Um desses fatores éa ventilação dos Espaços internos: Um espaço bem ventilado diminui o risco de transmissão de COVID naquela sala, mas qual éa melhor maneira de medir a ventilação? Agora, um grupo interdisciplinar de pesquisadores do Caltech, bem como membros da equipe de instalações do Instituto, estãoadaptando a tecnologia usada por geoquímicos e cientistas atmosfanãricos para pesquisar as taxas de ventilação em edifa­cios no campus.

Conversamos com o Professor de Geobiologia Alex Sessions sobre este projeto.

O relatório da OMS reafirma a importa¢ncia de uma boa ventilação interna para limitar a disseminação da COVID e, a seguir, fornece orientações mais especa­ficas sobre como atingir esse objetivo. Isso inclui o uso de condicionadores de ar, ventiladores, filtros e outros dispositivos meca¢nicos, além da ventilação natural, como janelas. a‰ uma espanãcie de roteiro de bom senso para obter ventilação interna sauda¡vel. Temos sorte de ter uma equipe de profissionais de HVAC no campus em Operações de Instalações, então a Caltech já estava fazendo a maior parte do que eles recomendavam.

O mais útil para noséque, pela primeira vez, eles colocam um número sobre como éo fluxo de ar adequado em relação ao COVID: 10 litros por segundo por ocupante em um ambiente não relacionado a  saúde.

No ini­cio da pandemia, a Organização Mundial da Saúde havia dito que o SARS-CoV-2 não se espalhava por aerossãois: minaºsculaspartículas la­quidas que são produzidas quando uma pessoa expira. A recomendação deles era apenas lavar as ma£os, manter a dois metros de distância, vocêestara¡ seguro. Mas agora, a evidência mostra claramente que a disseminação do aerossol estãoacontecendo e pode atéser a rota de transmissão mais prova¡vel. Portanto, se vocêestiver na mesma sala com alguém , vocêpode estar em risco. Quando vocêdiz isso a s pessoas, pode ser muito assustador. As pessoas estãose perguntando: "Estou no mesmo prédio com alguém , posso ficar doente? Qual éa probabilidade disso?" Ninguanãm pode calcular com certeza absoluta se vocêficara¡ doente ou não, mas estamos comea§ando a fazer medições que contribuira£o para as probabilidades numanãricas em relação ao risco.

Em mara§o passado, o campus foi fechado e esta¡vamos todos sentados em casa pensando em como fazer pesquisas sem nossos laboratórios. Parecia muito importante entender certas [coisas], como o quanto bem ventilado uma determinada sala de aula ou laboratório anã, a fim de, eventualmente, ser capaz de retornar ao campus com segurança.

Paul Wennberg [R. Stanton Avery, professor de química atmosfanãrica e ciência e engenharia ambiental] e eu esta¡vamos sentados em casa trocando mensagens de texto e tivemos a ideia de usar metano como marcador para medir a ventilação em uma sala. A ideia ésimples: vocêcoloca uma certa quantidade de gás em uma sala e, em seguida, observa a rapidez com que ela desaparece. Como o metano éinerte, sabemos que ele não vai embora devido a reações químicas ou adsorção, então seu desaparecimento nos diz a rapidez com que toda a sala estãosendo lavada com ar fresco. A parte difa­cil écomo medir facilmente esse gás traa§o inerte e invisível em concentrações de partes por milha£o.

Uma empresa, a Picarro, fabrica detectores de metano porta¡teis que usamos no campo antes para estudar infiltrações de metano e sedimentos produtores de metano. As divisaµes de GPS [Ciências Geola³gicas e Planeta¡rias] e CCE [Engenharia Quí­mica e Quí­mica], junto com o escrita³rio do Reitor, cada uma dividiu um tera§o para cobrir o custo da nossa compra. Enquanto eles estavam fabricando nosso detector porta¡til, a empresa nos emprestou uma versão não porta¡til. Nathan Dalleska [diretor do Resnick Water and Environment Laboratory do Resnick Sustainability Institute da Caltech] habilmente prendeu o analisador, sua bomba e um monitor de computador a um carrinho para que pudanãssemos transporta¡-lo de sala em sala, junto com um tanque de metano e um ventilador para sopra¡-lo ao redor de uma sala. E pronto, esta¡vamos prontos e funcionando.

Nãoinventamos esse manãtodo de decaimento de gases traa§o, mas o adaptamos para funcionar com metano e esse sensor porta¡til. Curiosamente, no vera£o passado, entrei em contato com um ex-aluno do Caltech chamado Peter Lagus (MS '71, PhD '74). Ele tem uma empresa que faz testes de ventilação de fluxo de ar em usinas nucleares - esse éum lugar onde vocêrealmente deseja ter certeza de que não havera¡ entrada ou saa­da de ar, caso haja um vazamento. Sa£o edifa­cios enormes, por isso édifa­cil fazer com precisão. Peter elaborou essa abordagem de gases-traa§o para medir a ventilação hávárias décadas. Ele nos deu a³timos conselhos e incentivo em nosso projeto.

