Mitigazioni SARS-CoV-2 negli ascensori

Identificare le caratteristiche del coronavirus e della cabina dell'ascensore ed esaminare le soluzioni tecniche per la sanificazione dell'ascensore 

La scoperta del SARS-CoV-2, il virus che causa il COVID-19, nel 2019 ha cambiato la vita di tutti e sono necessarie soluzioni per tornare alla normalità. Una soluzione necessaria per riaprire gli edifici e contribuire a ripristinare la normalità aziendale è la sanificazione degli ascensori. Diversi sistemi sono stati progettati, commercializzati e venduti, ma pochi hanno studi di efficacia e test approvati da un'autorità. Questo articolo affronta i test di terze parti, le certificazioni governative e le tecnologie note offerte. Considera anche lo spazio dell'ascensore alla luce delle conoscenze disponibili oggi. Per prendere decisioni informate sull'acquisto, i proprietari dovrebbero considerare l'efficacia continuativa di un metodo, i costi di implementazione, la manutenzione a lungo termine, l'eventuale presenza di rischi residui e la facilità di sostituzione delle lampade, di rifiltraggio e di rifornimento. Saranno inoltre prese in considerazione le problematiche relative alle norme di sicurezza degli ascensori.

Si esplora l'eliminazione di agenti patogeni aerodispersi (in particolare SARS-CoV-2) all'interno di un ascensore con le tecnologie attualmente disponibili. Considerando l'ascensore con ventilazione forzata o naturale, con porte che si aprono e si chiudono, utenti che entrano e premono pulsanti, tossendo, starnutendo, diffondendo il virus all'interno e all'esterno dell'ascensore, esponendo i passeggeri attuali e futuri alle goccioline virali infettive che rimangono sospese nell'aria e alle particelle virali atterrate (fomiti), la complessità appare schiacciante. L'obiettivo è eliminare gli agenti patogeni il più rapidamente possibile, senza arrecare danni. Non tutte le tecnologie attualmente in commercio lo fanno. Alcune lo fanno solo in minima parte, il che le rende migliori di altre che lo fanno meno. Una tecnologia, tuttavia, si avvicina alla perfezione.

Caratteristiche del virus

I coronavirus sono un gruppo di virus a RNA correlati che causano malattie nei mammiferi e negli uccelli. Negli esseri umani e negli uccelli, causano infezioni del tratto respiratorio che possono variare da lievi a letali. Le malattie lievi negli esseri umani includono alcuni casi di raffreddore comune, mentre varietà più letali possono causare la sindrome respiratoria acuta grave (SARS), la sindrome respiratoria mediorientale (MERS) e il COVID-19. Sono virus con envelope, con un genoma a RNA a singolo filamento a polarità positiva e un nucleocapside a simmetria elicoidale. Secondo Wikipedia, hanno caratteristiche punte a forma di clava che sporgono dalla loro superficie, creando un'immagine che ricorda la corona solare, da cui deriva il loro nome, nelle micrografie elettroniche. Nell'analisi delle dimensioni relative del SARS-CoV-2 colorato negativamente (mediante microscopia elettronica), i ricercatori hanno determinato che il diametro di questo virus varia tra 60 e 140 nm.[1] Oltre a misurare la dimensione sferica della particella virale, è stato anche confermato che la dimensione dei tumori che circondano la superficie più esterna del SARS-CoV-2 può variare in lunghezza da 9 a 12 nm.[2] Comparativamente, un capello umano ha uno spessore tipico di 60-120 µm. Quindi, 400-1,000 particelle di SARS-CoV-2 potrebbero costituire la larghezza di un capello.[2] Anche il raffreddore comune è causato dal gruppo dei coronaviridae. I coronavirus non sono la causa dell'influenza A, che appartiene al gruppo dei virus degli orthomyxovirus; idealmente, tutte le soluzioni possono eliminare tutti i virus patogeni.

I Centers for Disease Control and Prevention (CDC) hanno pubblicato informazioni sulle modalità di trasmissione del virus. Le infezioni da virus respiratori si trasmettono principalmente attraverso le seguenti modalità:

• La trasmissione per contatto è l'infezione che si diffonde attraverso il contatto diretto con una persona infetta (ad esempio, toccandosi durante una stretta di mano) o con un oggetto o una superficie contaminati. Quest'ultima è talvolta definita "trasmissione tramite fomiti".

• La trasmissione tramite goccioline è l'infezione che si diffonde attraverso l'esposizione a goccioline respiratorie contenenti virus (ovvero goccioline e particelle più grandi e più piccole) espirate da una persona infetta. La trasmissione è più probabile quando qualcuno si trova vicino alla persona infetta, generalmente entro circa 6 metri.

• La trasmissione aerea è un'infezione diffusa attraverso l'esposizione a goccioline respiratorie contenenti virus, composte da goccioline e particelle più piccole che possono rimanere sospese nell'aria per lunghe distanze (solitamente superiori a 6 piedi) e nel tempo (tipicamente ore).[4] Il rischio di trasmissione aerea dipende dalla concentrazione del virus nell'aria di una stanza, dalla velocità con cui gli occupanti dello spazio inalano il virus e dalla durata dell'esposizione.[3]

Secondo il CDC, l'epidemiologia (studio delle cause, della distribuzione e del controllo della malattia nelle popolazioni) del SARS-CoV-2 indica che la maggior parte delle infezioni si diffonde attraverso il contatto ravvicinato, non per via aerea. Le malattie che si diffondono efficacemente attraverso la trasmissione aerea tendono ad avere tassi di attacco elevati, perché possono raggiungere e infettare rapidamente molte persone. Sappiamo che una percentuale significativa di infezioni da SARS-CoV-2 (stimata al 40-45%) si verifica senza sintomi e che l'infezione può essere trasmessa da persone asintomatiche. Pertanto, se il SARS-CoV-2 si diffondesse principalmente per via aerea, come il morbillo, gli esperti si aspetterebbero di osservare una diffusione globale dell'infezione considerevolmente più rapida all'inizio del 2020 e percentuali più elevate di infezioni pregresse misurate dalle indagini sierologiche.

I dati disponibili indicano che il SARS-CoV-2 si è diffuso più come la maggior parte degli altri virus respiratori comuni, principalmente attraverso la trasmissione di goccioline respiratorie entro un raggio breve (ad esempio, meno di 6 piedi). Non ci sono prove di una diffusione efficiente (vale a dire, di routine, rapida) a persone lontane o che entrano in uno spazio ore dopo che una persona infetta era lì.[4]

La trasmissione del SARS-CoV-2 attraverso goccioline d'aria indica che l'esposizione al virus per via aerea dovrebbe essere controllata. L'American Society of Heating, Refrigeration, and Air-Conditioning Experts (ASHRAE) spiega: "Un aerosol infettivo è un sistema di particelle liquide o solide distribuite uniformemente in uno stato finemente suddiviso attraverso un gas, solitamente aria. (Sono piccole e sufficientemente sospese da comportarsi in modo molto simile a un gas, ma possono essere filtrate dal gas.)"[5] Questo sarebbe il trasporto del virus da parte di una persona infetta che parla, canta, urla, tossisce o starnutisce. Modifiche alle operazioni edilizie, incluso il funzionamento dei sistemi di riscaldamento, ventilazione e aria condizionata, possono ridurre l'esposizione per via aerea.

Le goccioline d'aria, con il virus al loro interno, sono più grandi del virus stesso. La particella virale è molto piccola: meno di 140 nm. Tuttavia, sappiamo che è più grande e appiccicosa a causa dell'involucro lipidico, nonché dell'espettorato/saliva espulsi con la tosse/starnuti. Pertanto, si aggrega con altre particelle, rendendole più grandi.[6]

Secondo un recente studio pubblicato sul New England Journal of Medicine, il virus ha un tasso di sopravvivenza (il tempo necessario affinché non sia più pericoloso senza sanificazione dell'aria e delle superfici) compreso tra diverse ore e diversi giorni. Lo studio ha rilevato che il virus è vitale fino a 72 ore sulla plastica, 48 ore sull'acciaio inossidabile, 24 ore sul cartone e 4 ore sul rame. È inoltre rilevabile nell'aria per 3 ore.[7] Un altro studio indica che l'emivita di stabilità ambientale del virus è di 1 ora, il che significa che per una certa quantità di cellule virali, in 1 ora, la metà sarà morta sotto forma di aerosol.[1] La considerazione del tempo di inattivazione deve essere un fattore da considerare in un ascensore. Le affermazioni sull'efficacia dell'inattivazione virale da parte di qualsiasi produttore devono attribuire il merito dell'inattivazione dell'organismo vivente solo dopo aver sottratto le inattivazioni dell'emivita naturale.

