Methods for air cleaning and

protection of building occupants

from airborne pathogens

Z.D. BOLASHIKOV, A.K. MELIKOV

BUILDING AND ENVIRONMENT

44:1378-1385 (2009)

Alcimar José Pontes; Bruna Carolina

Pires Rodrigues; Fernanda Monteiro

de Brito; Luis Antonio Urbano;

Mariana Natale Belato

(2009)

SUMÁRIO

Introdução

Patógenos no ar

Sobrevivência de patógenos no ar

Métodos de limpeza do ar

Proteção por ventilação

Volume total de distribuição do ar

Avançados métodos de distribuição do ar

Conclusão

I. INTRODUÇÃO

Exposição das pessoas a microrganismos;

Estresse psicológico e problemas de saúde;

Resistência a drogas e rápida mutação dos

microrganismos;

Importância da limpeza do ar interno;

Conhecimentos em diferentes campos precisam

ser combinados;

Soluções são propostas para resolver esses

problemas.

2. PATÓGENOS DO AR

Gerados no sistema respiratório e exalados para o

ar:

nariz;

cavidade bucal;

garganta;

pulmão.

Modos de transmissão: falando, espirrando,

tossindo saliva

Partículas de diferentes tamanhos;

Jatos de ar com diferentes características iniciais.

71% de todas as partículas expelidas pela tosse são

pequenas (principalmente < 10 µm);

Partículas carregando patógenos aumentam risco a

saúde;

Modelo Físico: evaporação e movimento das gotículas

liberadas;

Tamanho das gotículas (quanto >, secagem lenta);

Velocidade (espirro: 50m/s – 6m, tosse:10m/s- 2m e

respiração: 1m/s- 1m) e temperatura do ar exalado;

Umidade relativa do ar ambiente na evaporação e dispersão

das gotículas

Gotículas maiores evaporam mais devagar e

sedimentam mais rápido;

Maior velocidade inicial mais rápida a evaporação e

a deposição em superfícies;

Outras formas de contaminação: vômitos e descargas

de banheiro;

Crianças, idosos e pessoas com deficiência imunológica

maior susceptibilidade a doenças.

SOBREVIVÊNCIA DE PATÓGENOS NO AR

Umidade relativa

Baixa – Normalmente pior

Resseca a mucosa nasal aumentando a susceptibilidade a

infecções respiratórias;

Gotículas evaporam mais rápido , aumentando a possibilidade de

serem inaladas;

Alta

Alguns vírus causadores de doenças respiratórias sobrevivem

melhor a altas umidades relativas;

Temperatura

Influencia os efeitos da umidade relativa na sobrevivência

dos vírus.

Estudos em microrganismos não patogênicos por razões de

segurança. Estruturas distintas podem apresentar

comportamentos distintos destes no ar.

Influenza A: transmissão inversamente proporcional à T.

3. MÉTODOS DE LIMPEZA DO AR

Intervenções (vacinação, redução de contato) na saúde

pública são insuficientes para paralisar a disseminação

de doenças nas sociedades modernas;

Necessidade de métodos mais avançados para combate

de doenças.

Técnicas de engenharia combinadas com as

intervenções!!!

1) DILUIÇÃO

Melhor e mais fácil método conhecido;

Suprimento de ar limpo em ambientes fechados

através de ventilação;

Natural

Mecânica

Híbrida

Redução na concentração de poluentes;

Não impede a emissão dos poluentes;

Baixo custo benefício:

Alta demanda de energia;

Altos custos iniciais.

CONFORTO

TÉRMICO

INDIVIDUAL!

2) FILTRAÇÃO

Sistema amplamente utilizado: “Heating, Ventilation

and Air Conditioning” – HVAC;

Previne a entrada de patógenos - FILTRAÇÃO;

Filtros

HEPA (high efficiency particulate air) – remove 99,97% das

partículas com 0,3 μm ou mais;

80 a 90% dos filtros apresentam eficiência semelhante ao

HEPA com menor custo;

Filtros enzimáticos – biologicamente ativado por enzimas que

atacam a membrana celular microbiana – não difere dos

convencionais devido à dificuldade de adesão de partículas na

superfície do filtro.

3) IRRADIAÇÃO GERMICIDA ULTRAVIOLETA

Danifica DNA/RNA dos patógenos tornando-os

inofensivos – impede reprodução;

Efeito do UVGI (253,7 nm) é função:

intensidade da energia do sistema;

tempo de exposição;

susceptibilidade do patógeno;

presença ou ausência da parede celular;

espessura da parede celular (Bacillus anthracis).

Dois modos de uso:

A) CEILING/WALL MOUNTED:

Zona UVGI: 1,8 m acima do chão evitar

problemas de saúde nos ocupantes;

Maior eficiência do sistema:

aumentar a intensidade da luz;

promover uma mistura do ar;

manter a umidade relativa perto de 50%;

nível de radiação

tempo de exposição

evitar obstáculos

Efeitos adversos na saúde:

vermelhidão na pele;

sensibilidade nos olhos.

