Un gruppo di ricerca guidato da Brandon Boor, professore associato alla Lyles School of Civil Engineering, ha pubblicato un nuovo studio sulla rivista Cell Reports Sustainability scoprendo che gli edifici moderni rilasciano continuamente composti organici volatili (COV) nell’aria esterna e probabilmente contribuiscono in modo importante al carico di COV dell’atmosfera urbana. Il team ha condotto misurazioni dirette dello scambio di inquinanti atmosferici tra ambienti esterni e interni in un edificio per uffici ad alte prestazioni utilizzando strumenti all'avanguardia per la qualità dell'aria e una piattaforma avanzata di automazione degli edifici.

"Tradizionalmente pensiamo di filtrare l'aria esterna che entra nei nostri edifici. Sulla base dei risultati del nostro studio, ora dobbiamo considerare di pulire l'aria che esce dai nostri uffici, case e scuole per ridurre le emissioni di COV nell'ambiente esterno", ha affermato Boor.

Lo scopo di questa ricerca, ha affermato Boor, è misurare accuratamente i COV nell’aria che entra ed esce dagli edifici urbani e utilizzare i dati per comprendere in che modo l’occupazione umana e le operazioni di costruzione influiscono sul trasporto di COV tra l’aria interna ed esterna. Boor ha affermato che l'influenza dello scambio d'aria tra l'atmosfera interna ed esterna sull'inquinamento atmosferico urbano non è ancora ben compresa, né era stata completamente esplorata prima in un moderno edificio per uffici con un sofisticato sistema di ventilazione.

"Una comprensione fondamentale del destino e del trasporto degli inquinanti atmosferici urbani è importante per sviluppare strategie e politiche di mitigazione che possano migliorare la qualità dell'aria urbana e ridurre gli impatti negativi sulla salute umana e sul clima", ha affermato Boor. "Numerosi studi hanno dimostrato l'impatto significativo del traffico, delle emissioni industriali e biogene sull'inquinamento atmosferico urbano. Tuttavia, l'influenza delle interazioni degli inquinanti atmosferici urbani con gli edifici è stata spesso trascurata."

I moderni edifici pubblici e commerciali sono generalmente dotati di sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC) per fornire una migliore qualità dell'aria interna e un comfort termico. Quando l'aria urbana viene fatta circolare meccanicamente negli edifici, la sua composizione può cambiare in modo significativo a causa delle interazioni con i componenti HVAC, l'aria interna, gli occupanti e le superfici interne.

"Gli edifici rappresentano una frazione significativa della superficie terrestre nelle città e forniscono una quantità significativa di spazio interno occupato", ha affermato Tianren Wu, primo autore dello studio e assistente professore presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettonica e delle Costruzioni dell'Università di Cincinnati. Gestione.

"Per soddisfare i requisiti di ventilazione e comfort termico dell'edificio, una notevole quantità di aria viene scambiata attivamente tra un edificio e la sua atmosfera urbana circostante. Questo scambio d'aria dinamico può avere importanti implicazioni per la qualità dell'aria urbana a causa sia dell'interno-esterno che dell'esterno- ai trasporti indoor e alle trasformazioni degli inquinanti, soprattutto nelle città densamente popolate."

I materiali da costruzione, gli arredi interni, gli occupanti e le loro attività, come cucinare, pulire e utilizzare prodotti di consumo e per la cura personale, possono rilasciare una varietà di contaminanti gassosi e particolati che possono essere scaricati direttamente nell'atmosfera urbana tramite il sistema HVAC di un edificio. La ricerca di Boor ha rilevato che le concentrazioni di COV negli ambienti interni sono da 2 a 15 volte superiori rispetto a quelle all'aperto e che, per unità di superficie, le emissioni di COV degli edifici sono paragonabili alle emissioni del traffico, industriali e biogene.

In particolare, il team ha scoperto che l’ufficio è una fonte significativa di emissioni di monoterpeni e silossani reattivi nell’ambiente esterno. I silossani sono ampiamente utilizzati in deodoranti, profumi, lozioni e prodotti per la cura dei capelli. Un recente studio condotto da Nusrat Jung della Purdue, assistente professore di ingegneria civile, ha scoperto che le routine quotidiane di cura dei capelli rilasciano grandi quantità di sostanze nell'aria esterna attraverso lo scarico del bagno, dimostrando ulteriormente come gli edifici possano influire sull'inquinamento dell'aria esterna.

"Il comportamento sorgente-dissipatore dell'edificio è cambiato dinamicamente con l'occupazione e le condizioni di ventilazione dell'edificio", ha affermato Boor. "I nostri risultati dimostrano che gli edifici possono influenzare direttamente la qualità dell'aria urbana a causa del sostanziale scambio d'aria tra l'esterno e l'interno."

Per quanto riguarda cosa si può fare per mitigare le emissioni di COV dagli edifici, Boor ha affermato che è necessaria una maggiore attenzione alla rimozione dei COV nei sistemi HVAC utilizzando filtri al carbone e altre tecnologie di purificazione dell’aria. Anche l'uso di prodotti per la cura personale e di consumo con basse emissioni di COV sarà d'aiuto, ha affermato Boor.

Hanno contribuito a questo studio ricercatori dell'Università dell'Indiana e RJ Lee Group Inc.

Acquisizione dei dati

Il team di Boor ha studiato gli effetti sorgente e pozzo di un ufficio open space realistico, ventilato meccanicamente e del suo sistema HVAC sugli inquinanti atmosferici urbani attraverso una campagna completa di misurazioni sul campo della durata di un mese. L'ufficio utilizzato per la loro ricerca di un mese si trova nei Ray W. Herrick Laboratories, un edificio ad alte prestazioni certificato LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) Gold nell'Indiana centrale. L'ufficio è continuamente ventilato meccanicamente da un'unità di trattamento dell'aria indipendente.

La campagna di misure in campo è stata effettuata durante la stagione invernale. Nello studio sono stati esaminati tre tipi di inquinanti atmosferici urbani comuni, tra cui COV, ozono e particolato fine. Le condizioni di ventilazione meccanica dell'edificio sono state attentamente monitorate per quantificare i tassi di emissione di massa netta dall'ufficio e dal suo sistema HVAC nell'atmosfera urbana. I COV sono stati misurati in tempo reale in diversi punti del sistema HVAC con uno spettrometro di massa a tempo di volo con reazione di trasferimento di protoni ad alta risoluzione.