Informazioni sull'ascensore

L'area di un ascensore per passeggeri è relativamente piccola. Per chiarire meglio il concetto, supponiamo che la maggior parte delle cabine sia alta 8 metri. Un ascensore per passeggeri molto grande misura 10 metri x 10 metri = 100 metri.² area, dando un'area cubica interna di circa 800 piedi³Una cabina di dimensioni più tipiche nel Nord America con un carico nominale di 2,500 libbre è lunga solo 29.1 piedi² con una superficie cubica di circa 233 piedi³Questi sono i parametri generali del volume d'aria all'interno dell'ascensore da considerare per qualsiasi discussione sul flusso d'aria.

Di norma, gli ascensori sono progettati per viaggiare senza fermate dal piano terra all'ultimo piano in 1 minuto o meno. Tuttavia, possono fermarsi a ogni piano durante la salita, causando ritardi di circa 10 secondi per fermata. Questo è noto come tempo di percorrenza tra i piani. Un passeggero può rimanere in ascensore da 15 secondi dall'ingresso all'uscita per una corsa di un solo piano, fino a 1 minuto per una corsa diretta fino all'ultimo piano, oppure per una corsa "milk run", fermandosi a ogni piano, il che porta il tempo di permanenza in ascensore a 1 minuto x (numero di piani - 1) x 10 secondi. Pertanto, una salita di 25 piani può potenzialmente far rimanere un passeggero in cabina per un periodo compreso tra almeno 15 secondi e 1 minuto + (24 x 10 secondi) = 5 minuti. La probabilità che ciò accada è improbabile, poiché la richiesta di un passeggero a ogni piano è praticamente nulla. Tuttavia, questo rappresenta il massimo teorico con un passeggero in uscita a ogni piano. I tempi di esposizione dei passeggeri in ascensore sono in genere compresi tra 15 secondi e 5 minuti.

Gli ascensori sono richiesti dal Codice di sicurezza ASME A17.1/CSA B44 per ascensori e scale mobili Per avere ventilazione. La ventilazione può essere naturale, ovvero può essere presente o meno un ventilatore. Devono esserci aperture di ventilazione pari al 3.5% della superficie dell'ascensore. Nel nostro esempio di ascensore di grandi dimensioni, il 3.5% di 100 piedi² = 0.35 piedi²In questo calcolo dell'area sono inclusi gli spazi vuoti attorno alle porte, così come l'area del foro per la ventola nella cupola o nella parte superiore della cabina (se presente). Le aperture di ventilazione devono essere posizionate in modo uniforme nei quadranti superiore e inferiore del vano cabina. 

Durante il movimento delle cabine, il flusso d'aria all'esterno dell'ascensore fluirà naturalmente dal lato ad alta pressione a quello a bassa pressione della cabina. Parte di questa pressione differenziale causerà un flusso d'aria interno, anche senza una ventola di ventilazione. Quando la cabina è ferma, solo le correnti termiche generate dal calore di un passeggero causeranno un flusso d'aria senza una ventola di ventilazione. La complessità di questo flusso d'aria interno rende impossibile stabilire da dove provengano/entrino le correnti d'aria o calcolare la miscelazione dell'aria o la direzione delle particelle sospese nell'aria. L'aria cambia all'interno dell'ascensore durante il movimento e quando le porte si aprono e si chiudono, come dimostrano gli studi che hanno modellato il flusso d'aria. Tutti i modelli si basano su ipotesi generali per giungere ad alcune conclusioni, ma i progetti di ventilazione unici di tutti i produttori di ascensori non possono avere modelli di flusso d'aria specifici; saranno generalizzati.

Gli ascensori hanno ingressi a ogni pianerottolo che, una volta aperti, consentono il movimento dell'aria dal piano dell'edificio all'ascensore (o viceversa, a seconda del progetto di pressurizzazione dell'edificio). La pressione nel vano corsa dell'ascensore e nell'edificio probabilmente non sono mai in equilibrio, se non per coincidenza; è più probabile che la pressione nel vano corsa dell'ascensore sia leggermente positiva rispetto alla pressione al piano dell'edificio, per impostazione predefinita. Ci sono molti altri fattori che influiscono: la ventosità della giornata, la temperatura esterna rispetto a quella interna, il numero di ascensori presenti nel gruppo, l'apertura o la chiusura delle porte dell'ascensore, il movimento o la fermata dell'ascensore e la presenza di porte girevoli o apribili nell'atrio dell'edificio. Nel peggiore dei casi, se un diffusore di virus si trovasse nell'atrio di un edificio e l'aria si spostasse nell'ascensore all'apertura delle porte, i passeggeri dell'ascensore sarebbero esposti a quella carica virale per tutta la durata del viaggio (da 15 secondi a 5 minuti). È vero anche il contrario: se il diffusore fosse nell'ascensore e l'aria si spostasse verso l'edificio, l'atrio sarebbe contaminato.

I dettagli di un passeggero in ascensore che tossisce e starnutisce, con il flusso d'aria previsto utilizzando la modellazione per illustrare i modelli di dispersione, sono stati scritti da T. Dbouk e D. Drikakis.[8] Poiché ogni colpo di tosse o starnuto è un potenziale diffusore di virus, l'eliminazione o l'inattivazione del virus basata su questo modello può essere visualizzata per portare a una valutazione progettuale sensata. Lo studio ha concluso che le simulazioni hanno mostrato che il rischio di trasmissione virale all'interno dell'ascensore era più alto negli ascensori con la minore circolazione d'aria. La loro conclusione, "Ciò è dovuto alla ridotta miscelazione del flusso all'interno dell'ascensore; le autorità di regolamentazione dovrebbero quindi definire la ventilazione minima richiesta a seconda del tipo di edificio",[8] riconosce la natura aerea del virus. Inoltre, se non viene soffiato via o inattivato nell'aria, rimane accessibile alla respirazione.

È chiaro che è necessaria una mitigazione all'interno dell'ascensore per inattivare il virus. Il semplice sfiato dalla cabina nel vano corsa, dove il virus può sopravvivere per molte ore, non è una soluzione. L'esterno dell'ascensore si trova nella stessa atmosfera, con l'aria appena uscita dalla cabina. La sola filtrazione presenta rischi residui, come non sostituire mai il filtro, rimuoverlo e non sostituirlo, smaltirlo quando potrebbe contenere concentrazioni di virus attive, ecc. È quindi giustificato un trattamento.

Certificazione governativa

L'Agenzia per la Protezione Ambientale (EPA) ha stabilito che i sistemi che dichiarano di inattivare i virus devono essere testati e approvati. A gennaio, l'EPA aveva testato e certificato solo i sistemi che utilizzano il trietilenglicole (TEG) per la sua efficacia e sicurezza in caso di esposizione umana e per l'efficacia nell'inattivazione dei virus. Si tratta di un cambiamento importante, date le tecnologie introdotte che dichiarano di inattivare i virus senza alcuna tutela per i consumatori. Queste tecnologie saranno e dovrebbero essere sottoposte a un esame più approfondito e gli acquirenti dovrebbero esserne informati. Al momento della stesura di questo documento, i test condotti dall'EPA o dalla Food and Drug Administration (FDA) per le tecnologie qui illustrate, in termini di efficacia e sicurezza, non sono stati pubblicati.

Un produttore dichiara di avere la certificazione UL. Sebbene molti standard UL siano citati in numerosi codici, UL è un laboratorio indipendente che redige gli standard e ne esegue i test di conformità. Senza conoscere la classe di appartenenza del dispositivo, qualsiasi dichiarazione deve essere attentamente esaminata. Ad esempio, la conformità a uno standard di resistenza al fuoco e alle scosse elettriche non certifica che il dispositivo inattiverà le particelle virali.

La maggior parte delle giurisdizioni adotta i requisiti ASHRAE. In un "Documento di posizione sugli aerosol infettivi"[5] riconfermato, l'organizzazione ha concluso che, sebbene il suo "Documento di posizione sulla filtrazione e la purificazione dell'aria"[33] non fornisca raccomandazioni a favore o contro l'uso di energia UV nei sistemi di ventilazione per ridurre al minimo i rischi derivanti da aerosol infettivi, il CDC ha approvato l'irradiazione germicida UV (UVGI) come complemento alla filtrazione per la riduzione del rischio di tubercolosi e ha pubblicato una linea guida sulla sua applicazione (CDC 2005, 2009) (Livello di evidenza A)." Altre tecnologie di trattamento, tra cui l'ossidazione fotocatalitica (PCO), l'ossidazione elettrochimica fotocatalitica (PECO) e la ionizzazione bipolare a punta di ago (NBPI), non sono state nemmeno affrontate.

