Nova estratégia de purificação do ar pode reduzir substancialmente o risco de transmissão do COVID-19 em salas de aula e outros espaços internos

As salas de aula da universidade são fóruns de intercâmbio intelectual. Mas a pandemia do COVID-19 destacou a importância de as salas de aula também serem locais de troca de ar eficiente – ou seja, boa ventilação.

A tecnologia de amostragem de ar desenvolvida por Constantinos Sioutas, professor da Escola de Engenharia da USC Viterbi, ajudou a abrir caminho para o entendimento de que o COVID-19 é um vírus transmitido pelo ar. Quando o vírus é exalado em pequenas gotículas respiratórias em ambientes internoso conteúdo de água evapora rapidamente devido à umidade relativa muito menor em ambientes internos do que em ambientes externos, deixando partículas virais suspenso no ar. Essa percepção, por sua vez, levou ao conhecimento de que a substituição do ar interno por ar fresco ou filtrado ao ar livre (também conhecido como “troca de ar”) pode ajudar a dissipar partículas virais que, de outra forma, permaneceriam por horas.

Agora, um novo estudo de Sioutas e sua equipe realizado em salas de aula da USC demonstra que filtros em linha de alta eficiência dentro de sistemas HVAC podem melhorar significativamente ar interno qualidade. O estudo, publicado no Revista Internacional de Pesquisa Ambiental e Saúde Públicatambém revela que operar tal sistema ao mesmo tempo que um purificador de ar portátil com filtro HEPA pode maximizar a remoção de pequenas partículas transportadas pelo ar.

Executando esses sistemas de filtragem simultaneamente, “Você reduz o risco de os alunos e o professor serem infectados [with COVID-19] em mais de dez vezes”, diz Sioutas, Fred Champion Professor e Professor de Engenharia Civil e Ambiental e Engenharia Aeroespacial e Mecânica.

As implicações do estudo vão muito além da USC para outras instituições educacionais, bem como para residências, empresas e transporte público.

Quando a equipe de Sioutas começou a planejar a pesquisa no verão de 2021, eles usaram dados do USC Facilities Planning and Management (FPM) para determinar quais salas de aula avaliar. Eles queriam medir qualidade do ar interno em várias idades de construção, Sala de aula tamanhos e sistemas de ventilação.

Para o estudo, a equipe selecionou nove salas de aula em sete prédios diferentes, todos com sistemas HVAC com filtros MERV-14 em linha – exceto um, que tinha um filtro MERV-13. MERV significa o Valor Mínimo de Relatório de Eficiência; quanto maior a classificação MERV, mais eficiente é o filtro na captura de partículas do ar.

Resultados de arregalar os olhos

Sioutas estava interessado em medir o efeito da ventilação e filtragem não apenas nos poluentes que exalamos, incluindo o dióxido de carbono (CO₂), mas também em assunto particular (PM) que podem se infiltrar em ambientes internos e impactar negativamente a saúde humana. A poluição do ar interior causa quase 3,8 milhões de mortes prematuras anualmente, de acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS).

Sua equipe avaliou pela primeira vez a qualidade do ar nas nove salas de aula durante palestras de duas horas, enquanto os alunos estavam presentes e os sistemas de ventilação estavam funcionando. Descobriu-se que todos os sistemas de ventilação tinham taxas de troca de ar altas o suficiente para diluir o CO interno₂ concentrações para níveis seguros recomendados pela Sociedade Americana de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Ar Condicionado (ASHRAE). Mas quando se trata de reduzir as concentrações de PM e número de partículas (PN), sistemas de ventilação com os filtros MERV-14 foram muito superiores aos do filtro MERV-13. O primeiro reduziu as concentrações de PM e PN em mais de 80%, enquanto o último reduziu para 49% e 55%, respectivamente.

Em seguida, a equipe repetiu as medições da qualidade do ar enquanto operava simultaneamente um purificador de ar portátil. Quando Sioutas viu os primeiros resultados, ficou incrédulo. Em 15 minutos, PM e PN foram reduzidos a menos de 10% de seus valores iniciais. Em algumas salas de aula, diz ele, as concentrações de aerossóis se aproximaram das de uma sala limpa da indústria de semicondutores, que é uma fábrica onde o PM é rigorosamente controlado para facilitar a fabricação de pastilhas de silício em chips semicondutores.

Sioutas imaginou que deve ter havido algum erro nos cálculos. “Eu disse aos meus alunos: ‘Volte e faça esse experimento novamente – esses resultados não podem estar certos'”, diz ele. Mas os resultados se mantiveram. “Foi quando percebemos que uma vez que você ativa o purificador… você tem essa redução drástica na poluição.”

Na segunda parte do estudo, Sioutas e sua equipe introduziram uma fonte interna de poluição do ar – partículas de cloreto de sódio nebulizadas, que tinham aproximadamente o mesmo tamanho das partículas de COVID-19 exaladas – em uma sala de aula vazia. Operar o sistema de ventilação junto com o purificador de ar em sua velocidade mais alta reduziu a concentração de cloreto de sódio no ar para menos de 10% de seu valor inicial em cerca de 15 minutos. Como o risco de transmissão de vírus no ar é diretamente proporcional à concentração de aerossol viral de um espaço interno, os resultados sugerem uma redução de mais de dez vezes no risco de COVID-19.

Os purificadores de ar com filtros HEPA funcionam forçando o ar através de uma malha fina feita de plástico ou fibras de fibra de vidro que capturam partículas minúsculas. Como o COVID-19 não pode sobreviver na maioria das superfícies sólidas por longos períodos, as partículas virais presas no filtro morrem, não representando mais riscos.

Sioutas espera que o estudo chame a atenção renovada para a importância da purificação do ar na prevenção da COVID-19 nas instituições de ensino. Ele observa que os purificadores de ar portáteis são uma maneira eficaz, acessível e energeticamente eficiente de reduzir o risco de transmissão do COVID-19 não apenas nas salas de aula, mas em qualquer ambiente interno: “casas, restaurantes, bares, cinemas, prédios de escritórios, esportes arenas, você escolhe”, diz ele.

“Sou um defensor ferrenho do uso dessa tecnologia”, acrescenta. “Eu não poderia recomendá-lo mais fortemente.”