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Aerosolforscher: “Lüften ist in Corona-Zeiten die präventivste Maßnahme überhaupt”

  • Virenbeladene Aerosole können sich schnell in geschlossenen Räumen verbreiten.
  • Gerade im Herbst und Winter halten wir uns länger in Innenräumen auf – damit steigt das Infektionsrisiko.
  • Im RND-Interview erklärt Martin Kriegel, Leiter des Hermann-Rietschel-Instituts an der Technischen Universität Berlin, wie das richtige Lüftungsverhalten vor Infektionen schützen kann.
Laura Beigel
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Herr Kriegel, bei unserem letzten Gespräch Ende Juli waren in fast allen Bundesländern Sommerferien. Jetzt drücken Schüler bundesweit wieder im Regelbetrieb die Schulbank. Das bedeutet, im Unterricht kein Mindestabstand und – außer in Bayern – auch keine Maskenpflicht. Inzwischen hat es schon an mehreren Schulen Corona-Infektionen gegeben. Überrascht Sie das?

Nein, das überrascht mich nicht. Wenn Menschen in einem Raum zusammenkommen und sich dort lange aufhalten, ist das unvermeidbar. Es gibt einfach kein Nullrisiko. Allerdings sind die Ansteckungen in den Schulen zahlenmäßig noch überschaubar. Darüber bin ich auch froh. Wenn es jetzt in jeder Klasse ein großes Infektionsgeschehen geben würde, wäre das sehr ungünstig.

Professor Martin Kriegel ist Leiter des Hermann-Rietschel-Instituts an der Technischen Universität Berlin. © Quelle: TU Berlin/Rosenberg
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Bei der Übertragung des Coronavirus spielen vor allem Aerosole eine Rolle – also feste und flüssige Partikel, die wir ausatmen. Wie verteilen sich diese in geschlossenen Räumen?

Aerosole sind ganz kleine Partikel, die von der Luft getragen werden. Innerhalb von ein paar Minuten können sie sich in einem Raum komplett ausbreiten. Das hängt im Wesentlichen von der Raumluftströmung ab, also davon, wie sich die Luft im Raum bewegt. Diese Luftbewegung spüren wir nicht, aber sie ist nie gleich Null. Angenommen, die Raumluft würde sich fünf Zentimeter pro Sekunde bewegen, dann wäre nach einer Minute ein Aerosol schon drei Meter weit geflogen. Das ist eine typische Situation.

Wie lange können Aerosole in geschlossenen Räumen überleben?

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Sie können stundenlang in Räumen herumschweben, weil sie eben ideal luftgetragen sind. Oder sie lagern sich auf Oberflächen wie Fußböden oder Stühlen an. Allerdings bleibt nur ein superkleiner Prozentsatz der Partikel an den Oberflächen haften. Denn wie die Luft, die an den Oberflächen vorbeiströmt, strömen auch die Aerosole an der Oberfläche vorbei. Wenn man sich vorstellt, man würde auf einen Tisch pusten, dann strömt die Luft in alle Richtungen, sobald sie auf die Oberfläche trifft. Und damit fliegen auch die Partikel in alle Richtungen, weil sie luftgetragen sind. Eben nur ganz wenige Partikel fliegen so nah an der Oberfläche vorbei, dass sie anhaften. Diese können dann durch normale Luftbewegungen auch nicht wieder in die Luft abgegeben werden.

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Was sind Aerosole?
0:59 min
Rund 240 Wissenschaftler haben gefordert, die Gefahr einer Coronavirus-Übertragung durch Aerosole in der Luft ernster zu nehmen.  © RND
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Können die Viren auf den Aerosolen auch stundenlang überleben?

Die medizinischen Wissenschaftler unter anderem von der Berliner Charité, mit denen wir zusammenarbeiten, gehen davon aus, dass die Viren eine ungefähre Lebensdauer von drei Stunden haben. Die Lebensfähigkeit nimmt mit der Zeit ab. Das ist aber nicht immer so entscheidend, weil wir in der Regel einen Luftaustausch im Raum haben.

Was meinen Sie damit?

Angenommen, die Raumluft wird einmal die Stunde ausgetauscht, dann ist die maximale Verweildauer der potenziell mit Viren beladenen Partikel – sehr vereinfacht – auch ungefähr eine Stunde. Also alle luftgetragenen Viren im Raum sind damit im Mittel eine Stunde alt, also noch vital, wenn auch schon geschwächt. Je kleiner der Luftwechsel, desto länger verweilen die Viren in der Luft und werden mit der Zeit immer weniger vital, bis die Ansteckungsfähigkeit dann nach drei Stunden vernachlässigbar klein ist. Ein kleiner Luftwechsel ist damit aber nicht als gut zu bewerten.

Wieso nicht?

