Sind HEPA-Filter eine sichere Lösung für COVID-19?

Seit dem Ausbruch der Pandemie durch das SARS-CoV-2 (Covid-19)-Virus haben Partikelfilter, insbesondere solche wie HEPA, in den Medien viel Aufmerksamkeit erlangt. Als die Luftfahrtindustrie begann, ihren Sicherheitsdiskurs gegen dieses gefürchtete Virus auf die Umluftsysteme der Flugzeuge zu stützen, waren diese mit Sicherheit mit solchen Partikelfiltern ausgestattet.

Fangen wir am Anfang an: Was ist ein HEPA-Filter? HEPA ist die englische Abkürzung für „High Efficiency Particulate Air“ (Hocheffiziente Partikelluft). Tatsächlich können wir sagen, dass HEPA-Filter mechanische Filter sind, die in der Lage sind, kleine Partikel mit einer viel höheren Rate auszusieben als jeder andere herkömmliche Filter.

Neben den HEPA-Filtern finden wir unten auch den EPA „Efficient Particulate Air“ und oben den ULPA „Ultra Low Penetration Air“. Diese drei Filtertypen sind auch als „absolute Filter“ bekannt und werden durch die Norm UNE-EN 1822-1: 2020 geregelt.

Neben Flugzeugen werden diese Filter in Operationssälen, anderen sterilisierten Reinräumen, im Inneren von Staubsaugern, Klimaanlagen, Kühlschränken, Masken, Atemschutzgeräten und natürlich auch im Inneren von elektrischen Hochgeschwindigkeits-Händetrocknern eingesetzt, um sicherzustellen, dass die kleinen Partikel aufgefangen und nicht nach dem Waschen wieder in die Hände geblasen werden.

Das Filtern von sehr kleinen Partikeln ist theoretisch ganz einfach: Wir müssen nur ein Sieb mit Löchern anbringen, die klein genug sind, um den Durchgang der Partikel, die wir blockieren wollen, zu verhindern. Wir könnten sogar ein Sieb ohne Löcher einsetzen und so den Durchgang aller Partikel verhindern, egal wie klein sie sind.

„HEPA-Filter ermöglichen die Blockierung sehr kleiner Partikel, während sie die Luft weiterhin mühelos durchlassen“

Während dies einfach erscheinen mag, ist es in der Praxis viel komplexer. Wenn wir das Sieb nicht mit Löchern versehen, blockieren wir zwar alle Partikel, aber wir blockieren auch den gesamten Durchgang der Luft und verhindern so ihre Rezirkulation innerhalb des Geräts. Im Falle eines Staubsaugers würde dies dazu führen, dass er nicht in der Lage ist, Staubpartikel und Schmutz vom Boden aufzusaugen. Bei einer Klimaanlage würde es zu keiner Umwälzung der Luft im Raum kommen. Bei einem elektrischen Händetrockner würde er keine Luft ausblasen und somit unsere Hände nicht trocknen. Aus diesem Grund müssen wir in der Lage sein, HEPA-Filter mit Löchern zu konstruieren, die klein genug sind, damit die Partikel, die wir aufhalten wollen, nicht durchgelassen werden, aber groß genug, damit die notwendige Luft durch den Filter strömt, um das Gerät effektiv und effizient arbeiten zu lassen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass, wenn die Löcher zu klein sind, es eine Menge braucht, damit die Luft durch den Filter strömt. Dies wird als Druckverlust oder Druckabfall bezeichnet: der Motor versucht, eine Menge Luft zu bewegen, aber der Filter lässt es nicht zu. HEPA-Filter erlauben die Blockierung von sehr kleinen Partikeln, während sie die Luft weiterhin mühelos durchlassen.

