Hoe maak je in gebouwen de kans zo klein mogelijk dat mensen elkaar via de lucht besmetten? Dat is waar onderzoeksproject MIST zich op richt. Gisteren was de eerste publieke bijeenkomst.


‘Er hangt gevaar in de lucht.’ Dit gezegde stamt niet uit de coronapandemie van een paar jaar terug, maar al uit 1919, toen er een influenza-pandemie was (de ‘Spaanse griep’). Projectleider Detlef Lohse, hoogleraar op de leerstoel Physics of Fluids in Twente, haalde het aan tijdens de bijeenkomst van het project MIST (MItigation STrategies for Airborne Infection Control), gisteren aan de faculteit Architecture and the Built Environment van de TU Delft. Het laat zien dat men al in 1919 besefte dat ziekten zoals influenza – de griep – van mens op mens kunnen overspringen via de lucht. De coronapandemie was wat dat betreft dus niets nieuws. Maar wel een wake-upcall.

Maatregelen in het gebouw

In het MIST-project werken wetenschappers en ingenieurs van uiteenlopend vakgebieden samen, van natuurkundigen tot medisch biologen tot bouwkundig ingenieurs. Ze doen onderzoek naar verschillende manieren om in ruimten waar meerdere mensen werken de kans te verkleinen dat ze elkaar besmetten met een luchtweginfectie. De focus ligt daarbij op maatregelen in het gebouw, zoals mondkapjes, ventilatie, luchtreinigers en het doden van ziektekiemen met uv-licht. Ook kijken ze daarbij naar de bijkomende effecten van dit soort maatregelen. Hoeveel extra energie kost ventilatie bijvoorbeeld doordat warmte verloren gaat? Of hoeveel geluid produceert een apparaat dat de lucht filtert?

Alle bacteriën en virussen

Directe aanleiding voor het MIST-project was weliswaar de coronapandemie, maar mogelijke maatregelen werken voor alle ziekte veroorzakende bacteriën of virussen die rondzweven. Dat is ook logisch: wanneer de ventilatie in een gebouw wordt opgeschroefd, verdwijnen ziektekiemen eerder naar buiten; of het nu coronavirussen zijn of simpele verkoudheids- of griepvirussen. Het komt neer op kansrekening: het is niet helemáál te voorkomen dat iemand besmet raakt in een gebouw, maar met de juiste technische ingrepen is die kans wel veel kleiner te maken.

Op deze foto is te zien hoe een man niest. De grotere deeltjes slaan snel neer op de grond, maar heel kleine druppeltjes gaan zweven door de ruimte en komen meters ver. Foto Depositphotos

Beter voorbereid op volgende pandemie

Wanneer de volgende pandemie zich aandient, is niet te zeggen, maar deskundigen denken dat het niet opnieuw honderd jaar zal duren; eerder vijf tot tien jaar, gezien de reislust en -mogelijkheden van de moderne mens. Het maakt ook helemaal niet uit, zei hoofdspreker Lidia Morawska tijdens een panelgesprek. ‘Laten we ons concentreren op de huidige problemen, want er worden ook genoeg mensen ziek van de griep. Als we zorgen dat we daar wat aan doen, zijn we ook beter voorbereid wanneer de volgende pandemie komt.’

Aandacht vragen voor besmetting door de lucht

Morawska is hoogleraar en directeur van het International Laboratory for Air Quality and Health aan de Queensland University of Technology in Brisbane, Australië. De natuurkundige heeft jarenlange ervaring in het bestuderen van luchtkwaliteit op de gezondheid van mensen. Tijdens de recente pandemie was zij één van de eerste wetenschappers die aandacht vroegen voor besmetting met het coronavirus dat Covid-19 veroorzaakt, door de lucht. Morawska nam ook het initiatief om met een groep collega’s de WHO (World Health Organization) te corrigeren. Die meldde in de vroege dagen van de epidemie aan het brede publiek dat het virus niet door de lucht overdraagbaar was. Het had enkel de voorschriften over handen wassen en afstand houden. Maar de cases die wezen op besmettingen door de lucht (zoals bij een zangkoor en in het openbaar vervoer) stapelden zich op. Dankzij een groeiende groep wetenschappers en ingenieurs was de WHO uiteindelijk gedwongen om toe te geven dat ‘airborne transmission’ van het virus mogelijk was. Het kon daar de tips en voorschriften op aanpassen, iets wat ongetwijfeld levens heeft gered.

