Il ruolo vitale della ventilazione nella diffusione di COVID-19 è stato quantificato da ricercatori, che hanno riscontrato che in spazi poco ventilati, il virus si diffonde oltre i due metri in pochi secondi, ed è molto più probabile che si diffonda attraverso il parlare prolungato che attraverso la tosse.

I risultati, riportato sul giornale Atti della Royal Society A , mostrano che le misure di distanziamento sociale da sole non forniscono una protezione adeguata dal virus, e sottolineare ulteriormente l'importanza vitale della ventilazione e delle maschere per il viso al fine di rallentare la diffusione di COVID-19.

I ricercatori, dell'Università di Cambridge e dell'Imperial College di Londra, ha utilizzato modelli matematici per mostrare come SARS-CoV-2, il virus che causa COVID-19, si diffonde in diversi spazi interni, a seconda delle dimensioni, occupazione, ventilazione e se si indossano maschere. Questi modelli sono anche la base di uno strumento online gratuito, Airborne.cam, che aiuta gli utenti a capire come la ventilazione e altre misure influenzano il rischio di trasmissione indoor, e come questo rischio cambia nel tempo.

I ricercatori hanno scoperto che quando due persone si trovano in uno spazio poco ventilato e nessuno dei due indossa una maschera, parlare a lungo è molto più probabile che diffonda il virus rispetto a un breve colpo di tosse. Quando si parla, espiriamo goccioline più piccole, o aerosol, che si diffondono facilmente in una stanza, e si accumulano se la ventilazione non è adeguata. In contrasto, la tosse espelle goccioline più grandi, che hanno maggiori probabilità di depositarsi sulle superfici dopo essere state emesse.

Bastano pochi secondi perché gli aerosol si diffondano su due metri quando le maschere non sono indossate, implicando che il distanziamento fisico in assenza di ventilazione non è sufficiente per fornire sicurezza per lunghi tempi di esposizione. Tuttavia, quando si indossano maschere di qualsiasi tipo, rallentano lo slancio del respiro e filtrano una parte delle goccioline espirate, a sua volta riducendo la quantità di virus negli aerosol che possono diffondersi nello spazio.

Il consenso scientifico è che la stragrande maggioranza dei casi di COVID-19 si diffonde attraverso la trasmissione indoor, tramite aerosol o goccioline. E come era previsto in estate e in autunno, ora che nell'emisfero settentrionale è arrivato l'inverno e le persone trascorrono più tempo al chiuso, c'è stato un corrispondente aumento del numero di casi COVID-19.

"La nostra conoscenza della trasmissione aerea di SARS-CoV-2 si è evoluta a un ritmo incredibile, se si considera che è passato solo un anno dall'identificazione del virus, " ha detto il dottor Pedro de Oliveira del Dipartimento di Ingegneria di Cambridge, e il primo autore dell'articolo. "Ci sono diversi modi per affrontare questo problema. Nel nostro lavoro, consideriamo l'ampia gamma di goccioline respiratorie espirate dagli esseri umani per dimostrare diversi scenari di trasmissione virale per via aerea, il primo è la rapida diffusione di piccole goccioline infettive su diversi metri in pochi secondi, che può accadere sia all'interno che all'esterno. Quindi, mostriamo come queste piccole goccioline possono accumularsi negli spazi interni a lungo termine, e come questo può essere mitigato con un'adeguata ventilazione."

I ricercatori hanno utilizzato modelli matematici per calcolare la quantità di virus contenuta nelle particelle espirate espirate, e per determinare come questi evaporano e si depositano sulle superfici. Inoltre, hanno usato le caratteristiche del virus, come il tasso di decadimento e la carica virale negli individui infetti, per stimare il rischio di trasmissione in un ambiente chiuso a causa di un linguaggio normale o di un breve colpo di tosse da parte di una persona infetta. Ad esempio, mostrano che il rischio di infezione dopo aver parlato per un'ora in un'aula tipica era alto, ma il rischio potrebbe essere ridotto significativamente con un'adeguata ventilazione.

Sulla base dei loro modelli, i ricercatori hanno ora creato Airborne.cam, un libero, strumento open-source utilizzabile da chi gestisce spazi pubblici, come negozi, luoghi di lavoro e aule, per determinare se la ventilazione è adeguata. Lo strumento è già in uso in diversi dipartimenti accademici dell'Università di Cambridge. Lo strumento è ormai un requisito per gli eventuali spazi a rischio più elevato dell'Ateneo, consentendo ai reparti di identificare facilmente i pericoli e le modifiche alle misure di controllo necessarie per garantire che gli aerosol non diventino un rischio per la salute.

"Lo strumento può aiutare le persone a utilizzare la meccanica dei fluidi per fare scelte migliori, e adattare le loro attività quotidiane e l'ambiente circostante al fine di sopprimere il rischio, sia per sé che per gli altri, ", ha affermato il coautore Savvas Gkantonas, che ha guidato lo sviluppo dell'app con il Dr. de Oliveira.

"Stiamo esaminando tutti i lati della trasmissione di aerosol e goccioline per capire, Per esempio, la meccanica dei fluidi coinvolta nella tosse e nel parlare, ", ha affermato l'autore senior, il professor Epaminondas Mastorakos, anche dal Dipartimento di Ingegneria. "Il ruolo della turbolenza e il modo in cui influenza quali goccioline si depositano per gravità e quali rimangono a galla nell'aria è, in particolare, non ben compreso. Speriamo che questi e altri nuovi risultati vengano implementati come fattori di sicurezza nell'app mentre continuiamo a indagare".

Il continuo sviluppo di Airborne.cam, che sarà presto disponibile per piattaforme mobili, è supportato in parte da Cambridge Enterprise e Churchill College.