Raumlüftung neu gedacht Schuldig! Virus & Co droht jetzt der „elektrische Stuhl“!

Redakteur: Peter Königsreuther

In Büros und anderen geschlossenen Räumen konzentrieren sich Krankheitskeime besonders gut. Eine neue Filtertechnik entfernt die Keime nicht nur, sondern macht ihnen elektrolytisch den Garaus.

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In geschlossenen Räumen steckt man sich mit Viren besonders schnell an. Fraunhofer-Forscher zeigen aber jetzt, wie man Keime mit einem neuartigen Lüftungssystem kalt verbrennen kann...
In geschlossenen Räumen steckt man sich mit Viren besonders schnell an. Fraunhofer-Forscher zeigen aber jetzt, wie man Keime mit einem neuartigen Lüftungssystem kalt verbrennen kann...
(Bild: Fraunhofer-IKTS)

Im Winter verlagert sich das Leben in gemütlich geheizte Innenräume, wie jeder weiß, der nicht gerade in den Tropen sein zu Hause hat. Damit steigt aber die Ansteckungsgefahr – nicht nur mit dem Corona-Virus. Ein Raumlüfter, der die Keime nicht nur weg sammelt, sondern gleich abtötet, könnte dagegen helfen. Und einen solchen entwickeln derzeit zwei Fraunhofer-Institute: das für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden und das Schwesterinstitut für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM in Hannover. Das geschieht im Rahmen des Projekts Coclean-up. Wenn das Gerät mit den Gesundheitsgefährdern fertig sei, bleibe außer unschädlichem CO2 nichts übrig!

Die bekannte UV-Lichtalternative hat ihre Mängel

Zwar seien Filter, die die Raumluft reinigten nichts Neues – allerdings würden die Viren bei den bisherigen Exemplaren nur ausgefiltert und zurückgehalten. Versäumt man den Filterwechsel, geben die Forscher zu bedenken, kann es zu einem regelrechten Ausbruch der submikroben Fast-Lebewesen kommen, der einer geballten Viren-Stampede gleich kommt. Sogar der Filterwechsel an sich ist zu diskutieren: denn wie lassen sich benutzte Filter mit ihrer Virenfracht absolut sicher austauschen und entsorgen? Eine Alternative könnten UV-Filter sein, die die Viren zwar größtenteils zerstörten, aber dabei andere gesundheitsschädliche Substanzen frei setzten. Folglich ist UV-Licht auch nicht wirklich optimal.

Nur Wasserstoff und CO2, bleiben von der Keimerei...

Die zweite Alternative stellt der Raumlüfter der beiden Fraunhofer-Institute dar, der sich nicht wesentlich von bestehenden Modellen unterscheidet, wie es weiter heißt. Die Funktion aber, die sich hinter dem Gehäuse abspielt, ist aber vollständig neu, betonen die Forscher. „Unser Raumlüfter zerstört Viren und anderes organisches Material vollständig – übrig bleiben nur kleine Mengen CO2 und Wasserstoff“, verspricht Hans-Jürgen Friedrich, Gruppenleiter am Fraunhofer IKTS. Das heißt, dem Corona-Virus und anderen Keimen wird ein kurzer Prozess gemacht.

Und wo bei üblichen Anlagen nur ein Filter steckt, werden die Viren in der neuen Anlage kalt verbrannt. Dazu wird die Raumluft in eine Salzlösung eingeleitet, in der die Viren und andere organische Bestandteile hängen bleiben. Die gereinigte Luft wird wieder in den Raum entlassen. Das ist aber noch nicht alles, sagt Friedrich, denn: „In der Salzlösung befinden sich zwei Elektroden, zwischen denen elektrische Spannung anliegt. An einer davon werden die organischen Substanzen, aus denen die Viren bestehen, vollständig zu CO2 oxidiert – also kalt verbrannt. An der anderen entstehen geringe Mengen Wasserstoff.“ Bei einer üblichen Raumgröße und etlichen Personen im Raum kämen über mehrere Stunden nur einige Hundert Milliliter CO2 und Wasserstoff zusammen, die sich auf die gesamte Raumluft verteilten. Zum Vergleich: Die Luft, die ein Mensch jedes Mal ausatmet, enthält etwa 40 ml CO2 in einem einzigen Liter.

Erste Testreihen beweisen die gewünschte Funktion

Noch, heißt es, führen die Teams ihre Tests mit ungefährlichen Substanzen durch. „Für die Tests nutzen wir aus Sicherheitsgründen keine Corona-Viren, sondern repräsentative Surrogate, die sehr ähnliche Eigenschaften haben“, erläutert Dr. Katharina Schwarz, Abteilungsleiterin am Fraunhofer ITEM. Am IKTS wiederum wurden, um den Aufbau zu überprüfen, die biologischen Testsubstanzen direkt in die Salzlösung gebracht. Dann wurde sowohl die Zersetzung der Testsubstanz an den Elektroden analysiert als auch die Konzentration an Testsubstanz in der ausgeleiteten, sauberen Luft gemessen. Das Ergebnis beweist, dass die Vorgänge bei der Elektrolyse – also im Herzstück des Systems – funktionieren, wie gewünscht.

In einem weiteren Schritt wollen die Forscher Aerosole mit Viren mixen und diese über Pumpen in die Salzlösung einleiten. Auch dabei greifen die Forscher zunächst zu ungefährlicheren Surrogatviren. „Meines Wissens gibt es in ganz Europa derzeit keine standardisierte Möglichkeit, um gefährliche Viren luftgetragen – also als Aerosol – für Untersuchungen zur Wirksamkeit von Luftreinigungs- und -desinfektionssystemen zu nutzen“, erläutert Schwarz zu dieser Vorgehensweise.

Auch die Virengefahr in der Tierhaltung könnte gebannt werden

Der im Projekt Coclean-up entwickelte Raumlüfter wird zum Projektende (schon im April 2021) als Demonstrator fertiggestellt. Dann dürfte es noch etwa eineinhalb Jahre dauern bis das System soweit ist, dass eine Markteinführung unter Beachtung der regulatorischen Anforderungen möglich wäre, heißt es weiter. Dann allerdings beseitige der elektrolytische Raumlüfter nicht nur Corona-Viren! Er könnte auch bei anderen Fragen der Raumluftverbesserung helfen, wenn es um Viren in der Tierhaltung geht, wie etwa die Auslöser der Schweine- und Geflügelpest. Weitere Möglichkeiten zur Beseitigung von luftgetragenen Schadstoffen werden derzeit am IKTS überprüft. „Es gibt nur wenige Möglichkeiten, die soviel Potenzial haben und solche Probleme derart lösen können, dass am Ende nur CO2 herauskommt“, betont Friedrich.

Das Atem-Aerosol unterscheidet sich je nach Emissionsart

Für ein anderes von der Fraunhofer-Gesellschaft gefördertes Projekt untersucht die Wissenschaftlerin außerdem an gesunden Probanden, wie sich die Zusammensetzung des ausgeatmeten Aerosols ändert. Denn je nachdem, ob die Testperson ruhig atmet, spricht, hustet oder singt, ändert sich diese, heißt es dazu. Anhand dieses Wissens plant Schwarz, unterschiedliche Aerosol-Sorten herzustellen, die dann mit Testviren beladen und in die Elektrolysezelle eingeleitet werden. „Dabei müssen wir unter anderem darauf achten, dass die Testviren vom künstlich hergestellten Aerosol nicht beschädigt oder zersetzt werden – es gilt hier also, einen guten Kompromiss zu finden“, merkt Schwarz an.

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