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La simulazione

Covid-19: ecco come si propaga l'aria all'interno di un pronto soccorso

Studio del bambin Gesù: l'aria condizionata è determinante per disperdere la concentrazione di particelle contagiose.

01 Novembre 2020 ore 12:46

Una simulazione in 3D realizzata dai ricercatori dell’Ospedale Pediatrico Bambino Gesù riproduce con precisione come si muovono le particelle biologiche in un ambiente chiuso: si è così accertato anche il fondamentale impatto dei sistemi di aerazione sulla loro dispersione.

GUARDA LA SIMULAZIONE:

Come si propaga l’aria in un ambiente chiuso: lo studio

Uno degli scenari più classici: un colpo di tosse all’interno di un pronto soccorso o in una stanza chiusa. Qual è il viaggio nell’aria delle goccioline salivari grandi (droplet) e di quelle microscopiche (aerosol) emesse col respiro?

A indagare la questione (e fornire delle risposte) è stato uno studio condotto dagli specialisti del Dipartimento di Diagnostica per Immagini e dalla Direzione Sanitaria del Bambino Gesù con lo spin-off universitario Ergon Research. La supervisione scientifica è stata garantita dalla Società Italiana di Medicina Ambientale (SIMA).

I risultati – importanti per contenere la diffusione del virus SARS-CoV2 negli ambienti chiusi anche attraverso il trattamento dell’aria – sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Environmental Research.

I ricercatori hanno utilizzato potenti strumenti di “simulazione fluidodinamica computazionale” capaci di ricreare virtualmente la sala d’aspetto di un pronto soccorso pediatrico dotata di sistema di aerazione, con all’interno 6 bambini e 6 adulti privi di mascherina.

Come si comportano le goccioline?

Si è analizzato come si comportano le goccioline e l’aerosol nei 30 secondi successivi al colpo di tosse in tre diversi scenari: con il sistema di aerazione spento, a velocità standard e a velocità doppia. Utilizzando la serie di parametri fisici che regola la dispersione aerea delle particelle biologiche si è riusciti a tracciare virualmente i tre differenti casi.

La nostra simulazione in 3D si basa su parametri fisici reali, come la velocità dell’aria che esce da un colpo di tosse, la temperatura della stanza e la dimensione delle goccioline di saliva. Non è una semplice animazione. Grazie a questi parametri e ad algoritmi complessi di fluidodinamica riusciamo ad avere una simulazione dei fenomeni studiati il più possibile vicina alla realtà”.

Ha spiegato il dottor Luca Borro, fra gli autori dello studio.

Lorenzo Mazzei, consulente CFD di Ergon Research ha dichiarato:

“L’attività ha dimostrato che, se usati correttamente, questi strumenti possono favorire una maggior comprensione del fenomeno e guidare verso un utilizzo efficace della ventilazione meccanica per migliorare la qualità dell’aria negli ambienti indoor”.

Il ruolo determinante del condizionamento dell’aria

I sistemi di condizionamento dell’aria svolgono un ruolo determinante nel controllo della dispersione di droplet e aerosol prodotti col respiro negli ambienti chiusi.

Questi i risultati dell’indagine scientifica: per la prima volta è stato documentato che il raddoppio della portata dell’aria condizionata all’interno di una stanza chiusa riduce la concentrazione delle particelle contaminate del 99,6%. A condizionatore spento le persone più vicine a colui che tossisce respirano l’11% di aria contaminata mentre i più lontani non vengono raggiunti.

Con il sistema a velocità doppia si abbatte la concentrazione di contaminante e le persone più vicine ne respirano lo 0,3%, ma vengono raggiunte rapidamente anche quelle più lontane che in questo caso respirano lo 0,08% di aerosol contaminato, percentuali bassissime e sostanzialmente irrilevanti ai fini del contagio.

Come si applica al Covid-19

Il professor Carlo Federico Perno, responsabile di Microbiologia e Diagnostica di Immunologia del Bambino Gesù, ha chiarito:

“L’infezione da virus SARS-CoV-2 è trasmissibile attraverso il respiro in relazione a tre elementi fondamentali: lo status immunitario della persona, la quantità di patogeno presente nell’aria, misurata in particelle per metro cubo, e l’aereazione dell’ambiente. A parità degli altri elementi, dunque, più alta è la concentrazione di virus, maggiore è la probabilità di contagio”.

Sulla questione si è espresso anche il prof. Alessandro Miani, presidente SIMA, che si è occupato della supervisione scientifica dello studio:

“Il ricambio d’aria negli ambienti anche attraverso l’attivazione di sistemi scientificamente validati di aerazione, purificazione e ventilazione meccanica controllata, si rivela fondamentale nella diluizione del virus e nel suo trasferimento, per quanto possibile, all’esterno, ovverosia nella mitigazione degli inquinanti biologici aerodispersi presenti nelle droplet, riducendo significativamente la concentrazione del patogeno in aria. Questo, unitamente all’utilizzo di mezzi di barriera (mascherine, distanziamento e igiene delle mani), oggi rappresenta il principale strumento per ridurre il rischio di contagio in ambienti confinanti”.

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