Es kommt im Wesentlichen auf die virenbeladene Aerosolkonzentration in der Raumluft an – also wie viele Viren sich pro Kubikmeter Luftvolumen dort aufhalten. Wir atmen etwa 0,4 Kubikmeter pro Stunde Luft bei normaler Tätigkeit ein. In dieser Luftmenge sind dann Viren enthalten. Je mehr Viren darin enthalten sind und je länger wir uns in dem virenbeladenen Luftvolumen aufhalten und damit mehr davon einatmen, desto höher wird das Risiko einer Infektion. Die Konzentration an Viren in der Luft hängt aber nicht vom Luftwechsel ab, wie einige immer wieder behaupten oder denken. Es hängt neben der Anzahl der infizierten Personen auch von der Menge an sauberer Luft ab, die wir dem Raum zufügen und womit die virenbeladene Luft aus dem Raum abtransportiert wird. Der Luftwechsel wird von der Frischluftmenge und der Raumgröße bestimmt. Je größer der Raum, desto länger dauert es, bis sich das Gleichgewicht zwischen Vireneintrag und -austrag und damit die virenbeladene Aerosolkonzentration eingestellt hat.

Wie sollte dann in Klassenräumen am besten gelüftet werden – auch mit Blick auf die bald kommenden kalten Jahreszeiten?

Im Idealfall gibt es eine raumlufttechnische Anlage, die automatisch Frischluft mit Sauerstoff von draußen in die Räume transportiert. Da in den meisten Klassenzimmern solche Anlagen aber nicht vorhanden sind, bleibt nur noch die Fensterlüftung. Das Problem ist, dass man nie weiß, wie viel Frischluft durch ein offenes Fenster hindurchkommt. Der Herbst und Winter begünstigen das aber, weil es draußen windiger und kälter wird. Jetzt kann man natürlich nicht permanent die Fenster offen lassen, aber es sollte schon darauf geachtet werden, dass der Grenzwert für die CO₂-Konzentration, der in den Arbeitsstättenrichtlinien vorgeschrieben ist, nicht überschritten wird. Das wären 1000 Parts per million – und damit ist dann auch ausreichend Sauerstoff vorhanden.

Wie erreicht man eine gute Luftqualität?

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Es müssten alle 20 Minuten für fünf Minuten die Fenster geöffnet werden. Im Winter kann die Zeit kürzer sein, vielleicht alle 20 Minuten drei Minuten lüften. Natürlich wird es in dieser Zeit kalt im Raum, aber eben nur kurzzeitig. Man kann versuchen, den kalten Luftstrom mit bodentiefen, etwa 1,5 Meter hohen Stellwänden abzulenken. Oder noch besser: Man macht einfach eine Lüftungspause und bewegt sich während der Öffnungsphase.

Dieses Lüftungsverhalten ist eigentlich nichts Besonderes, sondern war schon vorher vorgeschrieben. Es wird nur nicht praktiziert.

Martin Kriegel, Leiter des Hermann-Rietschel-Instituts an der Technischen Universität Berlin

Wie würden sich diese Maßnahmen auf das Infektionsrisiko auswirken?

Wenn wir das bisherige Lüftungsverhalten durch das eigentlich notwendige ersetzen würden, um ausreichend Sauerstoff und wenig CO₂ in der Raumluft zu haben, könnten wir das Infektionsrisiko durch Aerosole um 90 Prozent senken. Eine präventive Maßnahme, die einfach umzusetzen ist, und meiner Meinung nach gut in den Schulalltag integrierbar ist. Dieses Lüftungsverhalten ist eigentlich nichts Besonderes, sondern war schon vorher vorgeschrieben. Es wird nur nicht praktiziert.

Jetzt gibt es allerdings auch Klassenräume, wo sich gar keine Fenster öffnen lassen. Sei es, weil der Griff fehlt, oder die Fenster zu marode sind. Wie kann dann für eine gute Luftqualität gesorgt werden?

Das ist gar nicht zulässig. Wenn sich ein Raum nicht vernünftig lüften lässt, wird damit eigentlich bewusst gegen geltendes Recht verstoßen.

Es ist aber Gang und Gäbe an vielen Schulen. Dann wird einfach die Tür offen gelassen.

Das bringt aber nicht wirklich etwas. Es braucht schon eine Öffnung nach draußen.

Von draußen gelangt im Winter auch jede Menge kalte Luft in die Räume hinein. Wenn ich mich an meinen Chemieunterricht erinnere, dann habe ich gelernt, dass sich Teilchen in kalter Umgebung grundsätzlich langsamer bewegen. Trifft das auch auf Aerosole zu?

Nein. Wie sich Aerosole bewegen, hängt im Wesentlichen von der Luftbewegung ab, und die wird nicht von kalter Luft beeinflusst.

Gilt Gleiches für die Luftfeuchtigkeit? Denn im Winter ist die Luft bekanntlich meist trockener.

Auch die Luftfeuchtigkeit spielt bei der Aerosolbewegung keine Rolle. Natürlich haben diese Partikel einen Flüssigkeitsanteil, der bei trockener Luft schneller verdunstet, wodurch die Aerosole kleiner werden. Das bedeutet aber nicht, dass die Teilchen noch idealer luftgetragen werden. Allerdings können auch größere Tröpfchen, die wir zum Beispiel bei feuchter Aussprache freisetzen, unter Umständen zu Aerosolen werden. Das heißt, auch die Tröpfchen werden bei trockener Luft kleiner und damit ideal luftgetragen. Aber das hat nur einen sehr geringen Einfluss, weil wir fast ausschließlich Aerosole produzieren.