Dal punto di vista della certificazione governativa, l'approvazione dell'EPA dovrebbe essere considerata il gold standard per l'efficacia e la sicurezza di qualsiasi sistema di inattivazione virale in ascensore. I sistemi devono dimostrare quale processo viene utilizzato per inattivare il virus, quanto tempo impiega il processo, la velocità di inattivazione, eventuali sottoprodotti e relativi processi, nonché test indipendenti che ne dimostrino l'efficacia, con un accordo a livello di settore per la progettazione del test. Si tratterebbe, ad esempio, di un ascensore di dimensioni standard con aperture di ventilazione tipiche e flusso d'aria direzionale variabile. Ciò consentirebbe un approccio comparativo per determinare la soluzione ideale per l'interno di un ascensore.

Inattivazione del virus

Per inattivare (eliminare, uccidere, distruggere) il virus SARS-CoV-2 sono necessarie diverse strategie tecnologiche: cattura tramite filtraggio e rimozione, bombardamento del suo RNA con radiazioni UV, utilizzo di forti ossidanti per distruggere l'involucro protettivo che circonda l'RNA o utilizzo di viricidi per inattivare il virus in un processo noto come "lisi cellulare". Ogni metodo ha gradi di efficacia che dipendono da come funziona, da come viene implementato, dall'usura a lungo termine dei componenti e da come viene mantenuto. La comprensione di come ciò venga realizzato dovrebbe essere considerata in relazione a salute e sicurezza, certificazione EPA, costi, efficacia e manutenzione del sistema. Ottenere i migliori risultati al minor costo è possibile, insieme alla comprensione di ciò che ogni metodo sul mercato promette, degli eventuali effetti negativi sulla salute e dei risultati che possono essere ottenuti.

Le membrane esterne del coronavirus sono costituite da steli proteici collegati da cellule lipidiche (grasse) che formano uno sferoide. Gli steli proteici sono come ganci in velcro che si fissano alle cellule del corpo umano. Una volta fissati, il virus invade le cellule sane del corpo umano. Si replica rapidamente, inducendo l'organismo a lanciare cellule immunitarie per distruggere l'invasore. La velocità di replicazione del virus è un problema primario del COVID-19, poiché le persone con deficit immunitario non possono sviluppare protezioni immunitarie con la stessa rapidità o più velocemente della replicazione del virus. Questo porta a una cascata di cellule virali che sovraccaricano la normale funzione cellulare e impediscono le normali funzioni dell'organismo, in particolare nei polmoni. L'incapacità di assorbire ossigeno porterà al ricovero ospedaliero e, nei casi peggiori, a un sistema di intubazione che utilizza un ventilatore per forzare l'ossigeno nei polmoni e compensare il trasferimento di ossigeno necessario per vivere.

Qualsiasi riduzione dell'esposizione delle cellule virali ridurrà il rischio di infezione, ma le sostanze che distruggono il virus possono distruggere anche le cellule umane normali. Pertanto, qualsiasi soluzione dovrebbe essere verificata tramite test di laboratorio per la certificazione e l'approvazione da parte delle autorità governative o progettata per prevenire qualsiasi esposizione agli esseri umani. Tali soluzioni sono presenti nell'"Elenco N EPA" nella sua tabella dei disinfettanti.[10] Attualmente, solo le soluzioni chimiche sono presenti in questo elenco e si stanno discutendo gli sforzi per aggiungere altre tecnologie a causa dell'importanza delle affermazioni di efficacia e dei rischi residui di sovraesposizione a particelle ionizzate, ozono (O3) e/o altri sottoprodotti.

L'installazione completa di qualsiasi tecnologia deve tenere conto dei rischi prevedibili di esposizione accidentale durante l'installazione, la manutenzione e la rimozione e lo smaltimento dei componenti. Ad esempio, il filtraggio dell'aria con filtro antiparticolato ad alta efficienza (HEPA) può essere una strategia, ma la sostituzione del filtro può portare all'esposizione accidentale a una quantità significativa di virus concentrato. Senza un metodo che garantisca lo smaltimento sicuro dei filtri contaminati, sussiste un rischio residuo di esposizione accidentale. Un'altra considerazione da tenere in considerazione è la notifica delle lampade fulminate. Credere di avere una protezione completa quando un componente non funziona è più che una seccatura se si afferma che l'inattivazione virale è un problema.

Il fattore tempo è il fattore più importante, poiché il passeggero rimane in ascensore per almeno 15 secondi e forse fino a 5 minuti. Qualsiasi tecnologia deve inattivare il virus prima dell'inalazione, nel migliore dei casi. Ipotizzando che una gocciolina di aerosol venga starnutita, uno studio dell'Università di Amsterdam ha scoperto che le goccioline impiegano tempi diversi per cadere sul pavimento dell'ascensore. Ciò implica che le goccioline rimangono sospese nell'aria per un certo periodo, accessibili per essere inalate.[11]

Poiché il virus può sopravvivere fino a due giorni, può rimanere in forma di aerosol per 3-25 minuti all'interno di un ascensore e un passeggero ne sarà esposto per tutta la durata della sua permanenza. La soluzione ideale è quella che può inattivare il virus in pochi secondi, anziché in minuti. La tecnologia deve essere in grado di rimuovere un numero significativo di particelle virali nel più breve tempo possibile, altrimenti non protegge quanto afferma di proteggere. Ciò equivale a dichiarare di avere una soluzione per uccidere le api, ma ne uccide solo 10 alla volta su uno sciame di 100,000. La tecnologia ha dimostrato di uccidere le api, ma è più adatta per un'ape occasionale che per un intero sciame.

Soluzioni

L'obiettivo è eliminare le particelle virali in un ascensore nel più breve tempo possibile, senza danneggiare i passeggeri. Questo presuppone che siano presenti particelle virali, che i passeggeri rimangano nell'ascensore con particelle virali per un periodo compreso tra 15 secondi e 5 minuti, che un adulto respiri 12-16 volte al minuto (i bambini in età prescolare fino a 34 volte al minuto) e che le particelle virali rimangano sospese nell'aria per 25 minuti una volta emesse da una persona infetta sotto forma di goccioline trasportate dall'aria.

In questo contesto, vengono ora discusse le soluzioni disponibili sul mercato. Ciascuna di esse è seguita da una conclusione in merito alla sua sicurezza, ai requisiti di manutenzione, all'efficacia, basata su studi, certificazioni da parte di enti di prova e approvazioni governative. Per mantenere questo articolo di carattere generale e di facile lettura, è necessario un minimo di conoscenze scientifiche per comprendere gli effetti desiderati e gli eventuali effetti indesiderati di una tecnologia.

Ionizzatori

Una soluzione comune sul mercato sono gli ionizzatori. Esistono numerose varianti di questa tecnologia, ciascuna con miglioramenti brevettati rispetto ai vari concorrenti, ma tutte derivano dal concetto di generazione di ioni. Questi dispositivi sono facilmente reperibili e utilizzati principalmente per la gestione della qualità dell'aria interna (IAQ) delle particelle sospese nell'aria. Attraggono anche particelle virali e possono produrre elementi ionizzati che distruggono la membrana virale, inattivando il virus. La tecnologia generale viene spiegata utilizzando le descrizioni dei vari produttori, ove citate.

In fisica e chimica, il plasma è uno stato della materia, simile a quello dei gas, in cui le particelle sono ionizzate. Riscaldare un gas può ionizzare le sue molecole o atomi (riducendo o aumentando il numero di elettroni in essi contenuti), trasformandolo così in un plasma, che contiene particelle cariche (ioni positivi e negativi).

Le tecnologie di ionizzazione creano un flusso di ioni che scompongono il vapore acqueo in idrossili (ioni OH) in un flusso d'aria di ventilazione. A causa dello squilibrio di carica, questi ioni vengono ricomposti per riformarsi come molecole di H₂O, il loro stato naturale. Durante la transizione, le particelle virali sospese nell'aria possono essere attratte dagli ioni. Ad esempio, avvolgono il SARS-CoV-2 e ne perforano le punte proteiche sulla membrana, inattivando il virus. L'inattivazione primaria del virus è dovuta a una decomposizione molecolare causata dalle reazioni degli ioni idrogeno positivi e ossigeno negativi che interagiscono con essi.

I critici di questi sistemi citano affermazioni esagerate sull'efficacia dei risultati. Uno studio indica che questi ioni possono causare danni ai polmoni.[13] Questi sistemi sono in genere installati nei plenum di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC) e attivati ​​quando viene acceso il motore della ventola, producendo ioni che reagiscono nel plenum creando agglomerati, particelle che aumentano di dimensioni a causa degli ioni che si attaccano alla particella virale facilitandone la filtrazione.

