Auf der Spur von Sars-CoV-2 in Seilbahnen

Covid-19 ist schwer einzuschätzen, und komplexe mathematische Modelle, die Infektionsrisiken beziffern, sind letztlich Versuche, sich der Realität anzunähern – auch im Fall von Skigebieten und den vielen Menschen, die sich dort tummeln. Deshalb begann das Team um Ivan Lunati von der Empa-Abteilung «Multiscale Studies in Building Physics» seine Arbeit just in dieser Wirklichkeit: in Seilbahnkabinen und -gondeln der Bergbahnen Engelberg-Trübsee-Titlis (BET).
Um dort den Faktor «Luftaustausch» zu erkunden, der bei der Verbreitung der Erreger bekanntlich eine wichtige Rolle spielt, führten die Forscher Messkampagnen durch. Sie untersuchten drei Kabinentypen: eine kleinere Gondel namens Omega 3 mit einem Volumen von gut fünf Kubikmetern für maximal acht Passagiere und zwei grössere Kabinen mit Raum für 80 beziehungsweise 77 Menschen und einem Volumen von knapp 40 beziehungsweise knapp 50 Kubikmetern.

Luftströme durch die Fenster – live

Wie sich die Luft in diesen Fahrzeugen bewegt, liess das Empa-Team zunächst mit einem mobilen System erkunden: In Zusammenarbeit mit der Firma Streamwise wurde mittels Luftdrucksensoren die räumliche Verteilung der Strömung in Echtzeit erfasst. Aus diesen Daten berechneten die Forscher dann «Luftaustausch-Raten» für die jeweiligen Kabinentypen.
In die gleiche Richtung zielten Messungen des CO2-Gehalts, der als gutes Mass für den Luftaustausch in Innenräumen gilt. Bei Fahrten in der kleinsten Kabine von der Talstation zur Bergstation in gut 2400 Metern Höhe erfassten zwei Sensoren – auf Kopf- und Bauchhöhe – die Konzentration des Gases. Die Resultate: Waren beide Schiebefenster an der rechten Gondelseite geschlossen, stieg der Wert bis zum nächsten Halt, an dem die Türen öffneten, nahezu linear an. War eines der beiden Fenster geöffnet, fiel der CO2-Anstieg deutlich geringer aus. Und bei zwei offenen Fenstern stabilisierte sich der Wert rasch um 500 ppm, also «parts per million», nach einem Anfangswert von 400 ppm, was der Aussenluft entspricht. Die CO2-Messkampagne dauert zwar noch an, doch sie hat bereits die Resultate der Messungen mit den Luftdrucksensoren bestätigt. Konkret: In der kleinsten Kabine wurde die Luft 138-mal pro Stunde ausgetauscht, in der mittleren 180-mal – und in der grössten nur 42-mal. Die Ursachen sind laut Lunati die aufklappbaren Fenster im Dach der Gondel: «Im Gegensatz zu den anderen Kabinen ist der Luftstrom durch den Fahrtwind sehr sensibel», erklärt er. «Dort herrschen kompliziertere Strömungsverhältnisse, die weniger effizient sind.» Auf den ersten Blick mag die Zahl von 42 Luftwechseln pro Stunde gering erscheinen, doch ein Vergleich mit anderen Innenräumen rückt den Eindruck ein wenig zurecht: In einem Zugwaggon finden sieben bis 14 Luftwechsel statt; in einem durchschnittlichen Zweier-Büro sogar nur etwa ein Luftwechsel pro Stunde. In Seilbahnkabinen tragen geöffnete Fenster also klar dazu bei, das Risiko einer hohen Aerosolkonzentration zu verringern. Doch was ist mit der Emissionsrate an Erregern? Ein kniffliger Punkt, so Lunati, weil manche Eigenschaften von Sars-CoV-2 noch ungeklärt sind. Zudem hängt 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 – und wenn ja, laut oder leise? Gute Daten dazu sind laut Lunati derzeit rar. Noch dazu sei physikalisch nicht vollständig geklärt, wie sich Tröpfchen und Aerosole in einem Raum exakt ausbreiten.