Deelnemers aan een panelgesprek tijdens de eerste openbare bijeenkomst van project MIST: Rinus Elsman (TNO), Marcel Loomans (TU Eindhoven), Detlef Lohse (Universiteit Twente), Lidia Morawska (Queensland University of Technology), Daniel Bonn (Universiteit van Amsterdam), Fahmi Yigit (Virobuster International).

Deelproblemen

In het MIST-project doen inmiddels promovendi en postdocs aan verschillende Nederlandse universiteiten onderzoek naar deelproblemen. Een daarvan is de medische onderzoeksvraag hoeveel er van verschillende virussen er nodig is in een rondzwevend druppeltje om mensen te kunnen infecteren.

Een ander deelonderzoek, onder Detlef Lohse in Twente, richt zich op de vraag hoe rondzwevende aerosolen zich in een ruimte verspreiden onder invloed van luchtstromingen. Lohse liet de resultaten zien van een simulatie van een proefpersoon in een ruimte waar ventilatie plaatsvindt; laag bij de grond komt verse lucht binnen, aan de andere kant bovenin wordt lucht afgezogen. Op welke stand deze ventilatie staat, maakt alle verschil, zo laat de simulatie zien. Op standje ‘laag’ blijft veel van de uitgeademde lucht in de ruimte hangen, wordt er steviger geventileerd, dan is de luchtkwaliteit ineens een stuk beter. Nieuwe inzichten uit simulaties dus, maar dit vraagt wel enorme veel rekenkracht, vertelt Lohse.

Deze video legt het project goed uit:

Virusoverdracht via lucht verhinderen (Perspectief-programma MIST)

Andere eisen aan een GGD dan aan een autogarage

Het idee is dat de resultaten van het MIST-project, dat in totaal vijf jaar duurt, hun weg vinden naar praktische en wetenschappelijk onderbouwde richtlijnen voor gedeelde ruimten. Het is bijvoorbeeld denkbaar dat het verplicht wordt om in bepaalde soorten gebouwen (denk aan verpleeghuizen) meer de lucht te verversen dan in andere typen gebouwen. ‘We weten vrij goed welke maatregelen de lucht in binnenruimten schoner en dus veiliger maken. Maar wat je toepast is altijd een afweging’, zegt Atze Boerstra, hoogleraar Building Services Innovation in Delft en een van de trekkers van MIST. ‘Een afweging tussen de gezondheid van mensen, energieverbruik en geld. Je moet per geval definiëren wat de gewenste eisen zijn aan het gebouw. Het is logisch dat je andere eisen stelt aan een wachtkamer bij de GGD waar mensen zich moeten melden met mogelijk tuberculose onder de leden, dan aan pakweg de wachtruimte van een autogarage.’

Voorbeeld van het resultaat van een CFD-simulatie (computational fluid dynamics). Linksonder stroomt verse buitenlucht de ruimte binnen, rechtsboven wordt lucht afgevoerd. Blauw geeft een verhoogde CO2-concentratie weer; CO2-concentratie is gecorreleerd aan rondzwevende aerosolen. Te herkennen zijn de pluim van uitgeademde lucht en van opstijgende warme lucht rond het lichaam. Illustratie uit: Yang, R., Ng, C. S., Chong, K. L., Verzicco, R., & Lohse, D. (2022). Do increased flow rates in displacement ventilation always lead to better results?. Journal of Fluid Mechanics, 932, A3.

Tips en richtlijnen

Binnen MIST hoopt Boerstra het wetenschappelijke en technische onderzoek te kunnen vertalen naar tips en richtlijnen voor installateurs en facility managers van gebouwen. ‘Denk aan documenten over het instellen van de luchtverversingsinstallatie en over het aanschaffen van een luchtfilterapparaat. In welke gevallen is dat zinvol en waar kun je dan op letten?’

In het MIST-project doen de TU’s van Delft, Eindhoven en Twente mee, maar ook instellingen als MARIN en NLR, aangevuld met bedrijven die apparatuur voor filtering en luchtreiniging maken en maatschappelijke organisaties. Het project heeft een budget van ongeveer vier miljoen euro; dit wordt grotendeels betaald door NWO. Deelnemende bedrijven dragen ook bij.


Openingsbeeld: Ventilatie-unit op het plafond van een groot pakhuis.  

Foto: Depositphotos