In azione, i campi di plasma e il numero di radicali prodotti introdotti in un flusso d'aria non possono inattivare tutte le particelle virali. Alcune particelle bypassano il campo di plasma; altre possono attraversarlo ma non vengono attratte a causa del numero limitato di radicali. Sebbene possa verificarsi una riduzione, il processo non costituisce un'inattivazione completa. Gli ioni rimangono attivi solo per 1 minuto o meno prima di ripristinare il loro stato non ionizzato.[14] Questa breve durata deve essere contrastata producendo molti radicali idrossilici e soffiando particelle attraverso il plasma, l'area delimitata dagli idrossili ionizzati.

Le tecnologie di ionizzazione richiedono la creazione di un plenum sull'ascensore, un ventilatore, un filtro e registri di aspirazione e scarico, dove l'aria più pulita viene forzata nella zona respirabile dell'ascensore attraverso canalizzazioni direzionali. Questo tipo di sistema di ventilazione e l'ammodernamento degli ascensori esistenti richiederebbero manodopera costosa e la riprogettazione delle cabine. L'ascensore fermo per 30 minuti potrebbe essere sottoposto a una sanificazione completa. Quando l'ascensore inizia a muovere persone (il periodo a più alto rischio), non c'è abbastanza tempo per una sanificazione completa.

Non ci sono state approvazioni da parte dell'EPA per determinare l'efficacia dei sistemi ionizzatori come trattamento antimicrobico dell'aria. Sebbene siano di uso comune negli attuali sistemi HVAC degli edifici, non sono approvati dall'ASHRAE. "I sistemi di ventilazione personalizzati, se abbinati a dispositivi di scarico localizzati o personalizzati, migliorano ulteriormente la capacità complessiva di mitigare l'esposizione nelle zone di respirazione, come dimostrato da studi sperimentali e di fluidodinamica computazionale (CFD) in ambito sanitario", secondo Yang, et al.; Bolashikov, et al.; e Bivolarova, et al.[15-20] L'ASHRAE prosegue: "Tuttavia, non sono noti studi epidemiologici che dimostrino una riduzione della trasmissione di malattie infettive. (Livello di evidenza B)".[33]

Molti produttori di sistemi ionizzanti affermano che il loro sistema sia un trattamento antimicrobico dell'aria. Tuttavia, nessuno ha pubblicato risultati di test revisionati dall'EPA per SARS-CoV-2 o per il suo surrogato approvato, l'inattivazione del fago MS2.[21] I loro usi principali fino ad oggi sono il miglioramento della qualità dell'aria interna (IAQ) a ritmi lenti. Le affermazioni dei produttori di uccidere le particelle virali potrebbero essere vere in quanto la tecnologia le inattiva; tuttavia, la velocità di inattivazione e la complessità della distribuzione dell'aria "pulita" rappresentano il problema.

I sistemi ionizzatori non catalitici sono noti con i seguenti nomi: ionizzazione bipolare (ionizzazione a plasma freddo) e NBPI. Questi sistemi producono ioni negativi e positivi quando l'elettricità viene applicata a un tubo con due elettrodi che reagiscono con il vapore acqueo e l'ossigeno presenti nell'aria per creare radicali liberi. I radicali liberi possono uccidere i microrganismi e scomporre gli odori, migliorando la qualità dell'aria interna.[22] Si noti che questa affermazione non include la riduzione virale a un tasso significativo in breve tempo. I primi sistemi sviluppavano anche O3, ma i sistemi moderni producono meno O3 per rispettare i limiti di esposizione dell'EPA. Un produttore ha effettuato test in conformità con UL 867, che limita l'O3 a 0.05 parti per milione in volume.

NBPI

L'NBPI, testato in modo indipendente su particelle virali da Innovative Bioanalysis, un laboratorio di Costa Mesa, in California, ha mostrato un'inattivazione del 99.4% delle particelle virali a 30 minuti in una camera in condizioni volte a replicare un edificio occupato.[23] Sebbene questi risultati sembrino impressionanti, i test sono stati condotti in una camera di 1 piede cubo con ioni illimitati senza ventilazione esterna. Questo non considera il flusso d'aria all'interno di un ascensore. I risultati non hanno inoltre isolato la morte naturale del mezzo virale né calcolato l'effettiva efficacia dell'inattivazione ionica. Ad esempio, se venissero introdotte 3 particelle virali, si stima che il 100,000% morirà naturalmente, lasciando il 7% di organismi attivati. Quando si dichiara l'efficacia, i report devono indicare l'efficacia sul 93% vivo, non attribuendo il merito del 93% di decadimento naturale che si verifica senza alcun trattamento. L'inattivazione ha inoltre richiesto minuti per inattivare il virus ad alte concentrazioni, rendendo questa metodologia inefficace per l'uso in un ascensore.

Otis ha recentemente annunciato un sistema di purificazione dell'aria, sostenendo che i risultati della sua modellazione indicavano che l'uso di NPBI riduceva l'esposizione al rischio del 20-30%, a seconda della durata della corsa e della posizione dei passeggeri all'interno dell'ascensore. Inoltre, l'uso di NPBI, combinato con l'uso corretto della mascherina da parte di tutti i passeggeri, ha prodotto una riduzione del 60-65% del rischio relativo.[24] Questo risultato è positivo, ma non rappresenta una soluzione igienizzante nell'arco di una normale corsa in ascensore. Idealmente, la riduzione delle particelle virali in pochi secondi sarebbe una soluzione preferibile.

Ionizzatori catalitici

PCO e PECO

La luce UV viene applicata nei processi fotocatalitici per eccitare e attivare un catalizzatore che avvia la reazione chimica, aggiungendo più radicali ossidanti all'aria (oltre alla luce UV stessa). I sistemi di trattamento dell'aria PCO utilizzano una banda di luce molto energetica, UV-C, per avviare la reazione. Tuttavia, è noto che gli UV-C producono anche O3, che è anch'esso un potente ossidante e tossico per gli esseri viventi. È sempre necessario prestare attenzione per garantire che persone, animali domestici o piante d'appartamento non siano esposti a livelli elevati di O3.[25]

I radicali ossidanti più potenti sono gli idrossili (OH-) e possono ossidare anche le molecole organiche più resistenti con l'aiuto di acqua e ossigeno presenti nell'aria. L'ossidazione generalmente converte i composti organici in anidride carbonica, acqua e altri gas traccia. Questo processo di purificazione dell'aria consiste nell'utilizzo di un materiale semiconduttore di ossido metallico puro o drogato, come il biossido di titanio, come catalizzatore, attivato da una sorgente di luce UV, UV-A (400-315 nm), UV-C (280-200 nm) o UV-V (inferiore a 200 nm) per generare ioni OH-. Viene generato anche O3, a meno che l'UV-C non sia limitato a 253.7 nm, poiché l'ossigeno non viene assorbito nel processo PCO a quella frequenza.

Studi[26] hanno documentato altri sottoprodotti del PCO, tra cui la formaldeide, un noto cancerogeno. Inoltre, può produrre altri composti indesiderati come tricloroetilene, acetone, benzene e toluene.[28]

Haldane King scrive in "PECO v. PCO Air Purifiers: in cosa differiscono?":

"La principale differenza tra i processi PCO e PECO è la considerazione degli elettroni negativi e delle lacune positive dopo la loro generazione da parte dei fotoni. Poiché gli elettroni negativi tendono a ricombinarsi rapidamente con le lacune positive, nel caso dei catalizzatori utilizzati nella PCO sono disponibili meno lacune per reagire, il che si traduce in una bassa efficienza quantica. D'altra parte, il processo PECO lega gli elettroni liberi e li mantiene separati dalle lacune positive abbastanza a lungo da consentire a queste ultime di formare i radicali liberi idrossilici.

“Questa differenza fondamentale tra i due processi [ha] conseguenze importanti. A causa della ricombinazione di elettroni e lacune, il processo PCO può utilizzare solo una piccola frazione dei fotoni, il che rende il processo complessivo inefficiente. Un potenziale pericolo del processo inefficiente è che alcuni sistemi possono produrre sottoprodotti di ossidazione tossici, come la formaldeide, a causa di una reazione incompleta. Il PECO, d'altra parte, ha un'efficienza quantica di molti ordini di grandezza superiore a quella del processo PCO, il che rende il processo di ossidazione PECO estremamente rapido, con conseguente ossidazione completa senza sottoprodotti.”[25]

Sebbene PCO e PECO possano creare radicali, richiedono un flusso d'aria sufficientemente lento da inattivare le particelle virali prima che l'aria purificata rientri nell'ascensore. Nessuno studio dimostra questo tasso di inattivazione virale, né l'EPA ha approvato questo metodo come trattamento antimicrobico dell'aria utilizzando il processo PECO.

