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Aktuell gibt es ja einige Reisebeschr\u00e4nkungen und einen Lockdown. Aber wenn man mal wieder reisen darf, stellt sich die Frage, wo lauern die gr\u00f6\u00dften Infektionsgefahren in Skigebieten, sich mit dem Coronavirus anzustecken? Die Empa – Eidgen\u00f6ssische Materialpr\u00fcfungs- und Forschungsanstalt hat dazu was ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n
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Wo lauern die gr\u00f6\u00dften Infektionsgefahren? Wie kann man sich und andere noch besser sch\u00fctzen? Wissenschaftler in aller Welt arbeiten daran, das Wissen \u00fcber Covid-19 zu erweitern \u2013 auch an der Empa. Mit Messungen und Simulationen nehmen Forscher nun Gondeln und Seilbahnkabinen in Skigebieten unter die Lupe.<\/p>\n
Covid-19 ist schwer einzusch\u00e4tzen, und komplexe mathematische Modelle, die Infektionsrisiken beziffern, sind letztlich Versuche, sich der Realit\u00e4t anzun\u00e4hern \u2013 auch im Fall von Skigebieten und den vielen Menschen, die sich dort tummeln. Deshalb begann das Team um Ivan Lunati von der Empa-Abteilung \u00abMultiscale Studies in Building Physics\u00bb seine Arbeit just in dieser Wirklichkeit: in Seilbahnkabinen und -gondeln der Bergbahnen Engelberg-Tr\u00fcbsee-Titlis (BET).<\/p>\n
Um dort den Faktor \u00abLuftaustausch\u00bb zu erkunden, der bei der Verbreitung der Erreger bekanntlich eine wichtige Rolle spielt, f\u00fchrten die Forscher Messkampagnen durch. Sie untersuchten drei Kabinentypen: eine kleinere Gondel namens Omega 3 mit einem Volumen von gut f\u00fcnf Kubikmetern f\u00fcr maximal acht Passagiere und zwei gr\u00f6ssere Kabinen mit Raum f\u00fcr 80 beziehungsweise 77 Menschen und einem Volumen von knapp 40 beziehungsweise knapp 50 Kubikmetern.<\/p>\n
Wie sich die Luft in diesen Fahrzeugen bewegt, liess das Empa-Team zun\u00e4chst mit einem mobilen System erkunden: In Zusammenarbeit mit der Firma Streamwise wurde mittels Luftdrucksensoren die r\u00e4umliche Verteilung der Str\u00f6mung in Echtzeit erfasst. Aus diesen Daten berechneten die Forscher dann \u00abLuftaustausch-Raten\u00bb f\u00fcr die jeweiligen Kabinentypen.<\/p>\n
In die gleiche Richtung zielten Messungen des CO2-Gehalts, der als gutes Mass f\u00fcr den Luftaustausch in Innenr\u00e4umen gilt. Bei Fahrten in der kleinsten Kabine von der Talstation zur Bergstation in gut 2400 Metern H\u00f6he erfassten zwei Sensoren \u2013 auf Kopf- und Bauchh\u00f6he \u2013 die Konzentration des Gases. Die Resultate: Waren beide Schiebefenster an der rechten Gondelseite geschlossen, stieg der Wert bis zum n\u00e4chsten Halt, an dem die T\u00fcren \u00f6ffneten, nahezu linear an. War eines der beiden Fenster ge\u00f6ffnet, fiel der CO2-Anstieg deutlich geringer aus. Und bei zwei offenen Fenstern stabilisierte sich der Wert rasch um 500 ppm, also \u00abparts per million\u00bb, nach einem Anfangswert von 400 ppm, was der Aussenluft entspricht.<\/p>\n
Die CO2-Messkampagne dauert zwar noch an, doch sie hat bereits die Resultate der Messungen mit den Luftdrucksensoren best\u00e4tigt. Konkret: In der kleinsten Kabine wurde die Luft 138-mal pro Stunde ausgetauscht, in der mittleren 180-mal \u2013 und in der gr\u00f6ssten nur 42-mal. Die Ursachen sind laut Lunati die aufklappbaren Fenster im Dach der Gondel: \u00abIm Gegensatz zu den anderen Kabinen ist der Luftstrom durch den Fahrtwind sehr sensibel\u00bb, erkl\u00e4rt er. \u00abDort herrschen kompliziertere Str\u00f6mungsverh\u00e4ltnisse, die weniger effizient sind.\u00bb<\/p>\n
Auf den ersten Blick mag die Zahl von 42 Luftwechseln pro Stunde gering erscheinen, doch ein Vergleich mit anderen Innenr\u00e4umen r\u00fcckt den Eindruck ein wenig zurecht: In einem Zugwaggon finden sieben bis 14 Luftwechsel statt; in einem durchschnittlichen Zweier-B\u00fcro sogar nur etwa ein Luftwechsel pro Stunde. In Seilbahnkabinen tragen ge\u00f6ffnete Fenster also klar dazu bei, das Risiko einer hohen Aerosolkonzentration zu verringern.<\/p>\n
Doch was ist mit der Emissionsrate an Erregern? Ein kniffliger Punkt, so Lunati, weil manche Eigenschaften von Sars-CoV-2 noch ungekl\u00e4rt sind. Zudem h\u00e4ngt der Ausstoss bekanntlich auch vom Verhalten eines infizierten Menschen ab. Atmet dieser ruhig, oder ist er vom Skifahren so angestrengt, dass er heftig schnauft? Lacht er, spricht er \u2013 und wenn ja, laut oder leise? Gute Daten dazu sind laut Lunati derzeit rar. Noch dazu sei physikalisch nicht vollst\u00e4ndig gekl\u00e4rt, wie sich Tr\u00f6pfchen und Aerosole in einem Raum exakt ausbreiten.<\/p>\n
Um der Wirklichkeit so nahe wie m\u00f6glich zu kommen, haben die Empa-Forscher die Rechenmodelle, die f\u00fcr die Absch\u00e4tzung von Viren-Ausstoss oft benutzt werden, verbessert und entwickelten damit ihre eigene Absch\u00e4tzung. Dabei liessen sie auch die Verbreitung des Virus in der Bev\u00f6lkerung mit einfliessen \u2013 also die Wahrscheinlichkeit, dass in einer Kabine ein, zwei oder sogar mehr Virustr\u00e4ger anwesend sind. Ein einfaches Zahlenbeispiel f\u00fcr eine Kabine mit f\u00fcnf Menschen: Bei einer Verbreitung des Virus von 0,1 Prozent der Bev\u00f6lkerung l\u00e4ge die Wahrscheinlichkeit, dass eine unerkannt infizierte Person anwesend ist, statistisch bei rund 1:200 \u2013 und bei 1:10'000, dass zwei Infizierte anwesend sind. Im Falle einer gr\u00f6sseren Verbreitung von einem Prozent der Bev\u00f6lkerung w\u00e4re dieses Risiko entsprechend 1:20 f\u00fcr einen und 1:1'000 f\u00fcr zwei Infizierte.<\/p>\n
Dass jede 100. Person infiziert ist, sei als Spitzenwert w\u00e4hrend einer Pandemie durchaus realistisch, so Lunati; es entspricht auch den Resultaten des Massentests in Graub\u00fcnden. Ein real m\u00f6glicher Fall, bei dem 80 Menschen eine vollbesetzte Kabine bev\u00f6lkern, w\u00e4re in diesem Fall freilich schon heikler: Dann liegt die Wahrscheinlichkeit, dass eine Person unerkannt infiziert ist, laut den Empa-Fachleuten bei rund 36 Prozent. Und dass zwei Passagiere infiziert sind bei rund 14 Prozent.<\/p>\n
Vergleich der Infektionsrisiken in drei unterschiedlichen Situation bei einem 1%-Anteil an Infizierten in der Bev\u00f6lkerung: Die blaue Kurve zeigt die Wahrscheinlichkeit bei einer zw\u00f6lfmin\u00fctigen Fahrt in einer Gondel f\u00fcr maximal acht Personen. Die gr\u00fcne Kurve zeigt sie f\u00fcr zwei Menschen, die sich acht Stunden in einem 20m2-B\u00fcro befinden. Die orange Kurve zeigt sie f\u00fcr acht Personen, die sich in einem 30m2-Raum bei geschlossenen Fenstern laut unterhalten, zum Beispiel bei einem Dinner.<\/p>\n
Mit diesen und anderen Faktoren wie etwa der Zeitspanne, in der Erreger inaktiv werden, errechneten die Forscher zun\u00e4chst Infektionsrisiken f\u00fcr anf\u00e4llige Personen in der Kabine \u2013 und daraus schliesslich ein Risiko f\u00fcr s\u00e4mtliche Passagiere. Wichtigste Parameter sind die Luftaustauschrate, die Anzahl Infizierte pro Luftvolumen und die gesamte Verweildauer. Die Resultate f\u00fcr eine kleinere Seilbahnkabine (acht Personen, offene Fenster) veranschaulicht ein Vergleich mit anderen Orten: Ein Dinner-Event auf 30 Quadratmetern mit acht Menschen, die sich laut unterhalten, w\u00e4re massiv riskanter. Das Infektionsrisiko einer 12-min\u00fctigen Fahrt mit der kleineren Kabine ist zudem deutlich geringer als bei einem 8-st\u00fcndigen Arbeitstag in einem Zweierb\u00fcro mit 20 Quadratmetern Fl\u00e4che, dessen \u00abLuftf\u00fcllung\u00bb einmal pro Stunde ersetzt wird. Wenn die Fenster also offenbleiben, bedeutet ein Skitag mit einigen Kabinenfahrten ein deutlich geringeres Ansteckungsrisiko als ein Arbeitstag in einem wenig bel\u00fcfteten Zweierb\u00fcro.<\/p>\n
Die Absch\u00e4tzungen der Empa-Forscher sind zun\u00e4chst f\u00fcr den Fall \u00abohne Masken\u00bb ausgelegt. \u00abWir wollten das reine Infektionsrisiko durch Aufenthalte in Seilbahnkabinen ermitteln\u00bb, erkl\u00e4rt Lunati. \u00abWenn sie richtig getragen werden, reduzieren Masken das Risiko entsprechend ihrer jeweiligen Filterleistung. Sie sch\u00fctzen vor allem vor der gr\u00f6sseren Tr\u00f6pfchen-\u00dcbertragung, zum Beispiel durch Sprechen, sehr gut.\u00bb<\/p>\n
Welche konkreten Empfehlungen leiten sich aus den neuen Erkenntnissen ab? Neben dem naheliegenden Ratschlag \u00abBitte l\u00fcften!\u00bb lohnt es sich auch, die Anzahl der Passagiere pro Fahrt zu begrenzen. \u00abDas wird in Skigebieten ohnehin schon gemacht und ist auf jeden Fall die richtige Strategie\u00bb, so Lunati.<\/p>\n
F\u00fcr Liftbetreiber d\u00fcrften solche Informationen in jedem Fall n\u00fctzlich sein. \u00abDie Zusammenarbeit mit der Empa erm\u00f6glicht es uns, an professionelle und unabh\u00e4ngige Messdaten zu kommen\u00bb, meint jedenfalls Marketingleiter Urs Egli von den Titlis Bergbahnen. \u00abWir sch\u00e4tzen die Kooperation sehr. Und in Anbetracht der aktuellen Lage ist sie noch wertvoller f\u00fcr uns.\u00bb<\/p>\n