Este tem sido um verdadeiro esfora§o de equipe, em toda a Caltech, desde o ina­cio. David Tirrell [Provost; Ross McCollum-William H. Corcoran Professor de Quí­mica e Engenharia Quí­mica; Carl e Shirley Larson Provostial Chair], John Grotzinger [Fletcher Jones Professor de Geologia; Ted e Ginger Jenkins Leadership Chair, Divisão de Ciências Geola³gicas e Planeta¡rias], e Dennis Dougherty [George Grant Hoag Professor de Quí­mica; Norman Davidson Leadership Chair, Divisão de Quí­mica e Engenharia Quí­mica] financiou o esfora§o. Junto com Paul Wennberg, John Crounse [PhD '11, cientista da equipe] ajudou a projetar as medições, verificar nossos ca¡lculos, solicitar equipamentos e nos dar os primeiros passos. Va¡rias outras pessoas do GPS ofereceram seu tempo para fazer medições em nossos laboratórios e salas de aula, incluindo pa³s-doutorado Ted Present (MS '14, PhD ' 18) e Elizabeth Niespolo, e cientistas da equipe John Magyar e Ma Chi. Va¡rias pessoas em outras divisaµes também ajudaram a fazer medições em seus pra³prios laboratórios, infelizmente não sei nem todos os seus nomes; isso meio que ganhou vida própria.

Neste outono, depois que nosso detector porta¡til de metano chegou, treinamos uma equipe do grupo de Operações de Instalações do campus para fazer as medições, e eles tem percorrido todo o campus tentando testar salas sem perturbar os ocupantes, o que éum verdadeiro desafio loga­stico. Se vocêos vir com seu carrinho e tanque de gasolina, daª um grito para eles. Ao longo de tudo isso, Nathan realmente fez o trabalho de yeoman de organizar todos os diferentes usuários, mantendo o equipamento funcionando e ajudando a todos na interpretação de seus dados. Neste ponto, graças aos esforços de todos, testamos coletivamente muitas centenas de salas em todo o campus. a‰ muito gratificante para mim ver tantas pessoas dedicando tanto de seu tempo a este projeto.

A primeira coisa que fazemos quando entramos em uma sala éligar nosso detector de metano e medir quanto metano de fundo estãopresente, apenas na linha de base, que geralmente éde uma a duas partes por milha£o. Em seguida, liberamos um pouco de gás metano na sala e ligamos um ventilador para sopra¡-lo e torna¡-lo homogaªneo em todo o Espaço. O detector registra um pico na concentração de metano - normalmente cerca de 10–20 partes por milha£o. Isso acontece em apenas alguns minutos.

Em seguida, desligamos o gás e observamos a concentração cair gradualmente ao longo de 20-40 minutos, a  medida que o metano édilua­do para fora da sala pelo ar fresco. Ajustamos uma equação de decaimento exponencial a  curva e obtemos um número que reflete as trocas de ar por hora, ou ACH. Este valor diz exatamente o que vocêquer saber sobre ventilação: a velocidade com que o ar interno estãosendo substitua­do por ar fresco. Vimos que, por exemplo, em uma "sala limpa" que tem muitos ventiladores e coifas, o metano voltou a  linha de base em cerca de 5 minutos. Ocasionalmente, encontramos uma sala que leva mais de uma hora para liberar todo o metano. Medimos certas salas de aula com e sem janelas abertas e vimos que a abertura das janelas mais do que dobrou as taxas de ventilação.

Essa éuma questãomais complicada do que a maioria das pessoas imagina. Nãoexiste um número ACH que o deixara¡ 100 por cento seguro contra infecções; sempre existe um risco muito pequeno. Portanto, vocêprecisa primeiro decidir quenívelde risco estãodisposto a tolerar antes de calcular qual número de ACH o levara¡ atéla¡. Dito isso, o novo ma­nimo recomendado pela OMS de 10 litros por segundo por pessoa corresponde a cerca de 1,6 ACH por pessoa em um escrita³rio pequeno de 2,5 x 3 metros. a‰ provavelmente muito pra³ximo de onde muitos de nossos escrita³rios estãono campus, então seria considerado seguro com 1 ocupante, mas não com 2. Em contraste, os laboratórios tendem a ter uma ventilação muito boa, geralmente 6 ACH ou mais. Se colocarmos um ocupante em cada 400 panãs quadrados de um laboratório (diretriz atual da Caltech) com 6 ACH, isso se traduz em cerca de 225 litros por segundo por pessoa.