KLEEMANN pubblicizza un sistema di ventilazione PCO che afferma di rimuovere il 99.76% del virus influenzale, ma non fornisce studi a sostegno di questa affermazione di efficacia. Sebbene possa essere vero che le particelle virali esposte alla sterilizzazione PCO vengano inattivate, sul sito web dell'azienda non è disponibile alcuno studio che determini se tutte le particelle virali che entrano nel sistema vengano inattivate, né quanto tempo ci voglia per farlo.[29] È vero che i radicali possono inattivare il virus, ma quanti, quanto velocemente e con quale efficacia in un ascensore sono necessari ulteriori test e certificazioni per garantire la sicurezza e verificarne l'efficacia.

Fotoidroionizzazione (PHI)

Questo processo di ossidazione utilizza elementi UV a doppia lunghezza d'onda indirizzati su una superficie catalizzatrice multimetallica rivestita con biossido di titanio, argento, rame, rodio e rivestimento idrofilo. L'energia UV a 254 nm colpisce la superficie bersaglio, attivando la produzione di radicali idrossilici, ioni superossido e idroperossidi sulla superficie della cella PHI. La superficie idrofila assorbe l'acqua presente nell'aria, quindi la scinde in radicali OH nel processo di ossidazione avanzata.[29] Questa tecnologia utilizza una seconda lampada che emette energia UV a 185 nm. L'energia dei fotoni a questa lunghezza d'onda è sufficiente a scindere le molecole di ossigeno. Le molecole di O3 vengono ridotte nuovamente a ossigeno dall'energia UV a 254 nm emessa anch'essa dall'elemento UV. I risultati delle emissioni di O3 sono nell'intervallo di 01 ppm, ben al di sotto di 0.05 ppm, che la FDA e la California considerano limiti di sicurezza.[30]

Old Coast Heating + Air Conditioning spiega in "Cos'è la fotoidroionizzazione e come migliora la qualità dell'aria interna?":

“PHI è una tecnologia brevettata a base di idroperossidi ionizzati, sviluppata da RGF Environmental alla fine degli anni '1990. In parole povere, PHI purifica l'aria interna modificando le proprietà chimiche delle particelle presenti nell'aria utilizzando una finissima nebbia di perossido di idrogeno. La tecnologia alla base di PHI è in realtà piuttosto semplice. Simula gli idroperossidi naturali presenti nell'aria esterna, il sistema di Madre Natura per migliorare la qualità dell'aria interna. Per fare ciò, PHI utilizza un catalizzatore metallico raro e un agente idratante attivato da una luce UV ad ampio spettro. Gli strumenti reagiscono con l'umidità ambientale presente nell'aria per creare idroperossidi. Gli idroperossidi vengono quindi ionizzati per rendere PHI ancora più efficace.”[31]

Sebbene i PHI possano creare radicali, richiedono, ancora una volta, un flusso d'aria sufficientemente lento da inattivare le particelle virali prima che l'aria di ritorno rientri nell'ascensore. Nessuno studio dimostra questo tasso di inattivazione, né l'EPA l'ha approvata come tecnologia di mitigazione antivirale. Non è adatta agli ascensori a causa del ritardo nell'inattivazione del virus, dell'installazione di una ventilazione filtrata richiesta e del tempo di esposizione dei passeggeri. Si tratta di sistemi progettati per la costruzione di impianti HVAC per rimuovere le particelle a un ritmo lento e costante, ma non possono soddisfare le sfide dell'inattivazione virale nel breve periodo di tempo in cui un passeggero in ascensore è esposto.

UVGI

La UVGI è un metodo di disinfezione che utilizza la luce UV a lunghezza d'onda corta (UV-C) per uccidere o inattivare i microrganismi distruggendo gli acidi nucleici e scomponendone il DNA o l'RNA, rendendoli incapaci di svolgere funzioni cellulari vitali. L'intero spettro UV può uccidere o inattivare molte specie di microrganismi, impedendone la replicazione. L'energia UV-C a 253.7 nm fornisce l'effetto germicida più elevato.

Il biochimico pasticcione fornisce una spiegazione semplice della distruzione dell'RNA UV:

"Le nostre cellule usano il DNA per contenere il nostro genoma, che contiene le istruzioni per produrre (e regolare) tutte le proteine, ecc. di cui abbiamo bisogno per vivere. Non bisogna toccarlo, perché, se lo si fa, possono verificarsi problemi come il cancro. Il SARS-CoV-2... è un virus a RNA, ovvero ha un genoma a RNA, invece che a DNA, ed è a singolo filamento, a differenza del nostro genoma, che è a doppio filamento.

"Le strutture dei nucleotidi di DNA e RNA corrispondono alla luce nella gamma UV. Quando il DNA o l'RNA assorbono la luce UV, possono rompere i legami per formare legami impropri, come legami forti chiamati dimeri di pirimidina tra basi adiacenti nello stesso filamento. Se questi non vengono riparati, o se vengono "fissati" in modo errato prima che il genoma venga copiato, si verificheranno mutazioni permanenti in tutte le future cellule figlie.

"Le nostre cellule hanno un complesso meccanismo di guardia che cerca di correggere gli errori prima che il DNA venga copiato e l'errore venga trasmesso, ma se vengono esposte a troppi raggi UV, vengono sopraffatte e gli errori passano inosservati. E se queste mutazioni alterano una molecola regolatrice, le cellule possono iniziare a crescere in modo incontrollato, formando un tumore canceroso.

“Il virus non ha alcuna speranza di riparare questo RNA danneggiato, perché [gli manca] il complesso meccanismo del DNA, e senza RNA funzionante, non può sopravvivere. La luce UV-C può essere utilizzata come disinfettante – MA per le SUPERFICI (e forse l'aria) – NON per le persone. Se il virus è sulla pelle di qualcuno e lo si espone alla luce UV, si potrebbe uccidere il virus sulla pelle, ma si sta anche esponendo quella persona al rischio di cancro della pelle. E, se il virus è all'interno di qualcuno (è già infetto) – illuminare con luce UV non lo curerà – la luce UV [verrà] assorbita dalla sua pelle (potenzialmente rovinando il suo DNA) prima ancora di avere la possibilità di raggiungere il virus per ucciderlo.”[32]

I raggi UV-C degradano il materiale organico e inattivano i microrganismi a livello del DNA. Il sistema non è un filtro; pertanto, le particelle inattive rimangono nel flusso d'aria, il che, nel caso di spore fungine morte, può comunque causare una risposta umana negativa alle micotossine in esse contenute. L'intervallo di lunghezza d'onda più efficace per l'inattivazione dei microrganismi è 220-300 nm, con un'efficacia massima intorno ai 265 nm. La tipica fonte di UV-C nei sistemi di aria e acqua commerciali e residenziali sono le lampade a vapori di mercurio a bassa pressione, che emettono principalmente 253.7 nm, una lunghezza d'onda quasi ottimale. I sistemi UV-C possono essere installati all'interno di sistemi HVAC, irradiare l'aria vicino al soffitto o essere incorporati in un purificatore d'aria autonomo/portatile.[33]

Il tempo necessario per inattivare l'RNA virale richiede di rimanere esposti alla luce UV per un periodo più lungo (flusso d'aria più lento) o di aumentare l'intensità della luce UV per inattivarlo più rapidamente (flusso d'aria più elevato). Queste variabili devono essere considerate nella progettazione di questo sistema.

Un produttore afferma di avere la certificazione UL; tuttavia, l'azienda non è stata valutata dall'EPA per determinare se i livelli di esposizione umana o l'efficacia siano stati considerati. L'affermazione è che UL ha condotto uno studio[34] confrontando i livelli di varie polveri con dimensioni del particolato (in unità di massa delle particelle [PM]) di PM10 e PM2.5, composti organici volatili (COV) e anidride carbonica. Quanto segue è avvenuto in due ascensori, entrambi utilizzati attivamente da persone in un edificio occupato.

• In un gruppo duplex, un ascensore (quello di controllo) è dotato di una ventola di scarico standard.

• Nell'altro ascensore (quello di "prova") c'era un impianto Sterilyft.

• I livelli di particolato nelle analisi sono stati monitorati ininterrottamente per un mese.

