. We moeten nog fundamentele problemen overwinnen, zoals aantasting van coatings door UV-straling en de zuurstof die vrijkomt bij het splitsen van water. Onderzoeksprojecten zijn vrij kleinschalig, in de orde van € 100.000 tot € 1 miljoen. Voor de volgende stap in het proces, prototyping, hebben we per project tien keer zo veel geld nodig. Maar niemand wil het risico nemen van een prototype: bedrijven niet, en de overheid niet. Dit is de valley of death. We komen dan uiteindelijk uit bij venture capitalists (maar dat is heel moeilijk in Nederland), of bij revolving funds van universiteiten en regionale overheden. Elke universiteit heeft inmiddels een revolving fund; ook Photanol (collega’s van de Universiteit van Amsterdam die chemicaliën produceren met behulp van cyanobacteriën) wordt daar voor een deel uit betaald.’

Fukushima

Het kernongeluk in Fukushima was een impuls voor veel onderzoekprogramma’s.

Actief CO2 binden
‘Na het kernongeluk in Fukushima heeft ons onderzoek een grote impuls gekregen. De aanzet was al gegeven in 2008 met een White Paper on BioSolar Cells, en recent de oprichting van een nieuw Max Planck Instituut voor chemische energieconversie, net over de grens in het Roergebied. In Nederland speelt ook een rol dat wij de CO2-doelstellingen voor 2020 van de EU niet gaan halen, waardoor er misschien flinke boetes dreigen. Daarom heeft de overheid belangstelling voor het werk van ons BioSolar Cells consortium: wij ontwikkelen één van de weinige technologieën waarmee je actief CO2 kunt binden en daarmee de uitstoot kunt omzetten in brandstof. De brandstofmarkt is naar verwachting de grootste groeimarkt wereldwijd in de komende decennia, en is de enige markt die in staat is om een bijdrage van betekenis te leveren aan het recyclen van CO2.’ Aldus Huub de Groot.

Verspreiding van corona-virus in de binnenlucht

Contact Prof.dr.ir. Philomena Bluyssen Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. JavaScript dient ingeschakeld te zijn om het te bekijken.

 

Hoogleraar Philomena Bluyssen start in een consortium met Christophe Hermans van NLR, Rob Hagmeijer van Universiteit Twente, Atze Boerstra van bba binnenmilieu en Paul Scheepers van Radboudumc, een onderzoek naar de verspreiding van microscopisch kleine druppels, zogenoemde aerosolen, via de lucht in binnenruimtes.  Met een opstelling in de Experience room van het SenseLab aan de TU Delft wordt de verspreiding van aerosolen zichtbaar gemaakt onder verschillende ventilatie condities.

Het onderzoek kan inzicht bieden welke extra maatregelen in gemeenschappelijke binnenruimtes genomen moeten worden om de verspreiding van het corona-virus nog beter tegen te gaan. De resultaten zullen worden gebruikt om het OMT, RIVM en GGDs van nieuwe inzichten te voorzien. 

Verspreidingsroutes

Bij de verspreiding van het SARS-CoV-2 worden drie verspreidingsroutes onderscheiden via: 

  1. (grote) druppels en spatten die slechts een korte afstand overbruggen
  2. direct contact tussen mensen of met besmette oppervlakken
  3. microscopisch kleine druppels (aerosolen) die op een luchtstroom kunnen worden meegevoerd

In de huidige intelligente lockdown in Nederland wordt vooral rekening gehouden met de eerste twee vormen van verspreiding. 1,5 meter afstand houden en het regelmatig wassen van handen zijn voorbeelden van maatregelen om besmettingsrisico’s via respectievelijk grote druppels en direct contact te beheersen. 

Dat er relatief minder aandacht is voor de derde besmettingsroute, via aerosolen, heeft te maken met de onzekerheid die er vooralsnog bestaat of deze kleine druppels genoeg virus kunnen bevatten om personen te besmetten. Het consortium wil de verspreiding van aerosolen in binnenruimtes met verschillende mate van ventilatie gaan bestuderen, zodat bij het treffen van concrete maatregelen alle verspreidingsroutes en daaraan gekoppelde besmettingsrisico’s ingedamd worden.

 #kivi is mede initiator als Ingenieursvereniging en zusterorganisatie van VIZL

Projectpartners

NLR, Universiteit Twente, bba binnenmilieu, Radboudumc

“Lucht moet verbeteren tegen Corona”

Forse ingrepen zijn nodig om de volksgezondheid in Oost- Brabant en Noord-Limburg beter te beschermen. Het grote aantal corona doden laat volgens medici en politici zien dat de situatie onhoudbaar is.

