Covid-19 Simulator: so breiten sich Aerosole aus

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Covid-19 Simulator: Visualisierung von Aerosolausbreitung für besseren Covid-Schutz

Fotocredit; pwc Österreich | Montage Herz As Media

Es ist für medizinische Laien tatsächlich nicht einfach, sich vorzustellen, wie sich Aerosole, also kleinste Partikel in der Atemluft beim Sprechen, Singen, Husten und Nießen ausbreiten.

Ein neu entwickeltes Simulationstool aus Österreich will das ändern. Der sogenannte Covid19 Simulator veranschaulicht die Aerosolausbreitung und hilft so Covid-Schutzmaßnahmen zu verbessern.

Covid-19 Simulator- Artikelübersicht:

Ein von der Stadt Wien geförderte Forschungsprojekt von PwC Österreich, Samariterbund und Austrian Institute of Technology (AIT) liefert nun interessate Studienergebnisse zur Aerosolausbreitung in
Büros, Unterrichtsräumen und anderen Gebäuden.

Das von der Forschungsgruppe als Covid-19 Simulator bezeichnete Tool visualisiert die Aerosolausbreitung im täglichen Leben und zeigt ob gängige Schutzmaßnahmen in konkreten Situationen wirksam sind oder nicht.

Visualisierung von Aerosolausbreitung für bessere Covid-Schutzmaßnahmen

Angesichts erneut steigender Infektionszahlen und einer sinkenden Bereitschaft in der Bevölkerung, Schutzmaßnahmen weiterhin konsequent einzuhalten, könnte der Covid-19 Simulator tatsächlich effektiv zu einer sicheren Öffnung des Landes beitragen.

Das Tool liefert Entscheidngsträgern eine evidenzbasierte Grundlage und schließt aufgrund der einfachen und verständlichen Visualisierung komplexer Simulationsergebnisse die Kommunikationslücke zu den Menschen, die von den Maßnahmen betroffenen sind.

Außerdem verbindet er die Anwendbarkeit abstrakter bundesweiter oder regionaler Vorgaben mit der konkreten Lebensrealität der Bevölkerung.

„Unser Simulationstool visualisiert die Annahmen und die Auswirkungen für jeden Menschen sichtbar. Die dargestellten Situationen bilden die erlebte Realität ab. Damit fördert unser Tool das Verständnis für die
Schutzmaßnahmen, denn bekanntermaßen ist ‘Verstehen’ eine Grundvoraussetzung für nachhaltiges Befolgen von Vorgaben.

Umgekehrt wird auch der geringere Nutzen einiger Maßnahmen in bestimmten Situationen augenscheinlich demonstriert. Damit ermöglichen die Visualisierungen eine transparente, emotionslose und datengestützte Diskussion über den besten Maßnahmenmix“, erläutert Gerald Dipplinger, Projektleiter und Partner bei PwC Österreich.

Der Covid-19 Simulator (Video)

Das Video zeigt wie sich Aerosole in diversen Lebenssituationen beim Sprechen, Singen, Husten und Nießen ausbreiten und wie man Infektionen reduzieren kann.

Der Covid-19 Simulator macht Aerosolausbreitung in Büros, Unterrichtsräumen und anderen Gebäuden sichtbar. Durch diese llare und transparente Visualisierung wird nachweislich das Verständnis für Schutzmaßnahmen erhöht.

So funktioniert die Simulation von konkreten Situationen

Der von PwC Österreich entwickelte Covid-19 Simulator basiert auf modernen agentenbasierten Simulationen: Nach der digitalen Nachbildung eines realen Raums wird das Modell mit „Personen“ (Agenten), möglichst realitätsnahen Rahmenbedingungen (Lüftungsanlagen etc.) und den zu testenden Maßnahmen befüllt.

So werden unterschiedliche Ansätze zur Eindämmung der Pandemie in der virtuellen Realität getestet, um daraus datengestützte Empfehlungen für den bestmöglichen Maßnahmenmix abzuleiten. Ein entscheidender
Unterschied zu statistischen, rein mathematischen Modellen ist dabei die Berücksichtigung von Bewegung, der Zufälligkeit menschlichen Verhaltens und der Wirkung verschiedener Innenraumgestaltungen.

Weiters basieren andere statische Corona-Rechner auf vereinfachten Annahmen: So wird beispielsweise eine Lüftungsanlage immer als risikoreduzierend eingestuft, während vielmehr die Lage der Lüftung für das Infektionsgeschehen ausschlaggebend wäre. Es gibt sogar dokumentierte Fälle, bei denen Lüftungsanlagen schuld an Erkrankungen waren.

