Kleine ademdeeltjes in de lucht spelen een rol bij de verspreiding van het coronavirus. Dat maakt goed ventileren tot een noodzaak. Professor Philomena Bluyssen doet in haar SenseLab onderzoek naar aerosolen in de binnenruimte en hoe we ons daar het beste tegen kunnen wapenen.
Een van de onderzoeksruimtes in het SenseLab is ingericht als een klaslokaal in de anderhalvemetersamenleving, met tafels op ruime afstand van elkaar. Op een scherm vóór in de klas verschijnen beelden van een hoofd omgeven door kleine deeltjes. Het is het hoofd van hoogleraar binnenmilieu Philomena Bluyssen, die het onderzoek naar corona en ventilatie leidt. Zittend aan een van de tafels is zij haar eigen proefpersoon. Niet omdat het experiment risico’s met zich meebrengt – er wordt gewerkt met onschuldige zeepbelletjes – maar meer omdat afstand houden ook in dit lab van belang blijft.
Afstand houden is, samen met handhygiëne, een van de pijlers in de strijd tegen de verspreiding van het coronavirus. De WHO en het RIVM gaan er immers vanuit dat het virus op twee manieren wordt verspreid: via speekseldruppeltjes die besmette personen al hoestend of niesend verspreiden en via besmette oppervlakken die je met je handen aanraakt. Professor Bluyssen en vele andere wetenschappers zijn er echter van overtuigd dat er een belangrijke derde besmettingsroute is: via microscopisch kleine speekseldruppeltjes, aerosolen, die lang in de lucht kunnen blijven hangen. “We weten uit eerder onderzoek naar de MERS- en SARS-virussen dat aerosolen een rol spelen”, vertelt ze. “Zolang we niet zeker weten dat dit voor COVID-19 níet geldt, zouden we op zijn minst moeten zorgen dat we het risico zo klein mogelijk houden.”
Blinde vlek
In april maakte Bluyssen al deel uit van een groep van 36 wetenschappers van over de hele wereld die probeerden de WHO te overtuigen van het risico van deze derde besmettingsroute. Bluyssen is ook een van de 239 ondertekenaars van een tweede open brief aan de WHO die op 4 juli werd gepubliceerd. De boodschap lijkt maar langzaam door te dringen. Waar komt die blinde vlek vandaan? “Enerzijds omdat de WHO, net als het Nederlandse OMT, vooral uit medici bestaat. Die kijken naar situaties als intubaties of operaties waarbij virusdeeltjes vrijkomen; daar begrijpen ze de risico’s van. Het zijn alleen geen fysici die het transport van deeltjes begrijpen, of ingenieur die feeling hebben met ventilatiesystemen”, legt Bluyssen uit. “Anderzijds, als de WHO onderkent dat dit risico er is, dan betekent dat nogal wat voor landen waar ze de middelen niet hebben voor goede ventilatie.”
Inmiddels is het tij op Europees niveau aan het keren. Het Europees Centrum voor ziektepreventie en -bestrijding (ECDC) bracht eind juni een rapport uit waarin het adviseerde om werk te maken van ventilatie in binnenruimtes. Onder meer Duitsland en België gaan daarin mee, maar het RIVM en het OMT zijn in ons land nog erg terughoudend. “Zij houden vol dat onze huidige ventilatierichtlijnen, zoals die zijn opgenomen in het bouwbesluit, afdoende zijn. Daaruit blijkt dat ze zich niet echt in de materie hebben verdiept: die richtlijnen zijn minimale waarden gebaseerd op CO2-concentraties afkomstig van het uitademen door aanwezige mensen, maar hebben niets te maken met de gezondheid.” Bluyssen kan het weten. Ze houdt zich immers al jaren bezig met de relatie tussen luchtkwaliteit binnenshuis en de gezondheid, waaronder de risico’s van slechte ventilatie en de aanwezigheid van gifstoffen als formaldehyde afkomstig van verf en meubelen.
Controversieel
Sinds de uitbraak van het coronavirus concentreert ze zich op de verspreiding van aerosolen binnenshuis en de maatregelen die je zou kunnen nemen om deze verspreiding te minimaliseren. Binnen TU Delft doet ze dat samen met professor Fulvio Scarano (faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek). Daarbuiten met de groep van 36 wetenschappers, en met een groep die zich Beyond 1.5m Science noemt (Christophe Hermans van het NLR/DNW, Henk Jan Holterman van de universiteit van Wageningen, Paul Scheepers van het Radboudumc en Atze Boerstra van bba binnenmilieu). Met haar onderzoek wil zij zichtbaar maken hoe die verspreiding plaatsvindt en daarmee de sceptici over de streep trekken. “Toen we begonnen was het nog heel controversieel om iets te zeggen over transmissie via de lucht. Daar moesten we maar niet over praten, want het OMT en het RIVM stonden daar absoluut niet achter”, vertelt ze. Enkele maanden later is een deel van haar missie volbracht: op de beelden van de experimenten in het SenseLab is goed te zien hoe kleine deeltjes uit de lucht die we uitademen veel verder kunnen komen dan anderhalve meter.