A outra coisa que os números ACH fazem épermitir que vocêtome decisaµes informadas sobre o risco relativo. Por exemplo, medimos as taxas de ventilação em certas salas de aula com o ar condicionado desligado e ligado. Descobrimos que o ar condicionado fez apenas uma pequena diferença na taxa de ventilação. Então abrimos as janelas e descobrimos que a ventilação dobrou, então vocêestaria quase duas vezes mais seguro nesse segundo cena¡rio. Esse tipo de informação émuito útil, por exemplo, no apoio a uma decisão pola­tica que diz que as janelas estara£o todas abertas, a segurança aprimorada vale a pena ser um pouco fria. Ainda não podemos dizer exatamente o quanto seguro vocêesta¡, mas podemos dizer que vocêestãoduas vezes mais seguro ao abrir as janelas.

A quantidade departículas de va­rus em uma sala reflete um equila­brio entre as fontes e as pias. As fontes são pessoas exalando o va­rus no ar. As pias são onde aspartículas são desativadas ou puxadas para fora do ar: seja aderindo asuperfÍcies, filtrando por um filtro de ar ou sendo dilua­das para fora da sala por ventilação. A ventilação éo principal dissipador em que nos concentramos; os outros são bastante pequenos em comparação.

Quando usamos um gás traa§o como o metano, o tanque de gás éa fonte. A filtragem não faz nada com os gases, e o metano não se decompaµe ou gruda em nada. Isso nos permite focar apenas na ventilação, e ver o metano desaparecer de uma sala nos da¡ apenas a taxa de ventilação do ar externo. a‰ claro que aspartículas de aerossol do COVID são filtradas, decaem e grudam nas coisas, portanto, nossas medições de gases traa§o são um conservador, sob estimativa de quanto rapidamente os aerossãois ira£o desaparecer. Uma das coisas que fazemos quando encontramos salas com ventilação insuficiente étrazer unidades porta¡teis de filtragem de ar. Eles podem ser realmente aºteis para remover aerossãois das salas e torna¡-los mais seguros para os ocupantes.

Entender o risco émuito importante, porque não parece que o SARS-CoV-2 ira¡ desaparecer totalmente. Mesmo que todos sejam vacinados, e espero que sim, vacinas diferentes podem funcionar melhor contra algumas variantes do que outras, e assim por diante. Portanto, ainda havera¡ algum risco. Aprender como quantificar esse risco, para que as pessoas possam coloca¡-lo em perspectiva e decidir se estãodispostas a aceita¡-lo, éum primeiro passo muito importante para voltarmos a  vida normal. Afinal, já vivemos confortavelmente com todos os outros riscos, como quando entramos no carro e dirigimos.

As pessoas tendem a ter mais medo de morrer em um acidente de avia£o do que em uma piscina. Mas temos muito mais probabilidade, estatisticamente, de morrer em uma piscina. Entender o risco écrítico para fazer escolhas informadas, mas os humanos são notoriamente ruins em colocar os riscos na perspectiva adequada.

Um dos principais pesquisadores que trabalham na quantificação do risco associado a  transmissão do aerossol COVID éJose-Luis Jimenez. Ele fez pa³s-doutorado na Caltech com John Seinfeld [Louis E. Nohl Professor de Engenharia Quí­mica] estudando aerossãois e poluição do ar; agora ele estãoem CU Boulder. Ele construiu esta planilha online que permite que vocêdigite o tamanho da sala, quanto boa éa ventilação, quantas pessoas estãola¡, e assim por diante, e ela sai com números reais, como um em mil ou um em um milha£o , quantificando o risco de ser infectado. Ainda existem grandes incertezas, principalmente quantaspartículas infecciosas cada pessoa doente emite, mas mesmo números de ordem de magnitude são aºteis para a tomada de decisaµes. Um em um milha£o écomo entrar em um avia£o; um em mil émais arriscado do que dirigir embriagado.

Ainda estamos estudando a questãode como usar melhor essas ferramentas de avaliação de risco na Caltech. Por um lado, acho que a percepção da maioria das pessoas sobre o risco de transmissão de COVID (enquanto trabalhava nos laboratórios da Caltech) émuito pior do que a realidade. Por outro lado, ainda existem grandes incertezas nesses ca¡lculos que não queremos dar a ninguanãm uma falsa sensação de segurança. Espero que esses modelos melhorem com o tempo, a  medida que os epidemiologistas coletam mais dados sobre a transmissão, portanto, fique atento.

O pessoal de instalações que auxilia no esfora§o de teste inclui Jose Manzo (teste), Frank Gutierrez (teste), Dario De La Rosa (teste), Sal Escobar (supervisor de loja HVAC), Javier Valencia (lider da loja HVAC), Modesto McQueen (teste) , Leticia Marquez (programação), Francesca Martin (avaliação de dados), Rene Harris (diretor de meca¢nica, elanãtrica e hidra¡ulica) e Chris McAlary (diretor saªnior de operações de instalações).