Ogni anno nel mondo muoiono 7 milioni di persone a causa dell'esposizione all'aria inquinata. Con un inquinamento dell'aria fino a 5 volte maggiore negli ambienti interni che all'aria aperta, la qualità dell'aria all'interno degli edifici è attualmente uno dei primi cinque fattori di rischio ambientale per la salute pubblica, in quanto può influire sull'efficienza, l'energia, le prestazioni, il benessere e la salute delle persone.
Un aspetto che influisce negativamente sulla qualità dell'aria negli ambienti interni è l'anidride carbonica (CO2). Gli esseri umani producono naturalmente CO2 quando metabolizzano i carboidrati per generare energia ed espirano CO2 attraverso la respirazione. Tuttavia, se la concentrazione di CO2 nell'aria aumenta, il gradiente di concentrazione di CO2 intrinseco che esiste tra i polmoni e l'aria inalata si riduce e il corpo perde parte della sua capacità di espellere questo gas. Ciò porta a un livello più elevato di CO2 nel sangue, che può influire sulle funzioni fondamentali del corpo umano.
Il coronavirus potrebbe diffondersi tramite microgocce in grado di spostarsi per decine di metri
Oltre alla CO2, molti altri componenti influiscono negativamente sulla qualità dell'aria negli ambienti interni: vernici e solventi, peli di animali e, forse l'elemento più rilevante in questo periodo, batteri e virus. Al 16 ottobre 2020, l'attuale pandemia di coronavirus-19 (COVID-19) ha contagiato più di 38 milioni di persone in tutto il mondo e il bilancio delle vittime ha ormai superato il milione.
Il COVID-19, come molti altri virus, si trasmette attraverso goccioline respiratorie che vengono emesse dalle persone contagiate attraverso la semplice respirazione, con colpi di tosse e starnuti e si propaga anche tramite il contatto diretto e condiviso con superfici contaminate. Queste malattie infettive spesso si diffondono maggiormente durante i mesi più freddi, perché le persone tendono a trascorrere più tempo al chiuso, dove la qualità dell'aria è peggiore.
Per limitare la diffusione del COVID-19 attraverso le goccioline respiratorie più grandi (che cadono vicino al punto in cui sono emesse, in genere, entro 1-2 metri) e per ridurre il contatto con le superfici contaminate, abbiamo introdotto il distanziamento sociale e una maggior frequenza del lavaggio delle mani. Tuttavia, esiste una terza modalità di diffusione di molti virus, che sfruttano microgoccioline aerodisperse (≤5 µm), che possono spostarsi per decine di metri e attraversare facilmente una stanza.
Nel 2004, un team di scienziati ha analizzato un focolaio comunitario di coronavirus della sindrome respiratoria acuta grave (SARS-CoV-1) in un complesso residenziale di Hong Kong. Utilizzando la dinamica computazionale dei flussi d'aria, hanno scoperto che un gran numero di casi era dovuto alla diffusione di piccole microgoccioline sospese nell'aria. Recentemente, numerosi studi sulla trasmissione dell'attuale coronavirus (SARS-CoV-2) hanno accertato che si trasmette allo stesso modo, dimostrando, oltre ogni ragionevole dubbio, che le piccole microgoccioline sospese nell'aria rilasciate quando le persone respirano e parlano possono provocare la diffusione dell'infezione negli ambienti chiusi. Gli scienziati chiedono ora che gli organismi nazionali e internazionali riconoscano questa modalità di trasmissione e promuovano misure di controllo per ridurla al minimo.
La trasmissione virale può essere ridotta aumentando la ventilazione
Fortunatamente, questa modalità di trasmissione, come la concentrazione di CO2, può essere facilmente ridotta aumentando la ventilazione. Alcuni edifici sono dotati di sistemi di riscaldamento, ventilazione e climatizzazione (HVAC) in grado di far circolare meccanicamente l'aria. Per gli edifici senza ventilazione meccanica, come case e ristoranti, può essere efficace anche la ventilazione naturale tramite l'apertura di porte e finestre, anche se il flusso d'aria, in questo caso, dipende maggiormente da quanto è possibile aprire le finestre, dalla posizione di porte e finestre e dalle condizioni meteorologiche esterne.
Progetto di riferimento di un monitor per CO2 / Fonte: Sensirion AG
Anche se, purtroppo, il livello di particelle virali nell'aria non è rilevabile, è tuttavia relativamente facile misurare la concentrazione di CO2 utilizzando un sensore di CO2. Di conseguenza, può essere efficace utilizzare i livelli di CO2 come elemento sostitutivo per monitorare il livello di materiale infettivo nell'aria. Il livello di CO2 nell'aria può essere considerato come un sistema a "semaforo": il verde è compreso tra 400 e 1.000 ppm, che è la concentrazione di CO2 che si trova all'aria aperta; il giallo è compreso tra 1.000 e 1.600 ppm ovvero la concentrazione di anidride carbonica entro cui l'80% delle persone risulta comunque soddisfatto della qualità dell'aria percepita; il rosso è ≥1.600 ppm ed è la concentrazione a cui sono rilevabili effetti negativi sulla salute e sul benessere degli esseri umani. A questo livello, la qualità dell'aria è considerata scarsa e aumenta il rischio di trasmissione virale.
I sensori di CO2 Sensirion possono essere utilizzati come elemento sostitutivo per misurare il livello di materiale infettivo
Sensirion è il principale produttore mondiale di microsensori digitali. Offre due sensori di CO2: i dispositivi SCD30 ed SCD4x, che sono dotati di tecnologia CMOSens®, per misurazioni di CO2 altamente accurate grazie al rilevamento a infrarossi, o di tecnologia PASens, basata su un principio di misurazione fotoacustica (rispettivamente ±30 ppm e ±50 ppm). Questi sensori sono piccoli (soprattutto la soluzione SCD4x che può essere inserita in uno spazio di un centimetro cubo) per consentire una facile integrazione nei sistemi HVAC a un costo relativamente basso. Inoltre, questi sistemi possono essere programmati per aumentare la ventilazione quando i livelli di CO2 raggiungono un valore pari a 1.000 ppm.
Confronto delle dimensioni dei dispositivi SCD30 e SCD4x / Fonte: Sensirion AG
Ora che la pandemia dovuta al coronavirus è alla sua seconda ondata in molte parti del mondo e le persone trascorrono sempre più tempo al chiuso a causa del clima più freddo, l'aumento della ventilazione, naturale o meccanica, potrebbe contribuire a ridurre la diffusione delle infezioni da COVID-19 e, di conseguenza, a salvare vite.
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