Achter de schermen
De benodigde instrumenten voor de experimenten konden worden aangeschaft met een schenking uit het TU Delft COVID-19 Response Fund. Bluyssen zocht voor die apparatuur onder meer de samenwerking met hoogleraar aerodynamica Fulvio Scarano, die een manier ontwikkelde om luchtbewegingen in windtunnels zichtbaar te maken met behulp van zeepbelletjes. Achter de schermen van het experimentele klaslokaal laat Bluyssen de onderzoeksinstallatie zien. Behalve zo’n zeepbellenmaker uit de windtunnel gebruikt ze ook één van de beademingsapparaten die bij de faculteit ME is ontwikkeld. Lucht en bubbels worden samen het lokaal ingebracht en ‘uitgeademd’ via het hoofd van een paspop. Met behulp van de juiste verlichting worden deze ‘ademdeeltjes’ zichtbaar tegen de achtergrond van de zwarte wanden van het lokaal. Een camera maakt er zo’n 1000 beelden per minuut van.
Tijdens het onderzoek worden de deeltjesstromen in beeld gebracht in de loop van de tijd en bij verschillende ventilatievormen: bij hoge en lage ventilatie, meng- en verdringingsventilatie, open ramen of helemaal geen ventilatie. “We bekijken wat het effect is op de dichtheid van de deeltjes in de loop van de tijd. Als je helemaal geen ventilatie hebt, blijven die opbouwen, hebben we gezien. Als je dus in een slecht geventileerde ruimte zit met een besmet persoon, krijg je op een gegeven moment waarschijnlijk een dusdanige concentratie van virusdeeltjes dat het een risico vormt”, stelt Bluyssen.
Ook de manier waarop je ventileert kan een rol spelen: “We onderzoeken nu ook hoe die luchtstromen precies lopen. Want als de lucht in een afgesloten ruimte tijdens het ventileren langs andere, besmette personen gaat, dan ben je net zo ver van huis. Je moet dus goed kijken hoe je lucht afvoert. ” Deze wijze van besmetten werd in ieder geval aangetoond voor acht mensen die in januari aan tafels naast elkaar in een restaurant in Guangzhou zaten. Bij het gebruik van ventilatoren kun je op dezelfde manier besmette lucht verspreiden in een ruimte met meerdere mensen, iets waar het RIVM dan weer wel voor waarschuwde tijdens de hitte van eind juni.
Mengen of verdringen?
Bij mengventilatie komt er verse lucht uit het plafond en wordt er elders in de ruimte lucht weggezogen. Bij verdringingsventilatie komt de verse lucht juist van beneden, wordt opgewarmd door de lichaamswarmte van in de ruimte aanwezige mensen en vervolgens bovenin de ruimte afgezogen. Wat nu de beste vorm van ventileren is, kan Bluyssen nu nog niet zeggen. “In principe is verdringingsventilatie beter, maar als er watermoleculen uit de zwaardere druppeltjes verdampen, dan zouden ze kunnen blijven zweven en zo juist bij een volgende persoon terecht komen. Dan zou mengventilatie met de juiste luchtstromen juist wel goed werken. Dat is wat we verder willen onderzoeken.”
Een aantal aanbevelingen hebben Bluyssen en haar collega’s al gedaan, onder meer in dit onderzoek. Idealiter zouden ze in hun adviezen ook mee willen wegen hoeveel levend virus er in een aerosol kan zitten. Er loopt een subsidieaanvraag voor een dergelijk onderzoek in samenwerking met onder meer een epidemioloog en een viroloog. “Het bewijzen van de aanwezigheid van coronavirus in aerosolen was tot nog toe lastig, omdat tegen de tijd dat je er als onderzoeker bij wordt gehaald, je het niet meer kunt meten in de lucht”, legt Bluyssen uit. “Maar deeltjes die niet zijn afgevoerd, slaan uiteindelijk een keer ergens neer. Wij zouden daarom in scholen op plekken willen meten die niemand heeft aangeraakt, bijvoorbeeld bovenop kasten.”
Vooruitlopend daarop gaat ze eerst nog in het SenseLab onderzoeken waar aerosolen onder verschillende omstandigheden dan precies neerkomen. “We kleuren waterdamp met fluorescerende verf zodat we de deeltjes met UV-licht zichtbaar kunnen maken. We gaan ook proberen om druppels van verschillende grootte te maken en daar dan een soort slijm aan toe te voegen dat speeksel moet nabootsen. Op die manier willen we kijken hoe die druppels zich verplaatsen en waar ze uiteindelijk landen.” Met dezelfde methode werden er recent testen uitgevoerd naar de lekkage van mondkapjes.
Post corona
Ligt haar reguliere onderzoek nu even stil, toch heeft deze periode ook positieve kanten. “Ik kon gelukkig meer doen dan alleen vanuit huis de lopende zaken draaiende houden”, vertelt Bluyssen. “De media-aandacht geeft ook bekendheid aan mijn onderwerp en de nieuwe samenwerkingen die eruit voortkomen zijn ook inspirerend.” Straks kan zij zich dan weer toeleggen op het ontwikkelen van een nieuw onderzoeksmodel voor het begrijpen van het binnenmilieu in verschillende scenario’s – bijvoorbeeld scholen, kantoren en woningen – en de effecten ervan op de bewoners. Ook post corona blijven er genoeg uitdagingen.