Es sind sich inzwischen so gut wie alle Experten einig, dass das Infektionsgeschehen im Winter ansteigen wird – auch, weil wir, statistisch gesehen, viel weniger lüften.

Martin Kriegel, Leiter des Hermann-Rietschel-Instituts an der Technischen Universität Berlin

In den kalten Jahreszeiten werden wir uns grundsätzlich wieder mehr in Innenräumen aufhalten. Was bedeutet das für das Infektionsrisiko mit dem Coronavirus?

Das Risiko ist in jedem Fall höher. Es sind sich inzwischen so gut wie alle Experten einig, dass das Infektionsgeschehen im Winter ansteigen wird – auch, weil wir, statistisch gesehen, viel weniger lüften. Dazu muss man sagen, dass das Infektionsrisiko in geschlossenen Räumen per se immer höher ist als im Freien, weil die Luftqualität schlechter ist. Je mehr wir lüften, desto eher kommen wir an die Qualität des Außenraumes heran. Das ist der entscheidende Faktor.

Wie viele virenbeladene Aerosole braucht es eigentlich, um sich zu infizieren?

(lacht) Das frage ich auch immer die Mediziner, mit denen ich zusammenarbeite. Es fehlen bisher zwei Parameter: die Anzahl der Viren pro Aerosol und eben, wie viele Viren es braucht, damit eine Infektion hervorgerufen wird. Wenn wir diese beiden Parameter hätten, könnte genau ausgerechnet werden, wie hoch die Aerosolkonzentration im Raum sein darf und wie lange man sich dort aufhalten darf, bevor ein bestimmtes Infektionsrisiko erreicht ist. Wir sind gerade dabei, eine Berechnungsmethode zu entwickeln, mit der man ermitteln kann, wie hoch das Infektionsrisiko in Abhängigkeit von der Frischluftmenge und der Aufenthaltsdauer ist.

Möglich ist auch, dass ein Infizierter gleich mehrere Menschen mit Sars-CoV-2 ansteckt. Experten sprechen dann von einem sogenannten Superspreadingevent. Wie kommen solche Superspreadingevents zustande?

Da spielen immer zwei Aspekte eine Rolle. Entweder eine infizierte Person hat sich sehr lange mit mehreren Personen in einem Raum aufgehalten und hat bei schlechter Lüftung sehr viele Menschen auf einmal angesteckt. Oder eine infizierte Person wandert von Ort zu Ort, steckt also mehrere Menschen an verschiedenen Standorten an. Diese beiden Szenarien werden immer als Superspreading bezeichnet, es sind aber zwei verschiedene Situationen.

Bisher sind Superspreadingevents mehrheitlich auf Indoorveranstaltungen zurückzuführen. Können sie trotzdem auch im Freien auftreten?

Im Freien ist es sehr unwahrscheinlich, dass Superspreadingevents auftreten. Denn in Innenräumen sind die Aerosole zunächst gefangen, während die Luftgeschwindigkeiten im Freien viel, viel größer sind. Das heißt, die Aerosole sind dann superschnell weg. Das zeigen auch die Auswertungen des Robert Koch-Instituts und anderen weltweit ansässigen Instituten.

Das bedeutet im Umkehrschluss, wenn wir uns im Winter wieder mehr in Innenräumen aufhalten, kann es auch zu mehr Superspreadingevents kommen.

Das muss man relativieren. Wir können durch gute Luftqualität das Infektionsrisiko massiv senken. Und bisher sind auch keine Superspreadingevents bekannt, die in gut gelüfteten Räumen aufgetreten sind. Aber wie gesagt: Das Infektionsrisiko ist nie gleich Null. Es kann sich immer jemand mit dem Virus infizieren. In gut gelüfteten Räumen ist die Infektionsrate jedoch sehr gering.

Ich hoffe, dass uns das Schreckgespenst Corona wachgerüttelt hat und damit die Luftqualität in Innenräumen endlich die Bedeutung bekommt, die sie verdient.

Martin Kriegel, Leiter des Hermann-Rietschel-Instituts an der Technischen Universität Berlin

Das heißt, zusätzlich zu den bekannten AHA-Regeln ist auch das Lüften das A und O in der Corona-Pandemie.

Absolut. Leider ist das Thema Lüften nicht in der Kampagne des Bundesgesundheitsministeriums aufgegriffen worden, weil das Lüftungsverhalten erst später an Bedeutung gewonnen hat. Eigentlich würde ich mir wünschen, dass die Kampagne dahingehend noch mal überarbeitet wird. Denn Lüften ist in Corona-Zeiten die präventivste Maßnahme überhaupt, wenn wir über die Aerosolübertragung sprechen. Und wenn man bedenkt, dass wir das sowieso schon längst hätten machen müssen, bedeutet es auch keine wirkliche Einschränkung. Ich hoffe, dass uns das Schreckgespenst Corona wachgerüttelt hat und damit die Luftqualität in Innenräumen endlich die Bedeutung bekommt, die sie verdient.

RND

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