Sebbene queste analisi siano rilevanti per la qualità dell'aria, non sono direttamente rilevanti per l'efficacia contro il SARS-CoV-2. La lettera di presentazione cerca di collegare la differenza di dimensione del particolato nel PM₁₀ e PM_2.5 Le misurazioni tra gli ascensori di controllo e di prova hanno portato a una riduzione delle particelle virali, utilizzando anche un sistema di luce UV per l'inattivazione virale. Lo studio UL non ha misurato i livelli di virus, rendendo l'efficacia sostanzialmente invisibile. La dimensione del campione è ridotta e non ci sono informazioni per caratterizzare se gli ascensori di controllo e di prova fossero simili, in termini di carico di passeggeri, ore di utilizzo o altri fattori importanti. Questo studio ha scarso valore nel caratterizzare l'efficacia di Sterilyft contro i patogeni aerodispersi. Probabilmente inattiva alcune particelle virali, ma quante e con quale rapidità?

Senza conoscere la classe di appartenenza del dispositivo, qualsiasi affermazione deve essere attentamente esaminata. La conformità a uno standard di resistenza al fuoco e alle scosse elettriche non garantisce che il dispositivo inattivi le particelle virali.

Un produttore, il cui prodotto è venduto con il nome "Sterilyft", ha prodotto i risultati dei test UL per la valutazione. Questo studio[34] riguarda maggiormente la qualità dell'aria interna, con affermazioni sull'efficacia dell'inattivazione virale, senza fornire risultati misurati. Ad esempio, non fornisce dati temporali sul tempo impiegato dall'auto 12 (con Sterilfyt) per ridurre le particelle a livelli inferiori rispetto a quelli dell'auto 13 (controllo/senza Sterilyft), afferma solo che lo studio di monitoraggio dell'aria è stato condotto nel corso di un mese (20 luglio-20 agosto 2020) nelle auto 12 e 13. Un'attenta analisi di questo studio rivela alcune anomalie.

PM₁₀ e PM_2.5 (indicato nella "Tabella dopo l'Allegato C" dello studio) mostra i dati relativi all'intero mese. Fin dall'inizio, la cabina 12 presentava già molte meno particelle rispetto alla cabina 13. Ci si sarebbe aspettati di vedere dati di densità di particelle simili qualche giorno prima del trattamento per determinare se entrambi gli ascensori avessero una qualità dell'aria simile, invece di presumere che fossero uguali (come implicano questi dati). Se la cabina 12 era già più bassa, quanto è stato efficace il trattamento rispetto alle differenze naturali di particelle? Inoltre, un'inspiegabile lacuna nei dati dell'8-9 agosto nella cabina 12 è seguita da un aumento delle particelle che non raggiunge comunque il numero di particelle nella cabina 13. Rispetto al grafico a pagina 11 con le stesse date, i dati mancanti nella tabella sono presenti nel grafico. Ciò implica che ci siano intrinsecamente meno particelle nella cabina 12.

Questa tecnologia non è adatta agli ascensori a causa del ritardo nell'inattivazione del virus, della necessità di installare un sistema di ventilazione filtrata e del tempo di esposizione dei passeggeri. Questo sistema è progettato per la realizzazione di impianti HVAC che rimuovono le particelle a un ritmo lento e costante, ma non è in grado di soddisfare le esigenze di inattivazione virale nel breve periodo di tempo in cui un passeggero in ascensore è esposto.

Perossido di idrogeno secco (DHP)

Un'altra tecnologia utilizza un fotocatalizzatore proprietario per produrre DHP. Il fotocatalizzatore viene applicato a una rete in fibra di poliestere incorniciata, che viene posizionata all'interno di un flusso d'aria regolato. A monte della rete rivestita di fotocatalizzatore si trova una lampadina UV-A centrata su 363 nm. Un reattore elettronico alloggiato all'interno dell'involucro del dispositivo assorbe la tensione standard e la utilizza per alimentare la lampadina.[36]

Il DHP ha prodotto miscele omogenee nell'aria, legandosi alle particelle virali, distruggendo la membrana e rendendola inattiva. Questo è stato studiato con effetti positivi negli ospedali. I risultati di questo studio presso l'Unidad Nacional de Oncologia Pediatrica hanno dimostrato che il DHP era efficace nel ridurre la carica microbica residua sulle superfici e nell'aria, sebbene le riduzioni nell'aria non abbiano raggiunto significatività statistica.[37]

Questa tecnologia non è adatta agli ascensori a causa del ritardo nell'inattivazione del virus, della necessità di installare un sistema di ventilazione filtrata, della mancanza di riduzione delle particelle virali sospese nell'aria e del tempo di esposizione dei passeggeri. Questo sistema è progettato per la realizzazione di impianti HVAC che rimuovono le particelle a un ritmo lento e costante, ma non è in grado di soddisfare le esigenze di inattivazione virale nel breve periodo di esposizione dei passeggeri dell'ascensore.

Ioni del cluster plasmatico

Questa tecnologia utilizza la scarica al plasma, in cui la tensione viene applicata a un elettrodo di scarica, creando ioni di idrogeno positivi e ioni di ossigeno negativi generati dall'acqua e dall'ossigeno presenti nell'aria. Gli ioni attraggono le molecole d'acqua presenti nell'aria. Queste circondano gli ioni e formano cluster di ioni stabili. Gli ioni si legano alla superficie dei virus e di altre sostanze presenti nell'aria e si trasformano in radicali OH. Grazie al loro potere ossidante estremamente elevato, i radicali OH estraggono rapidamente l'idrogeno dalle proteine ​​sulla superficie di virus e altre sostanze, decomponendole e sopprimendone l'attività. La superficie di elementi come batteri e allergeni è costituita principalmente da proteine. La rimozione dell'atomo di idrogeno (H) da questa struttura inattiva la sostanza indesiderata. Inoltre, il radicale OH si lega all'atomo di idrogeno rimosso (H) per formare immediatamente acqua (H₂O), che viene restituita all'aria.[38-39]

Questo processo è stato dimostrato in due ampi studi nel 2009[40] e nel 2015[41] come efficace contro i virus H1N1 e H7N9. L'inattivazione del 99.9% del virus ha richiesto 2 ore in una scatola da 1 m3, ancora una volta senza simulare un ascensore.

Questa tecnologia non è adatta agli ascensori a causa del ritardo nell'inattivazione del virus, dell'installazione di sistemi di ventilazione filtrata richiesti e del tempo di esposizione dei passeggeri. Questo sistema è progettato per la realizzazione di impianti HVAC per la rimozione delle particelle a un ritmo lento e costante, ma non è in grado di soddisfare le esigenze di inattivazione virale nel breve periodo di esposizione di un passeggero in ascensore.

I vapori

Perossido di idrogeno vaporizzato (VHP)

Una comune tecnologia di sanificazione prevede l'utilizzo di perossido di idrogeno liquido vaporizzato, il cui vapore riempie lo spazio per disinfettare tutte le superfici esposte. Lo spazio deve essere vuoto durante il trattamento con VHP a causa della sua tossicità. Richiede che tutti gli spazi, comprese tutte le porte, le penetrazioni idrauliche/elettriche e le prese d'aria di mandata e ritorno degli impianti HVAC, siano sigillati per impedire la fuoriuscita di vapore. Dopo i tempi di esposizione prescritti, il vapore di H₂O₂ rimanente viene depurato e riconvertito in ossigeno e acqua prima che lo spazio possa essere rioccupato in sicurezza. L'efficacia e la sicurezza del VHP quando generato all'interno di condotti HVAC attivi e spazi occupati non sono state studiate in modo rigoroso. Il VHP è, tuttavia, pericoloso ad alte concentrazioni e spesso è necessaria un'esposizione prolungata per inattivare batteri e virus negli spazi sigillati.

Questa tecnologia non è adatta per un ascensore, perché le persone sono presenti in modo casuale. A differenza di una stanza che può essere svuotata in modo prevedibile, questo non è il caso.

Filtraggio

Filtraggio HEPA

I filtri HEPA sono utilizzati da decenni. Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e l'EPA definiscono i filtri HEPA in base a un'efficienza minima del 99.97% quando testati con un aerosol di 300 nm di diametro. L'EPA definisce il diametro di 300 nm come la "dimensione particellare più penetrante" (MPPS). Tuttavia, la MPPS può variare di circa 0.3 μm, con un valore preciso che dipende dalla natura delle particelle di aerosol, dal tipo di materiale filtrante e dalla portata.