HEPA-Filter haben in der Regel das Filtermaterial in Falten gelegt, wodurch die gesamte Filterfläche maximiert wird. Bei einer FFP2- oder FFP3-Maske befindet sich das Filtermaterial auf der Oberfläche der Maske; bei Filtern, die in Händetrocknern verwendet werden, ist das Filtermaterial in Form einer Ziehharmonika gefaltet. Wenn wir das Material dehnen, erhalten wir eine Länge von etwa der 10-fachen Größe des ursprünglichen Filters. Mit diesem überschüssigen Material können wir die Löcher im Sieb stark reduzieren, ohne die Leistung des Händetrockners zu beeinträchtigen

Jetzt kommt die Frage des Jahres: Sind diese HEPA-Filter in der Lage, so kleine Partikel wie einen Virus, genauer gesagt, den Covid-19-Virus, zu blockieren? Nach EN-1822 müssen die Filter mit dem Partikel der maximalen Penetrationsgröße (MPPS – Most Penetrating Particle Size) getestet werden. Die kritischste Partikelgröße (MPPS) liegt bei jedem Filter in einem Fenster von 0,12 bis 0,25 Mikrometer. Coronaviren sind große Viren (innerhalb des Größenbereichs eines Virus). Im Fall von Covid-19 liegt seine Größe schätzungsweise zwischen 0,12 und 0,16 Mikrometern. Glücklicherweise bewegen sich Viren nicht autonom und binden sich in der Regel an andere Arten von Partikeln (insbesondere an wässrige), einschließlich Atemwegströpfchen, die den Hauptmechanismus der in diesem Dokument der Weltgesundheitsorganisation beschriebenen Übertragung von Mensch zu Mensch darstellen. Diese respiratorischen Partikel sind größer als 5 Mikrometer. Wir sehen also, dass die Größe in diesem Fall weit über der Mindestgröße liegt, die von einem HEPA-Filter gefiltert wird (von 0,12 bis 0,25 Mikrometer), und genau hier leisten die HEPA-Filter ihre Arbeit: Sie fangen die Tröpfchen von Atemwegsinfektionen (oder andere Partikel), an denen Viren haften, ab und verhindern, dass sie im Passagierraum verbleiben, sei es in einem Flugzeug, in einem Zimmer, in einer Wohnung oder in einer öffentlichen Toilette.

„Ein HEPA-H13-Filter ist in der Lage, bis zu 99,95 % der Partikel mit maximaler Eindringtiefe (MPPS) zu blockieren.“

Zuletzt sollten wir wissen, wie viel Prozent der Partikel der HEPA-Filter blockieren kann und wie viel Prozent der Partikel ihn passieren. Denken Sie daran, dass eine 100-prozentige Filtration unmöglich ist, aber diese Art von Filtern kommt dem ziemlich nahe: Ein HEPA-H13-Filter ist in der Lage, 99,95 % der Partikel mit maximaler Eindringtiefe (MPPS) zu blockieren. Nur 0,05 % der Partikel dieser Größe sind in der Lage, dem Filter zu entkommen. Wenn ein Filter in der Lage ist, dies bei Partikeln mit maximaler Penetrationsgröße zu tun, wird der Blockierungsprozentsatz bei größeren Partikeln – wie z. B. Atemwegspartikeln – sogar noch höher sein.

Ein Flugzeugbelüftungssystem, eine Klimaanlage, ein Staubsauger oder ein elektrischer Händetrockner bewegt die Luft im Passagierraum, aber wenn wir diese Produkte mit einem außergewöhnlichen Filtersystem ausstatten, erreichen wir, dass die überwiegende Mehrheit der Partikel, die von den Geräten aufgenommen werden, im Filter gefangen werden und nicht in den Passagierraum zurückkehren. Wir können nicht sagen, dass die Geräte das Virus abgetötet haben, aber wir können sagen, dass sich ein Großteil der Partikel, die das Virus tragen, im Filter angesammelt hat und somit aus dem Bereich, in dem die Benutzer atmen, verschwunden ist. Aus diesem Grund ist eine gute Filterwartung unerlässlich, besonders jetzt, wo wir unter dieser schrecklichen Pandemie leiden.

Bislang haben wir über hocheffiziente Filter gesprochen, die sehr kleine Partikel und sogar die große Mehrheit der Viren und Bakterien abfangen. Jetzt fragen wir: Was wäre, wenn der Filter in der Lage wäre, die Viren zu eliminieren, die in ihm gefangen sind? Wir werden dies in unserem nächsten Beitrag diskutieren… bleiben Sie dran
Antoni Travesa
Technical Office Manager bei Mediclinics S,A.