Thermische Inaktivierung von Corona & Co
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Die aktuelle Situation der Corona-Pandemie und das Auftreten von SARS-CoV-2 / Covid-19 und neueren Mutationen, die noch infektiöser sein sollen, fordert eine physikalische Methode zur Inaktivierung dieser biologischen Partikel im Aerosol bzw. der Luft «in-situ». Nach neusten Erkenntnissen werden in nächster Zeit vermehrt Viren auftreten, die hoch infektiös und für den Menschen gefährlich sind. Deshalb ist eine Inaktivierung in-situ gefragt für alle luftgetragenen biologischen, infektiösen Partikel.
Das Absterben oder die Abtötung / Inaktivierung von Mikroorganismen bedeutet den irrever-siblen Verlust der Fähigkeit sich zu vermehren, zu wachsen oder sich in irgendeiner Weise zu reproduzieren oder zu reaktivieren – es verliert seine Infektiosität.
Das neu entwickelte System «Corona-Wave» zeigt multiple Effekte, die zu einem positiven Synergismus der «Kill-Kinetik» führen. Es hat eine Länge von nur 50 cm, da die Energie-übertragung durch IR-Strahlung verlustfrei in Lichtgeschwindigkeit erfolgt. Eine Berechnung der Kontaktzeit in 0,0023 Sekunden ist gegenstandlos.
Die multiplen Effekte sind Wärmekonvektion. die durch die heissen Quarzelemente mit einer Wendeltemperatur von 2700 – 3000 °K hervorgerufen wird (Oberflächentemperatur von gut 250°C), einer Bildung von Kupfer-Ionen die eine schnelle Inaktivierung bewirken als nur reine Kupfer-Oberflächen (Cu°) und die direkte Strahlung von 250 nm bis 800 nm im Energieopti-mum mit verlustfreier Energieübertragung auf biologische Partikel.
Die thermische Inaktivierung durch IR-Strahlung bezieht sich nicht auf ein Absorptions-maximum (wie bei UV-Strahlung), wo bestimmte funktionelle Gruppen in ihrer Struktur zerstört werden. Sie wirkt auf das schwächste «Glied» in einer molekularen Struktur, eines Mikroorganismus – egal ob Virus, Bakteriophage oder Proteinstruktur. Man sieht dieses an der zeitlichen Abstufung z.B. von Corona-Viren (Temperatur / Zeit-Korrelation), egal welche Bindung (C-H, C=O, C-N etc.) angegriffen wird. Die Geschwindigkeit der Inaktivierung nimmt mit steigender Energiezufuhr/ Temperatur nicht selektiv zu! IR-Strahlung setzt kein Ozon frei und schädigt Hautzellen nicht.
Es wurde ein System konzipiert, das einfach in der Konstruktion ist, kostengünstig in den verwendeten Materialien und langhaltbare (über viele Jahre ohne Austausch) IR-Strahl-ungsquellen einsetzt. Das System ist skalierbar – oder in Modulen (als bundle) selbst erweiterbar auf jede beliebige Luftdurchfluss-Volumina.
Es wird mit normalem Wechselstrom 230 V / 50-60 Hz betrieben und hat einen moderaten, kleinen Stromverbrauch (144 Wh + 0,84 Wh Fan). Die Luftaustrittstemperatur als ∆T beträgt bei einem Luftdurchsatz von 237 m³/h nur 2,4°C. Eine intelligente Software regelt die Um-drehungsgeschwindigkeit des Ventilators und damit Luftdurchsatzes (m³/h), wobei ein Sensor die Luftaustrittstemperatur erfasst und damit eine Dimmung / Regulierung der Leistung (W) der IR-Elemente der abgegebenen Strahlung durchführt. Der Abgleich aller Parameter durch Software berücksichtigt die letale «Kill-Kinetik-Schwelle» für Corona & Co. die in die Software eingegeben wurde. Somit kann für beliebige Mikroorganismen ein Inaktivierungs-Level festgelegt werden.
Als Stand der Technik werden heute verschiedenen Technologien bzw. Systeme angeboten: Luftwäscher, Filter-Geräte (Hepa) mit UV-Zusatz, UV-C-, Ionisation- und Plasma-Systeme.
Die Kritik am Stand der Technik bezieht sich generell auf unzureichende, unwirtschaftliche Parameter, wie Lebensdauer der UV-Lichtquellen und deren Leistungsabfall bereits bei ca. 30% der Lebensdauer. Weiter bei Filtern der Druckabfall der durch leistungsstärkere Ventilatoren ausgeglichen werden muss – wie auch die eingeschränkte Brauchbarkeit bei hoher Luftfeuchte (z.B. 80%) und deren Austausch und Entsorgung als «Bio-Hazard» in Schutzkleidung. Plasma-Anwendungen sind auf limitierten Luftdurchsatz beschränkt und nutzen zur Erzeugung, wie auch bei der Ionisation Hochspannung, die Ozon freisetzt.
Bei Geräten mit Filtern hingegen sollte mindestens zweimal im Jahr ein Wechsel stattfinden. Da sich auf der Filteroberfläche noch aktive Viren befinden können, sollte der Wechsel fachgerecht und in geeigneter Schutzkleidung erfolgen und der Filter sachgerecht – also luftdicht verschlossen – entsorgt werden (BIO-HAZARD). Wird der Filterwechsel verzögert und die Filter setzen sich zu, sinkt die Wirkung – schon alleine aufgrund einer geringeren Luftleistung der Geräte. Somit sind bei Raumluft-Filtergeräten entsprechende Wartungs-kosten einzukalkulieren.
Es ist bis heute weinig bekannt, da bisher wenig publiziert über physikalische- chemische und biochemische Mechanismen welches zur Inaktivierung von Viren im Aerosol führt durch IR-Strahlung. Man nimmt aber an, dass eine Zerstörung der Proteine eintritt, die als Denaturierung, Mutation und Brechen von Bindungen auftreten können. Der Unterschied besteht in der thermischen Inaktivierung, da hier Strahlungsenergie in Wärme gewandelt wird.
Bei sehr hohen Temperaturen ist eine Zerstörung des Capsid-Proteins und Hüllproteins – (Coat Protein) – irreversible Diese Zerstörung gilt für behüllte Viren genauso für nichtumhüllte Viren. Generell wird bei sehr hohen Temperaturen z.B. oberhalb von 200°C und höher, eine Art Zersetzung erreicht, so dass organisches Material zersetzt wird. Eine Inaktivierung von Corona & Co. liegt hier aber wesentlich niedriger – schon ab 60°C innerhalb von ca. 60 Minuten.
♯ Inaktivierung von Viren – biologische, infektiöse Partikel im Aerosol / Luft
♯ Thermische Abtötung von Corona-Viren
♯ Schnelle Eliminierung von Corona-Viren in der Luft