L'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) raccomanda che i livelli di filtrazione per i pazienti che necessitano di precauzioni di isolamento per via aerea siano posizionati in una stanza di precauzione per via aerea.[42] Una stanza di precauzione per via aerea è una stanza con più di 12 ricambi d'aria all'ora (ACH) (ad esempio, equivalenti a più di 80 l/s per una stanza di 4 X 2 X 3 m3) e direzione controllata del flusso d'aria e può essere utilizzata per contenere le infezioni trasmesse per via aerea.[42] Una stanza ventilata meccanicamente è equivalente alla stanza di isolamento per infezioni trasmesse per via aerea descritta dal CDC, che secondo l'organizzazione dovrebbe avere caratteristiche speciali nella gestione dell'aria e nella direzione del flusso d'aria, tra cui:

• Una differenza di pressione negativa superiore a 2.5 Pa

• Un differenziale di flusso d'aria superiore a 125 cfm (56 l/s) tra scarico e mandata

• Flusso d'aria da pulito a sporco

• Sigillatura della stanza, consentendo circa 0.5 piedi quadrati di perdita

• Più di 12 ACH per un nuovo edificio e più di 6 ACH per gli edifici esistenti (ad esempio, equivalenti a più di 40 l/s per una stanza di 4 X 2 X 3 m3) per un vecchio edificio

• Uno scarico verso l'esterno o un filtro HEPA se l'aria della stanza viene ricircolata.

Utilizzando questo come guida di progettazione, è possibile raggiungere questo livello di isolamento. Tuttavia, è necessario valutare se sia necessario o meno filtrare fino a questo livello.

Il diametro del microbo SARS-CoV-2 è di circa 100 nm e, ulteriormente avvolto dalla saliva, produce particelle di dimensioni fino a 140 nm. Pertanto, il solo filtraggio HEPA apparentemente non è adeguato. È necessario prevedere un altro meccanismo per far aderire elettrostaticamente le particelle al mezzo filtrante e/o utilizzare un'altra tecnologia di inattivazione con il filtro.

Progettare qualsiasi sistema di flusso d'aria implica determinare dove dovrebbe trovarsi l'aria pulita. Nell'ascensore, ad esempio, questa si trova nella zona di respirazione. Il passo successivo da considerare è il tasso di ricambio: un adulto respira 12-16 volte al minuto, e i bambini in età prescolare fino a 34 volte al minuto.[43] Il ricambio d'aria può essere facilmente visualizzato immaginando di essere all'aperto quando il vento soffia a 1 mph (5,280 piedi/m). Un adulto che respira 16 volte al minuto ha 5,280/16 = 330 piedi d'aria che passano tra un respiro e l'altro. L'aria fresca semplicemente non respira mai l'aria espirata o l'aria espirata da altri, perché soffia il vento. Quando ci si trova in una stanza, l'aria cambia a causa della velocità di ventilazione e si possono effettuare calcoli di area cubica. Ad esempio, se si progetta un sistema da 100 cfm in un'area di 30 piedi cubi, dopo aver considerato tutte le restrizioni (come il filtro), si ottengono 3 ricambi d'aria al minuto e 3.3/100 = 30 X 3.3 = 60 ACH. Questo valore supera di gran lunga la raccomandazione dell'OMS di oltre 198 ACH. Data la natura scatolare dell'ascensore e la posizione dei fori di ventilazione e delle porte di aspirazione e scarico richieste dal codice, è probabile che non tutte le particelle d'aria vengano scambiate, giustificando un tasso di ACH più elevato.

Tuttavia, una progettazione intelligente garantirebbe che la zona di respirazione (da 2 a 6 cm) sia quella in cui confluisce l'aria filtrata, evitando di considerare il ricambio d'aria vicino al pavimento. La complessità aumenta quando le porte si aprono e entrano nuovi potenziali diffusori virali: il loro parlare, tossire e starnutire introdurrà particelle virali nello spazio, rendendo necessario aspirarle e filtrarle. In qualsiasi scenario, i soli sistemi di ventilazione/filtraggio con un'elevata ACH possono rimuovere tutte le particelle nel tempo di una corsa in ascensore.

Qualsiasi progetto di ventilazione dovrebbe essere integrato nella cabina, e solo pochi sono stati introdotti nell'inventario degli ascensori. Qualsiasi progetto richiederebbe un notevole lavoro di installazione, una riprogettazione degli interni della cabina e una manutenzione continua per tutta la durata del sistema di ventilazione. Inoltre, non si può dimenticare che i filtri usati contengono potenzialmente virus vivi e devono essere smaltiti in modo sicuro, un compito per cui il settore degli ascensori non è preparato senza una formazione adeguata.

Questo processo è adatto agli ascensori, perché richiede tempo per filtrare e garantire che l'aria pulita venga rapidamente immessa nella zona di respirazione. L'integrazione di altre tecnologie, come UV, PCA, PECO e NBPI, garantisce un'ulteriore riduzione delle particelle virali. Tuttavia, questo processo è il più costoso a causa dell'installazione intensiva sull'ascensore.

Aerosol

Viricidi aerosolizzati

Le proprietà antimicrobiche del TEG furono studiate nel 1943 presso l'Università di Chicago.[44] Gli studi mostrarono le proprietà anfifiliche che rendono i virus inattivi quando le microgocce di TEG aerosolizzate si condensano sulla superficie della membrana del virus trasportato dall'aria.[45]

Nel gennaio 2021, l'EPA ha rilasciato un'approvazione storica per Grignard Pure come prodotto antivirale aerosolizzato per il trattamento dell'aria, specifico per il SARS-CoV-2, nella lotta contro il COVID-19. Questo prodotto viene rilasciato continuamente nell'aria degli spazi interni a basse concentrazioni, riducendo efficacemente il livello di particelle virali sospese nell'aria. Il produttore afferma di inattivare efficacemente oltre il 98% di un virus surrogato aerodisperso in 30 secondi a un livello di foschia non visibile.

Un rapporto di test approfonditi, "Valutazione della sicurezza di Grignard Pure", condotto dai ricercatori Dr. Jack Caravanos della New York University e William Jordan, scienziato in pensione dell'EPA e ora consulente ambientale indipendente, ha valutato l'ingrediente TEG nel febbraio 2021. Riassumendo le conclusioni:

• L'EPA e la FDA hanno ritenuto che il TEG sia "a basso rischio" se utilizzato in prodotti regolamentati dalle agenzie fin dagli anni '1960.

• L'esposizione per inalazione al TEG derivante dall'uso di Grignard Pure sarebbe inferiore ai limiti di esposizione sicuri raccomandati e centinaia di volte inferiore alla concentrazione che non ha causato effetti sistemici negli studi sulla tossicità per inalazione condotti su animali da laboratorio.

• L'esposizione all'aerosol TEG può causare irritazione transitoria e lieve agli occhi, al naso o alla gola in alcuni individui sensibili.

Non ci sono state approvazioni da parte dell'EPA per determinare l'efficacia dei sistemi ionizzatori come trattamento antimicrobico dell'aria. Sebbene siano comunemente utilizzati negli attuali sistemi HVAC degli edifici, non sono approvati dall'ASHRAE.

Per i test è stato utilizzato il batteriofago MS2, un surrogato approvato dall'EPA per SARS-CoV-2 e decine di agenti patogeni, tra cui l'influenza. Il virus surrogato è più difficile da inattivare rispetto a SARS-CoV-2, secondo la gerarchia dei microrganismi dell'EPA. I test indicano una maggiore inattivazione delle particelle virali sospese nell'aria in 5 secondi, esclusa la morte naturale, superiore al 95%. Questo dato è stato sottoposto a verifica scientifica sotto la guida del Dott. Gediminas Mainelis del Dipartimento di Scienze Ambientali della Rutgers University e del Dott. Gurumurthy Ramachandran del Dipartimento di Salute Ambientale e Ingegneria della Johns Hopkins University.[45] Si prevede che la rapida velocità di inattivazione ridurrà il carico di particelle virali infettive nell'aria.[46]

Questo nuovo studio è supportato da un test reale condotto da Jaros, Baum & Bolles (JB&B) presso il New Amsterdam Theater di New York. Il sistema nebulizza una piccolissima quantità di TEG liquido su una piastra riscaldante, quindi soffia le particelle nel flusso d'aria dell'impianto HVAC. I sensori di feedback misurano la densità del TEG e inviano i comandi per distribuire più prodotto per mantenere un livello minimo, garantendo un livello di inattivazione virale superiore al 99%. I risultati del test hanno superato ogni aspettativa di efficacia.

JB&B ha riferito che l'antimicrobico aerosolizzato in microgocce ha dimostrato di essere distribuito in modo efficace, affidabile e uniforme in tutti gli spazi serviti da quel sistema HVAC. È stato dimostrato che, in uno stato di microgocce, il TEG si comportava efficacemente come un gas nella sua capacità di distribuire, diluire e disperdere negli spazi occupati. In tempo reale, la concentrazione del prodotto negli spazi occupati è stata misurata in modo affidabile e i circuiti di controllo a feedback hanno dimostrato di controllare con precisione l'uscita dagli atomizzatori.