DOOR RICHARD CLEVERS EN SANDER VAN MERSBERGEN

Een brede coalitie van deskundigen en belangenorganisaties roept het RIVM op haast te maken met onderzoek nu internationale studies uitwijzen dat corona meer slachtoffers maakt in gebieden met slechte luchtkwaliteit.

Brabant en Limburg nemen samen bijna 40 procent van de Nederlandse corona doden voor hun rekening, terwijl 20 procent van de Nederlanders in deze provincies woont. Vooral in het oosten van Brabant en het noorden van Limburg is de lucht­situatie slecht, onder meer door intensieve veehouderij, maar ook door industrie en verkeer.

Gezond verstand

Als zo’n onderzoek jaren duurt, is het mosterd na de maaltijd. 

Longarts Hans in ’t Veen

In hoeverre luchtvervuiling ook in Brabant en Limburg bijdroeg aan het aantal slachtoffers, naast bijvoorbeeld het carnaval, onderzoekt het RIVM. Dat onderzoek kan meerdere jaren duren. „Moet je nu het zoveelste bewijs gaan leveren voor zo’n verband, en daar een paar jaar aan verliezen, of kun je je ook baseren op gezond verstand?”, vraagt Pascal Wielders, longarts in het Catharina Ziekenhuis in Eindhoven zich af. „Als zo’n onderzoek jaren duurt, is het mosterd na de maaltijd”, vult Hans in ’t Veen, longarts van het Franciscus Gasthuis & Vlietland aan. „Het moet echt sneller.”

„Meer onderzoek mag geen excuus zijn om stil te zitten”, zegt oncologisch chirurg Ignas van Bebber. „Je mag ook leren van studies uit het buitenland.” Daar komt bij dat ook zonder de corona crisis duidelijk is dat vieze lucht zorgt dat mensen meer aandoeningen hebben en eerder overlijden, zegt hij.

Onderzoekers in China, Italië en Duitsland legden inmiddels ook een direct verband tussen luchtkwaliteit en corona. Ook de gezaghebbende Harvard Universiteit vond in Amerika een verband. Onderzoekers van de Wereldbank legden de link voor Nederland. Hun conclusie: wanneer de fijnstof concentratie in een gebied met 20 procent toeneemt, vallen er bijna twee keer zo veel doden. De studies zijn snel gedaan en voldoen nog niet aan alle wetenschappelijke normen.

Hoe dan ook: een rondgang langs bestuurders, boeren en milieugroeperingen leert dat de zorgen in het zuiden groot zijn. Naast een grote veestapel kent de regio ook veel verkeer, industrie en een groot vliegveld. Ook ligt het Ruhrgebied niet ver weg. „Als de luchtvervuiling omlaag moet, moet iedereen leveren”, zegt Jeannette van der Ven, bestuurster van boerenorganisatie ZLTO. „Vee, industrie en verkeer.”

Extra bescherming

Sommige partijen willen meteen maatregelen zien. Daarmee kan niet de gezondheidsschade worden goedgemaakt, maar kan wel het besmettingsgevaar worden ingedamd. Zo pleit immunoloog Ger Rijkers voor extra bescherming voor de bevolking in de bewuste regio, bijvoorbeeld in de vorm van mondkapjes. Christian Hoebe, hoogleraar sociale geneeskunde in Maastricht en lid van het Outbreak Management Team, roept echter op tot geduld. „Goed onderzoek kost gewoon tijd. De beste bescherming voor mensen in dit gebied is dat ze zich heel goed aan de regels blijven houden.”

Conclusie

Zo snel mogelijk over gaan naar duurzaam transport met electrische aandrijving met/zonder waterstof als brandstof.

Nieuw type windturbine met verticale as  heeft geen slagschaduw en een heel laag geluidsnivo. De rotors zitten in de toren en de energie is met hydraulische overbrenging onder de toren. Vandaar het zeer lage gehuids hinder nivo.

5A525933 F33B 438D 91D6 7EF04129BBDD
0E08DF79 67E5 4D01 81AE 04146675AA5E

06107F3B 2446 49B2 BA8C 798383F4F690169D6190 1E6B 4401 9A6E 72302D67A4ADCC958BE0 D426 4561 88F7 45FC76206792D5988F7B B189 49D1 94C2 F28572096990