„Der Ansatz unserer Simulationen unterscheidet sich von anderen Corona-Rechnern in drei wesentlichen Punkten: Erstens fließen konkrete Gegebenheiten in das Modell mit ein. Zweitens ist die Simulation nicht statisch, sondern berücksichtigt das oft unplanbare Verhalten von Menschen und drittens kann praktisch jeder, der das Ergebnis visualisiert bekommt, die Maßnahmen für sich beurteilen.”

FFP2-Maske, Lüften, Abstand halten und Luftreiniger als zusätzliches Tool

Wenn man die Maßnahmen im wahrsten Sinne des Wortes ‘vor Augen geführt’ bekommt, wird die Notwendigkeit bestimmter Maßnahmen offensichtlich, etwa das Einhalten eines Abstands von zwei Metern, wenn zu wenig Platz ist oder das Tragen von Masken in bestimmten Situationen.

Der Simulator zeigt eindrucksvoll wie sehr – etwa in einer Unterrichtssituation – die Faktoren FFP2-Maske, Lüften und Abstand halten das Infektionsgeschen beeinflussen.

„Wir stehen auch in engem Austausch mit Anbietern von Luftreinigungssystemen, um die Auswirkungen ihrer Anlagen für konkrete Räumlichkeiten zu analysieren“, so Experte Dipplinger.

Tatsächlich haben sich die Anstrengungen der gerätehersteller in diesem Bereich massiv erhöht – kein Wunder, schließlich können effektive Filteranlagen einen riesigen neuen Markt für die Anbieter eröffnen.

Professionelle Luftreiniger sind grundsätzlich – je nach Ausführung und Einsatzbereich – ein adequates Mittel zum Filtern von Bakterien und Viren aus der Raumluft. Die Unterschiede der verschiedenen Geräte sind allerdings zu groß um eine Pauschalaussage treffen zu können.

“Fakt ist aber, dass bestimmte Luftreiniger die Aerosol-Konzentration so stark senken können, dass in einem geschlossenen Raum auch die Ansteckungsgefahr durch eine hoch infektiöse Person, einen Superspreader, sehr deutlich reduziert würde, das habe ein selbst durchgeführter Test ergeben”, so Joachim Curtius, Professor für Experimentelle Atmosphärenforschung an der Goethe-Universität Frankfurt.

Ein Forschungsteam der Universität der Bundeswehr München kam zu ähnlichen Ergebniissen. Getestet wurde dabei ein Gerät mit einer Filterkombination, die gewährleistet, dass Aerosolpartikel mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,3 Mikrometer zu 99,995 Prozent aus der Raumluft abgeschieden werden.

“Die Ergebnisse zeigen, dass die Aerosol-Konzentration in einem Raum mit einer Größe von 80 Quadratmetern innerhalb kurzer Zeit überall auf ein geringes Maß reduziert werden kann”, schreiben die Autoren der Analyse. Sie seien “eine sehr sinnvolle technische Lösung”, um die Infektionsgefahr durch Aerosole “stark zu verringern”. hält Christian Kähler vom Institut für Strömungsmechanik und Aerodynamik fest.

Problem: es existieren verschiedene Filterklasssen und technische Systeme. Herkömmliche Lüftungsanlagen nutzen Feinstaubfilter, die aber “nur” 50 Prozent der Aerosole abscheiden können.

Neuere technische Ansätze bieten Systeme, die Sars-CoV-2-Viren in der Luft mit ultraviolettem Licht mittels V-C-Lampen inaktivieren wollen. Erst untersucht wird die Möglichkeit organische Substanzen wie Viren in der Raumluft mittels elektrochemischer Totaloxidation zu zerstören. Auch bei diesen Untersuchungen kann der Covid-19 Simulator hilfreich sein.

Fazit

„Im Endeffekt ist der Simulator ein Tool für Krisen – gerade in Zeiten hoher Unsicherheit können schnell verändernde Situationen rasch simuliert und daraus der passendste Mix an Maßnahmen abgeleitet werden, ohne Risiken eingehen zu müssen. Die Ergebnisse der Simulationen sind einfach und klar kommunizierbar, was ein nachhaltiges Vertrauen in die ergriffenen Maßnahmen erzeugt.

Hätten wir den Simulator bereits im März 2020 in ganz Österreich im Einsatz gehabt, wären wohl einige Entscheidungen anders getroffen und kommuniziert worden“, so Christoph Obermair, Partner für Risk Consulting und Teil des Projektteams bei PwC Österreich.

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Quellen:

¹ Covid-19 Simulator (PWC)
² Mobile Luftreiniger in Schulen: Nur im Ausnahmefall sinnvoll (Umweltbundesamt)

Fotohinweis: sofern nicht extra anders angegeben, Fotocredit by Fotolia.com (bzw. Adobe Stock)

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