Questo risultato è importante, poiché soddisfa il criterio temporale per l'utilizzo in un intervallo di tempo di un ascensore, ma sorgono le seguenti domande:

• Come si rigenera?
• Ci sono problemi di salute?
• Da dove viene?
• Quando è stato scoperto questo e perché ci è voluto un anno per ottenere questa approvazione?

Un settore in cui opera Grignard è la nebulizzazione scenica (i fili bianchi di nebbia che avvolgono i piedi degli attori per creare un effetto drammatico). Decenni fa, la scoperta di colonie microbiche che crescevano nei serbatoi degli ingredienti utilizzati per generare la nebbia ha portato alla ricerca di un modo per eliminare quel problema. In esperimenti per produrre una nebbia non tossica, ma altrettanto efficace, Grignard ha scoperto che il TEG avrebbe impedito la crescita batterica.

Probabilmente siamo stati tutti in una stanza con sistemi di nebulizzazione TEG. Il TEG per macchine di nebulizzazione è ampiamente disponibile per uso domestico.[48] Facciamo un salto al 2019: sono stati effettuati test che hanno scoperto che il TEG inattiva anche il SARS-CoV-2 entro 30 secondi dal contatto. Questo è stato portato all'attenzione della task force statunitense sul coronavirus e sono stati eseguiti test accelerati. I test sono culminati nella prima approvazione dell'EPA per il trattamento dell'aria antivirale nella storia.

Studi sul TEG negli anni '1940[45] e precedenti fascicoli di ricerca spiegano il giudizio dell'EPA e della FDA sul principio attivo del TEG come "a basso rischio". Quanto segue appare in un'approvazione del 2021 dell'esenzione di emergenza per il trattamento dell'aria, che fa riferimento a una decisione di ammissibilità alla nuova registrazione dell'EPA del 2003 (RED):

“L'[EPA] ha completato la sua revisione sulla salute umana e sull'ambiente per [TEG] e sta emettendo la sua decisione di gestione del rischio. L'agenzia ha deciso che [TEG] è idoneo per la nuova registrazione. Questa RED affronta l'uso di TEG come batteriostatico (contro i batteri che causano cattivi odori) per la sanificazione e la deodorizzazione dell'aria. Questa RED rivaluta l'esenzione dal requisito di tolleranza per questi usi. Questa esenzione di tolleranza è elencata in 40 CFR 180.920 (69 FR 23124, 28 aprile 2004)” [46]

Il TEG è inoltre approvato dalla FDA come conservante per adesivi per imballaggi alimentari, come elencato nel 21 CFR 175.105. Attualmente, tuttavia, non esistono prodotti registrati dall'EPA per questo utilizzo. Il TEG è inoltre soggetto a una regolamentazione indiretta sugli additivi alimentari (21 CFR 177.1200 [4/1/04]) per il suo utilizzo come plastificante nel cellophane. Questo utilizzo è regolamentato dalla FDA.[49]

Una nuova registrazione del TEG da parte dell'EPA nel 2006 ha concluso che, dagli studi sugli animali disponibili e da altri dati, il TEG presenta una bassa tossicità. Inoltre, vi è una ragionevole certezza di assenza di danni per la popolazione generale. Ciò include lo studio di neonati e bambini con esposizioni aggregate al TEG (come ingrediente attivo o inerte), comprese tutte le esposizioni alimentari previste (cibo e acqua) e tutti gli altri tipi di esposizione per i quali esistono informazioni affidabili.[49]

Il produttore sostiene che il TEG aerosolizzato inattiva i virus presenti nell'aria a un livello invisibile all'occhio umano.[51] Questo è un punto importante in quanto, con decenni di approvazione per l'uso del nebulizzatore TEG molto più denso, la versione per il trattamento di sanificazione dell'aria è invisibile ma conserva le sue caratteristiche di inattivazione virale a densità centinaia di volte inferiori al livello considerato sicuro dall'EPA e dalla FDA.

Infine, è necessaria solo una minima quantità di TEG. Secondo alcune stime, 1 gallone (circa XNUMX litri) durerà per un ascensore tipico otto settimane. Per l'uso negli ascensori sono stati progettati dispositivi che non richiedono ventilazione, filtraggio o modifiche, ad eccezione dell'aggiunta di un serbatoio e dell'alimentazione elettrica al dispositivo di nebulizzazione.

Questo processo è adatto agli ascensori, poiché il tempo di inattivazione è immediato quando la densità delle particelle aerosolizzate viene mantenuta tramite feedback. Le particelle virali appena introdotte, all'apertura delle porte, incontrerebbero immediatamente il viricida inattivante. Non ci sono residui tossici; l'aspirazione delle particelle inattivate non è diversa dalle attuali pratiche di pulizia. I rilevatori di feedback garantiscono che l'efficacia rimanga elevata anche quando la diluizione avviene all'apertura delle porte.

Questo sistema soddisfa tutte le condizioni per l'uso in un ascensore. Tuttavia, è necessario considerare che la tipica ventilazione forzata causerà una continua diluizione all'interno del vano corsa. A un certo punto, l'intera area verrà sanificata. La valutazione del rischio dovrebbe considerare gli effetti di un eccesso di TEG su vani corsa e spazi dell'edificio non monitorati. È opportuno porsi domande come: "Per quanto tempo può rimanere in sospensione?" e "In cosa si trasformano le molecole di TEG dopo anni di permanenza sui bordi dei componenti del vano corsa?".

Considerazioni sul codice ASME A17.1/CSA B44

Attualmente, il Codice di sicurezza A17.1/CSA B44 per ascensori e scale mobili non disciplina i dispositivi di sanificazione da utilizzare sugli ascensori. I dispositivi HVAC hanno requisiti specifici quando l'ascensore è all'esterno con involucri trasparenti, ma non requisiti specifici per il controllo della temperatura, la filtrazione o la sanificazione.

Tutti i dispositivi installati in un ascensore dovranno essere conformi ai requisiti di propagazione delle fiamme e generazione di fumo nel caso in cui vandali tentino di appiccare un incendio ai componenti interni (un evento fin troppo comune). Questi sono i requisiti tipici che si applicano a tutti i componenti della cabina aggiunti all'interno dell'ascensore.

Le possibili considerazioni per il Comitato per gli standard A17.1 dovrebbero includere la richiesta di approvazione EPA per i dispositivi installati per scopi di igienizzazione fissati in modo permanente, limiti di O3, ACH minimo per i sistemi di filtrazione, forse l'impostazione di limiti PM in cui è possibile testare le dichiarazioni di filtrazione e requisiti di manutenzione del programma di controllo della manutenzione per questi dispositivi.

Tuttavia, questi non sono requisiti di progettazione tradizionali per gli ascensori, poiché è necessario installare soluzioni tecnologiche nell'ascensore, integrarle nei pannelli di comando della cabina, nei requisiti di alimentazione della cabina, nei nuovi pannelli di accesso, nei nuovi registri di aspirazione e scarico e nelle misure antivandalismo sono solo alcune delle considerazioni progettuali che dovrebbero essere prese in considerazione. È inoltre opportuno considerare la protezione da sostanze tossiche, anche solo per fare riferimento ai requisiti EPA, NIOHS e FDA per le tecnologie impiegate, ove applicabili.

Conclusione

Questo articolo si proponeva di identificare le caratteristiche del virus e dell'involucro dell'ascensore, nonché le soluzioni tecniche per la sanificazione dell'ascensore. Si proponeva inoltre di determinare la soluzione tecnologica ideale e di valutare le soluzioni note disponibili. Ciò si basa su diversi parametri, tra cui l'efficacia dell'inattivazione virale dimostrata nei test, la revisione e l'approvazione governativa, la facilità di installazione e manutenzione e la continua efficacia con l'invecchiamento dei sistemi.

I benefici dell'aerosol viricida approvato dall'EPA superano di gran lunga quelli di altre tecnologie, grazie alla sua rapidissima inattivazione delle particelle virali senza effetti negativi per l'uomo. L'utilizzo decennale in aree pubbliche come nebulizzatore a una densità migliaia di volte superiore a quella necessaria in ascensore costituisce la motivazione più convincente per l'utilizzo sicuro di questo sistema.

Considerando la durata del volo per i passeggeri e l'immediatezza dell'esposizione ad altri passeggeri che potrebbero diffondere particelle virali, è necessaria la disattivazione più immediata. Le complessità del flusso d'aria possono essere ignorate, dato il feedback del sensore per fornire rifornimento nell'aria. Il posizionamento del sensore per garantire una corretta rappresentazione della densità dovrebbe essere ulteriormente studiato e dovrebbero essere effettuati studi sul flusso d'aria che integrino la ventilazione forzata e quella naturale.

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