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Neuartiges Beatmungsgerät für virenfreie Luft

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Mit dem Wintereinbruch verlagert sich das Leben wieder in die Innenräume - und damit auch die Gefahr, sich in Schulen, Büros und Einkaufszentren mit dem Coronavirus anzustecken. Ein Ventilator, der die Ansteckungsgefahr reduziert, könnte eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung des Coronavirus spielen.

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In einem Projekt namens CoClean-up haben das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden und das Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM in Hannover nun eine solche Lösung entwickelt. Das neue System filtert Krankheitserreger aus der Umgebungsluft, zerstört sie und hinterlässt nichts als das ungiftige Gas CO2.

Zwar gibt es bereits Filtersysteme, die die Umgebungsluft reinigen, doch diese fangen die Erreger lediglich ab, anstatt sie zu zerstören. Wird der Filter nicht gewechselt, kann es zu einer Perforation des verbrauchten Filters kommen, was wiederum zu einem größeren Austritt des Virus in den Raum führen kann. Auch das Auswechseln von Filtern kann Probleme bereiten. Wie entfernt man den verbrauchten Filter am besten und entsorgt ihn dann sicher mitsamt seiner Virenlast? Eine Alternative sind UV-Filter. Diese zerstören zwar den größten Teil der Viren, jedoch können durch den damit verbundenen Prozess oft weitere schädliche Unterstoffe entstehen. Mit anderen Worten: Sie bieten bestenfalls eine Teillösung.

Auf den ersten Blick unterscheidet sich der Fraunhofer-Ventilator kaum von bestehenden Systemen. Das Verfahren, das dahinter steckt, ist jedoch völlig neu. "Unser Ventilatorsystem zerstört Viren und jedes andere organische Material vollständig", sagt Hans-Jürgen Friedrich, Gruppenleiter am Fraunhofer IKTS. "Es bleiben nur geringe Mengen CO2 und Wasserstoff übrig. Mit anderen Worten: Unser Verfahren macht dem Coronavirus wirklich den Garaus."

Anstelle des Filters, der in herkömmlichen Ventilatoren zu finden ist, nutzt das neue System einen Prozess der kalten Verbrennung, um das Virus zu entfernen. Die Umgebungsluft wird durch eine Kochsalzlösung geleitet, die das Virus und alle anderen organischen Partikel herausfiltert. Die gereinigte Luft wird dann wieder in den Raum abgegeben. In der Kochsalzlösung befinden sich zwei Elektroden, über die eine Spannung angelegt wird. An der einen Elektrode werden die organischen Substanzen in der Kochsalzlösung - einschließlich der Viren - vollständig zu CO2 oxidiert, ein Prozess, der auch als kalte Verbrennung bezeichnet wird; an der anderen Elektrode werden kleine Mengen Wasserstoff erzeugt. In einem normal großen Raum mit einer größeren Anzahl von Menschen entstehen so im Laufe von mehreren Stunden nur einige hundert Milliliter CO2 und Wasserstoff. Diese beiden Gase verteilen sich dann in der gesamten Luft des Raumes.

Zurzeit führen die Forschungsteams Tests mit unschädlichen Substanzen durch. "Aus Sicherheitsgründen verwenden wir für die Tests nicht das eigentliche Coronavirus", erklärt Dr. Katharina Schwarz, Abteilungsleiterin am Fraunhofer ITEM. "Stattdessen verwenden wir Surrogate mit sehr ähnlichen Eigenschaften." Bei den Tests am Fraunhofer IKTS wurden diese Surrogate direkt in die Kochsalzlösung gegeben. Anschließend analysierten die Forscher den Zerfall dieses biologischen Materials an den Elektroden und maßen, wie viel davon in der gereinigten Abluft des Systems verblieb.

In weiteren Tests werden die Forscher ein mit dem Virus beladenes Aerosol erzeugen und dieses in die Kochsalzlösung pumpen. Auch hier werden sie weniger schädliche Surrogate verwenden. "Meines Wissens gibt es europaweit kein standardisiertes Verfahren, um die Wirksamkeit von Luftreinigungs- und Luftdesinfektionsanlagen mit einem luftgetragenen Aerosol eines gefährlichen Virus zu testen", sagt Schwarz.