B) IN-DUCT APPLICATION

Aplicados em edifícios com teto de até 2,4 m;

Problemas do contato direto com os olhos e a pele

não são relevantes;

Melhor eficiência:

boa mistura do ar;

uso de superfícies refletoras;

duração da exposição;

velocidade do ar.

Desvantagens da radiação UV:

ozônio como produto residual;

lâmpadas precisam ser trocadas periodicamente,

provocando custos de manutenção.

4) OXIDAÇÃO FOTOCATALÍTICA

Através de luz fluorescente ou ultravioleta;

Aceleração da fotorreação pela presença de

catalisadores como TiO2, WO3, ZnS;

Redução da eficiência pelo acúmulo de patógenos

mortos na superfície de contato;

Alguns radicais de vida curta resultantes reagem para

formar espécies químicas secundárias Redução na

qualidade do ar interno

5) ROTOR DESSECANTE

Limpeza de compostos orgânicos voláteis do ar

interno aplicando um desumidificador (sílica gel);

Medida dos níveis de COV na saída do rotor

Eficiência superior a 94%.

Mais pesquisas.

6) PLASMACLUSTER IONS

Uso de plasma para neutralizar 26 tipos de

substâncias nocivas;

Separa as moléculas de água H+ e O2- ;

Colisão de íons H+ e O2- OH- altamente reativo;

Danos à parede celular do patógeno;

Novas moléculas de água retornam para o ar.

7) ÓLEOS ESSENCIAIS

Efeito germicida de óleos usados em algumas

indústrias (cosméticos, farmácias e alimentos);

Maior efeito no ar que em solução;

Limitações :

ocupantes podem ter reações hipersensitivas (menta,

orégano, tomilho);

alguns óleos apresentam atividade citotóxica

(microbiana e humana).

8) NANOTECNOLOGIA

Testado injetando-se nanopartículas de prata em

uma pequena câmara de vidro com bactérias;

Embora altamente eficiente (99%) pode apresentar

riscos negativos na saúde.

Mais pesquisas…

4. PROTEÇÃO POR VENTILAÇÃO

Conhecimentos de novas doenças projetar

condições internas para prevenir infecção

cruzada:

Injeção de ar limpo;

Redução de concentrações nocivas.

Importância dos padrões de corrente de ar

determina o caminho das gotículas;

Dados insuficientes para hospitais, escolas,

escritórios

A) VOLUME TOTAL DE DISTRIBUIÇÃO DO AR

Princípios de distribuição do ar:

Mixing ventilation

Displacement ventilation

Mixing ventilation:

Criar um ambiente homogêneo ar injetado a alta

velocidade;

Nível de exposição ao ar contaminado independe do

local.

Displacement ventilation

Introdução de ar com temperatura ligeiramente baixa

(3 a 6oC menos que a T ambiente);

Pelo chão ou parede;

Experimento: partículas depositadas no chão retornam

para o ar e são levadas para a zona de respiração

UVGI evita alguns dos problemas associados à

diluição patógenos transportados mais

rapidamente;

Filtração não eficiente se patógenos forem gerados no

interior;

Filtro pode tornar-se fonte de crescimento bacteriano

B) AVANÇADOS MÉTODOS DE DISTRIBUIÇÃO DO

AR

Necessidade de novos sistemas de distribuição do

ar.

Personalized Ventilation (PV)

Ar limpo na zona de respiração;

Melhoria no conforto térmico;

Aumento na satisfação dos ocupantes;

Redução nos sintomas da SED;

Melhor desempenho do trabalho

Comparação entre Mixing, UFAD (underfloor

system) e PV (personalised ventilation)

30 pessoas

por 8 h no

mesmo local

CONCLUSÃO

Preocupação com a transmissão de

doenças respiratórias (pesquisa

multidisciplinar);

Conhecimento insuficiente sobre a

geração, dispersão e sobrevivência de

patógenos;

Métodos existentes de distribuição do ar

ineficientes.

Novos métodos de desinfestação do ar.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

http://ueba.com.br/forum/index.php?showtopic=21537&pid=384287

&mode=threaded&show=&st=&

http://www.suapesquisa.com/ecologiasaude/gripe_aviaria.htm

http://pt.wikipedia.org/wiki/Peste_negra

http://www.eb23-tadim.rcts.pt/site/docs/peste_negra/perguntas.htm

http://www.quebarato.com.br/classificados/purificador-de-ar-

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http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_controle_HVAC

http://www.vigilanciasaude.com.br/dowloads/cdc_guia_controle_inf

eccao_eas_junho_2004_traduzido.pdf

http://www.munters.com.br/pt-br/br/Sobre-a-Munters/Mais-sobre-

a-Divisao-de-Desumidificacao/As-tecnicas-de-desumidificacao-da-

Munters/O-Cilindro-Dessacante-da-Munters/