In Zukunft wollen die Empa-Forscher ihre Rechenmodelle weiter verfeinern oder auch ganz neue Ans\u00e4tze entwickeln, um der Wirklichkeit noch n\u00e4her zu kommen. Und zudem die Datengrundlage f\u00fcr den Ausstoss von Viren verbessern \u2013 mit einer \u00abHust-Maschine\u00bb, die sie in ihrem Labor entwickelt haben. Aus zwei Zylindern, vergleichbar mit Lungenfl\u00fcgeln, gelangt \u00fcber Schl\u00e4uche spezielle Druckluft in einen \u00abKopf\u00bb: aufgeheizt auf K\u00f6rpertemperatur, angereichert Feuchtigkeit und Tr\u00f6pfchen, deren Verbreitung dann zwei Kameras aufzeichnen \u2013 geeignet auch f\u00fcr Tests von k\u00fcnftigen Schutzmasken.<\/p>\n
Mit dem Seilbahnkabinenhersteller CWA in Olten, der die Forschung verfolgt und unterst\u00fctzt hat, sind bereits Gespr\u00e4che \u00fcber eine Kooperation im Gange. \u00abDas Thema Luftaustausch wurde bislang eher stiefm\u00fctterlich behandelt\u00bb, sagt Massimo Ratti. Daten wie diejenigen von der Empa, so der \u00abChief Technical Officer\u00bb von CWA, seien da wirklich hilfreich \u2013 nicht nur in der aktuellen Lage, sondern auch mit Blick auf k\u00fcnftige Seilbahnen im \u00f6ffentlichen Nahverkehr. Dort sind die Anspr\u00fcche schliesslich noch h\u00f6her als in Skigebieten, erkl\u00e4rt der Fachmann: \u00abWir w\u00e4ren sehr daran interessiert, bei einem Forschungsprojekt f\u00fcr Kabinen mit noch besserer Luftzirkulation mitzumachen.\u00bb<\/p>\n
Einen ersten, einfachen Zusammenhang zwischen Coronaviren in der Luft und dem Infektionsrisiko in Innenr\u00e4umen ermittelte das Team von Jing Wang vom Empa-Labor f\u00fcr \u00abAdvanced Analytical Technologies\u00bb bereits vor der Wintersaison 2020\/21. Die Forschenden werteten Daten von COVID-Infektionen wie auch von Ausbr\u00fcchen der Coronavirus-Erkrankungen SARS und MERS aus. Dabei verglichen sie das Risiko einer Corona-Infektion in Innenr\u00e4umen durch Kontakt mittels Tr\u00f6pfcheninfektion bzw. durch Virus-haltige Aerosole in der Luft. Fazit: Das Infektionsrisiko einer Person \u2013 ohne Maske \u2013 ist rund 1000-mal h\u00f6her, wenn sie weniger als einen Meter Abstand zu einem infizierten Menschen hat, als das Risiko, sich \u00fcber Virus-haltige Aerosole in weiterer Entfernung im Raum anzustecken.<\/p>\n
Verkleinert man den Raum auf ein Zehntel der Fl\u00e4che, steigt das Risiko einer Infektion allerdings rund um das Zehnfache. Schlechte Bel\u00fcftung, l\u00e4ngere Aufenthaltsdauer und mehr Infizierte im Raum lassen das Infektionsrisiko zus\u00e4tzlich ansteigen. Die \u00abNational COVID-19 Science Task Force\u00bb hatte Wangs Erkenntnisse zur Rolle von Aerosolen bei der \u00dcbertragung von SARS-CoV-2 denn auch in ihre Empfehlungen aufgenommen. Wang, der zudem eine Professur am Institut f\u00fcr Umweltingenieurwissenschaften der ETH Z\u00fcrich bekleidet, besch\u00e4ftigt sich auch mit einem weiteren COVID-spezifischen Forschungsthema: Mit seinem Team entwickelte er einen optischen Biosensor, der das Coronavirus in der Luft in Echtzeit nachweisen kann.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Aktuell gibt es ja einige Reisebeschr\u00e4nkungen und einen Lockdown. Aber wenn man mal wieder reisen darf, stellt sich die Frage, wo lauern die gr\u00f6\u00dften Infektionsgefahren in Skigebieten, sich mit dem Coronavirus anzustecken? Die Empa – Eidgen\u00f6ssische Materialpr\u00fcfungs- und Forschungsanstalt hat … Weiterlesen