Mechanismen der Ausbreitung von Aerosolen in Innenräumen unter Berücksichtigung von Partikelwechselwirkungen und Trocknungskinetik

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Sergiy Antonyuk
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 469156894

In Verbindung mit der Corona Pandemie wird die Möglichkeit einer Infektion mit SARS-CoV-2 durch Aerosolpartikeln in geschlossenen Räumen viel diskutiert. Für eine Risikominimierung ist somit ein genaues Verständnis der auftretenden Ausbreitungsmechanismen erforderlich. Die Wechselwirkungen von feinen Aerosoltröpfchen, welche beim Atmen, Husten oder Sprechen entstehen, mit feinsten Staubpartikeln, welche in einer realen Luftumgebung vorhanden sind, sind bislang noch nicht ausreichend verstanden. Die Ausbreitung der Viren über größere Distanzen mit Hilfe von Feinstaubpartikeln stellt gegenwärtig noch eine offene Frage dar. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens besteht in der experimentellen Beschreibung der Ausbreitungsmechanismen der potenziell virushaltigen Aerosole in der Luftumgebung unter Berücksichtigung der Trocknungskinetik und dynamischer Wechselwirkungen der Partikeln. Neben den bekannten Übertragungswegen für Infektionskrankheiten über Tröpfchen soll in diesem Projekt eine weitere, bisher nicht geklärte, Möglichkeit untersucht werden, dass sich Viren an die festen Rückstände von verdampften Aerosoltropfen und Staub aus der Luft anlagern und auf diese Weise weite Strecken zurücklegen können. Die folgenden Forschungsfragen werden untersucht:- Wie ist das Ausbreitungsverhalten eines Speichel-Aerosols in der realen Raumluft-Umgebung?- Wie ist die Trocknungskinetik der Speichel-Tröpfchen in der Luft in Abhängigkeit der Staub- (Feststoff) Konzentration und welche Morphologie haben die Reststoffe nach Verdunstung? - Welche Wechselwirkungen weisen die Tropfen und Tropfenreststoffe nach Verdunstung mit den Schwebstaubpartikeln aus? Wie beeinflussen diese die Ausbreitung des Aerosols?In diesem Projekt werden umfassende experimentelle Untersuchungen der Ausbreitung von feinen Tröpfchenaerosolen unter Berücksichtigung der Trocknungskinetik und Wechselwirkungen von Tropfen und Staubpartikeln durchgeführt. Durch diese Untersuchung werden die grundlegenden physikalischen Mechanismen und Effekte, die die Ausbreitung der potenziell virushaltigen Aerosole in der Raumluft und damit die Coronavirus-Krankheit beeinflussen, verstanden. Auf Basis dieser Grundlagen kann in nachfolgenden Projekten ein allgemeingültiges physikalisch begründetes Modell der Aerosolausbreitung entwickelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen