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Notizie
17.03.2023
L’aria interna è piena di influenza e virus COVID. Riusciranno i paesi a ripulirla?
traduzione originale articolo di Nature del 7 marzo 2023

L’attuale pandemia ha focalizzato l’attenzione sull’importanza di un’aria interna sana e potrebbe stimolare miglioramenti duraturi dell’aria che respiriamo.

 

Persone che fanno festa nel night club di Bruxelles Louise Gallery Event Hall, Belgio. Le discoteche e altri spazi interni in Belgio pubblicheranno presto informazioni sulla qualità dell’aria. Credit: Christophe Ketels/Alamy

 

I bar in Belgio a luglio potrebbero essere tra i posti più salutari dove bere qualcosa. In luglio entra in vigore una nuova legge, che impone ai luoghi pubblici di soddisfare gli obiettivi di qualità dell’aria e visualizzare misurazioni in tempo reale delle concentrazioni di anidride carbonica, un indicatore della quantità di aria pulita immessa.

I consumatori in Belgio riceveranno ancora più informazioni nel 2025, quando palestre, ristoranti e spazi di lavoro al chiuso dovranno tutti mostrare valutazioni sulla qualità dell’aria fornite attraverso un sistema di certificazione. In caso di futura pandemia, il sistema di valutazione del Belgio potrebbe determinare se una sede è chiusa o meno.

La legge, emanata nel luglio 2022, è la più ambiziosa di una serie di misure che i paesi hanno adottato sulla scia della pandemia di COVID-19 per rendere gli spazi interni più sicuri di fronte a malattie infettive causate da virus come SARS-CoV-2 ed influenza.

Nel marzo 2022, il governo degli Stati Uniti ha lanciato una Clean Air in Buildings Challenge per spronare i proprietari e gli operatori degli edifici a migliorare la ventilazione e la qualità dell’aria interna. Nell’ottobre dello scorso anno, lo stato della California ha approvato una legge che impone a tutti gli edifici scolastici di fornire aria interna pulita. E a dicembre, la Casa Bianca ha annunciato che tutti gli edifici federali – circa 1.500 in totale – avrebbero soddisfatto i requisiti minimi di sicurezza dell’aria. Sempre a dicembre, l’American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) – un ente del settore impianti le cui raccomandazioni sono adottate in legge attraverso i regolamenti edilizi locali negli Stati Uniti ed altri – ha annunciato che avrebbe sviluppato standard che prendessero in considerazione il rischio di infezione entro giugno 2023.

Lo scorso giugno, le principali associazioni di ingegneria del Regno Unito hanno pubblicato un rapporto, commissionato dal governo, che chiedeva l’applicazione di regolamenti sull’aria pulita per rendere gli edifici sicuri per tutta la loro vita (vedi go.nature.com/3kgsmjt). Anche altri paesi stanno adottando misure, ad esempio installando monitor della qualità dell’aria nelle aule.

Gli specialisti della qualità dell’aria interna sono incoraggiati dalla prospettiva che la pandemia possa apportare miglioramenti duraturi all’aria che respiriamo al chiuso. Il virus SARS-CoV-2 che causa il COVID-19 si diffonde principalmente negli ambienti chiusi, così come i patogeni che portano ad altre malattie infettive, come la varicella, il morbillo, la tubercolosi e l’influenza stagionale.

‘Non c’è mai stata, nella storia, così tanta azione sulla qualità dell’aria interna’, afferma Lidia Morawska, scienziata di aerosol presso la Queensland University of Technology di Brisbane, in Australia.

Ma ci attendono enormi sfide, in particolare per il patrimonio esistente di scuole, edifici per uffici e altri luoghi pubblici. Adattarli con la tecnologia per fornire aria pulita a livelli sufficienti sarà un’impresa immensa e costosa, affermano gli esperti in questo campo. Ma, sostengono, i benefici supererebbero i costi. Secondo una stima, le epidemie influenzali pandemiche e stagionali costano al Regno Unito in media 23 miliardi di sterline (27 miliardi di dollari USA) all’anno (vedi “The High Cost of Outbreaks”) ed il paese potrebbe risparmiare 174 miliardi di sterline in 60 anni periodo migliorando la ventilazione negli edifici (vedi go.nature.com/3ktumeg).

 

 

Rendere gli spazi interni al sicuro dalle infezioni potrebbe anche ridurre l’esposizione a sostanze inquinanti come il particolato fine del fumo, degli incendi e della cucina, i composti organici volatili emessi dai mobili ed anche le muffe ed il polline che causano allergie. Ma potrebbe anche aumentare i costi energetici e contribuire alle emissioni di gas serra.

I ricercatori stanno ancora lavorando per definire il modo migliore per ventilare gli spazi interni per prevenire la diffusione delle infezioni e quali tecnologie alternative potrebbero sostituire o migliorare i sistemi di ventilazione meccanica. Ma molti dicono che si sa già abbastanza per iniziare a chiedere spazi interni più sicuri.

È una corsa contro il tempo. Mentre la preoccupazione per il COVID-19 diminuisce, gli esperti si chiedono quanti progressi faranno i paesi prima della prossima grande epidemia di una malattia infettiva trasmessa per via aerea.

Ridurre le infezioni

Quando il COVID-19 ha raggiunto lo stato di pandemia all’inizio del 2020, i funzionari sanitari non hanno prestato molta attenzione ai rischi dell’aria interna. Inizialmente, l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) ha respinto il ruolo della trasmissione aerea e si è concentrata, erroneamente, sulla trasmissione attraverso superfici contaminate. Ma anche quando le autorità sanitarie pubbliche hanno iniziato a raccomandare una migliore ventilazione come mezzo per prevenire l’infezione, hanno offerto solo indicazioni vaghe. Le autorità hanno detto alle persone di aprire le finestre e far entrare quanta più aria esterna possibile con sistemi di ventilazione meccanica, senza fornire numeri specifici.

Tali consigli hanno seminato confusione, afferma Joseph Allen, un igienista edile presso l’Harvard T.H. Chan School of Public Health di Boston, Massachusetts. ‘Non puoi dire alle persone di immettere più aria esterna senza indicare quanto’, dice.

Allen è stato uno dei primi a dare un valore a quanta ventilazione le persone dovrebbero ottenere. Nel giugno 2020, lui e i suoi colleghi hanno raccomandato alle scuole che vogliono riaprire i battenti dopo la chiusura di fornire da quattro a sei cambi d’aria all’ora nelle loro classi1, cambi in cui viene sostituito l’intero volume d’aria nella stanza. Ciò equivale a una velocità di ventilazione di 10-14 litri al secondo per persona. Tuttavia, la maggior parte delle scuole stava ottenendo risultati molto inferiori. Uno studio sulle aule della California, ad esempio, ha rilevato che la maggior parte non è riuscita a raggiungere quel livello di ventilazione2. L’OMS ha pubblicato le proprie linee guida nel marzo 2021, raccomandando un tasso di ventilazione di 10 litri al secondo per persona al di fuori delle strutture sanitarie.

In teoria, la pandemia ha fornito l’opportunità perfetta per raccogliere dati del mondo reale per vedere se i bassi tassi di ventilazione erano associati a focolai e per testare diversi tassi di ventilazione per vedere quali hanno portato a tassi di infezione ridotti. Ma i funzionari sanitari hanno preso in considerazione solo raramente la ventilazione durante le indagini sui principali focolai di COVID-19. Yuguo Li, un ingegnere meccanico presso l’Università di Hong Kong, stima che meno di dieci indagini abbiano misurato i tassi di ventilazione nei luoghi in cui si sono verificati focolai, perché la trasmissione aerea non era focalizzata sulle persone.

Invece, i ricercatori hanno cercato di ottenere indizi attraverso studi osservazionali. Morawska è stata coinvolta in uno studio che ha esaminato 10.000 aule scolastiche nelle Marche, in Italia. Nelle 316 aule dotate di ventilazione meccanica con tassi di 1,4-14 litri al secondo per persona, il rischio di infezione degli studenti è stato ridotto di almeno il 74% in un periodo di 4 mesi alla fine del 2021, rispetto a quello degli studenti nelle aule che facevano affidamento all’apertura delle finestre per la ventilazione. Questo gruppo in genere riceveva meno di 1 litro al secondo a persona. Quando i tassi di ventilazione erano di almeno 10 litri al secondo per studente, il rischio di infezione era inferiore dell’80%3. Le prove stanno crescendo anche su altre tecnologie che rimuovono le particelle infettive dall’aria. Uno studio4 ha esplorato l’efficacia di due purificatori d’aria dotati di filtri HEPA (High Efficiency Particulate Absorbing), collocati in una sala conferenze di 54 metri quadrati con un manichino che generava particelle di aerosol simili a quelle che trasmettono il SARS-CoV-2. Gli addetti alle pulizie hanno ridotto del 65% l’esposizione all’aerosol di tre partecipanti fittizi. Di poso inferiore alla riduzione del 72% ottenuta mascherando tutti i partecipanti fittizi4.

Un altro studio, condotto dall’ingegnere civile Bert Blocken presso l’Università Cattolica di Lovanio (KU Leuven) in Belgio, ha rilevato che la ventilazione combinata con la purificazione dell’aria, equivalente a 6 cambi d’aria all’ora in totale, ha ridotto le concentrazioni di aerosol espirato in una palestra a 5-10 % di quello che sarebbero stati senza queste misure5. Tale concentrazione riduce sostanzialmente il rischio di infezione, afferma Blocken. Blocken aggiunge che i purificatori d’aria sono una tecnologia sottovalutata che potrebbe essere prontamente implementata in edifici che non dispongono di sistemi di ventilazione meccanica in grado di fornire aria pulita a sufficienza o dove il funzionamento di tali sistemi consumerebbe troppa energia. Lo stato di Victoria in Australia ha adottato questo approccio, distribuendo depuratori d’aria portatili a tutte le sue 110.000 classi nel 2022.

Lo scorso novembre, la Task Force on Safe Work, Safe School, and Safe Travel della Commissione COVID-19 di Lancet, presieduta da Allen, ha pubblicato linee guida concrete per i tassi di fornitura di aria pulita – utilizzando ventilazione, filtrazione dell’aria o altri mezzi – per ridurre le infezioni trasmesse per via aerea6. Per ottenere quella che il rapporto descrive come la ‘migliore’ qualità dell’aria, raccomanda più di 6 cambi d’aria all’ora, o 14 litri al secondo per persona (vedi ‘Quanta aria pulita è sufficiente?’).

Quanta aria pulita è sufficiente?

Una task force di ricercatori ha proposto tassi di ventilazione per gli edifici utilizzando diverse metriche*, con l’obiettivo di ridurre i rischi di trasmissione di malattie respiratorie trasmesse per via aerea.

*Non mostrato: portate volumetriche per superficie.

 

Limiti legali

I requisiti di ventilazione possono essere complicati, perché cambiano a seconda di quanto è grande lo spazio, quante persone ci sono dentro e quanto sono attive. Quindi alcuni ricercatori sostengono di utilizzare una scorciatoia: impostare le concentrazioni massime di anidride carbonica. La CO2 è spesso utilizzata come misura sostitutiva per la ventilazione e la qualità dell’aria interna7. Poiché le persone espirano CO2 mentre respirano, i livelli del gas possono aumentare se uno spazio è affollato o se la ventilazione è insufficiente per sostituire l’aria espirata, che potrebbe contenere virus infettivi, con aria pulita.

Fino al 1999, gli standard ASHRAE includevano un limite raccomandato per la CO2 di 1.000 parti per milione (ppm). A questa concentrazione, secondo una ricerca condotta negli anni ’30, la percezione dell’odore corporeo da parte degli occupanti sarebbe mantenuta a un livello accettabile. Da allora, la ricerca ha dimostrato che quando le concentrazioni superano le 1.000 ppm, la CO2 può causare sonnolenza e può compromettere le prestazioni cognitive nei compiti decisionali e di risoluzione dei problemi8.

Un piccolo studio pubblicato nel settembre 2022 – e ancora da sottoporre a revisione paritaria – ha collegato direttamente i livelli di CO2 con quelli dei patogeni infettivi. Gli autori hanno testato campioni di aria in asili nido, scuole, università e case di cura per la presenza di agenti patogeni respiratori. Le stanze con livelli più elevati di CO2 erano associate a livelli più elevati di agenti patogeni respiratori9.

Nell’agosto 2021, il governo del Regno Unito ha iniziato a distribuire sensori di CO2 a tutte le aule scolastiche in modo che gli insegnanti potessero utilizzare i dispositivi per decidere quando aprire le finestre o aumentare la ventilazione. Schemi simili sono stati implementati in Europa, negli Stati Uniti e altrove, sebbene nessuno sia stato ancora valutato per la sua capacità di ridurre i tassi di infezione.

Un indicatore luminoso verde mostra che i livelli di anidride carbonica indoor sono sicuri in una sala conferenze dell’Università di Duisberg-Essen, Germania.
Credit: dpa picture alliance /Alamy 

 

Affidarsi alle letture di CO2 presenta tuttavia degli svantaggi. Le concentrazioni possono aumentare anche quando il rischio di infezione rimane basso, come quando si utilizzano depuratori d’aria portatili, che non rimuovono la CO2 dall’aria, o durante la cottura. La CO2 è utile, afferma il chimico Nicola Carslaw dell’Università di York, nel Regno Unito, che studia gli inquinanti dell’aria interna, ‘ma sicuramente non è tutto’.

Nonostante questi problemi, Morawska afferma che i monitor di CO2 dovrebbero essere ampiamente utilizzati come uno strumento economico e facilmente disponibile che potrebbe essere installato in ogni spazio interno, proprio come i rilevatori di fumo. Ma la visualizzazione delle letture di CO2 da sola non è sufficiente, aggiunge, perché pone l’onere sugli occupanti della stanza di monitorare la qualità dell’aria e decidere cosa fare se le letture sono elevate. Morawska vorrebbe anche vedere leggi che impongano i livelli massimi di CO2 consentiti negli edifici pubblici, in modo che la responsabilità sia rimessa sugli operatori edili e sulle autorità di regolamentazione del governo. Alcuni governi si sono già attivati. L’anno scorso, Morawska e il suo collega Wei Huang della Peking University di Pechino hanno esaminato le leggi sulla qualità dell’aria in più di 100 paesi. Solo 12 avevano standard nazionali per la qualità dell’aria interna che specificavano i limiti di soglia per gli inquinanti. E solo 8 di questi, tra cui Cina, Corea del Sud, India, Polonia e Ungheria, fissano limiti per la concentrazione di CO2, la maggior parte tra 800 ppm e 1.000 ppm10.

Il Giappone ha una legge per regolamentare la qualità dell’aria interna dal 1970, che impone agli edifici di non superare le concentrazioni di CO2 indoor di 1.000 ppm. La legge richiede che i gestori degli edifici valutino la qualità dell’aria ogni due mesi, riferiscano i risultati al governo e stabiliscano piani di risanamento se la qualità dell’aria non soddisfa gli standard. Ma quasi il 30% degli edifici ha superato il limite di CO2 nel 2017, secondo un rapporto del 202011.

Tuttavia, le leggi giapponesi funzionano, afferma Kazukiyo Kumagai, ingegnere di sanità pubblica presso il Dipartimento della salute della California a Richmond. ‘Il Giappone è in condizioni migliori’ rispetto agli Stati Uniti quando si tratta di qualità dell’aria interna, afferma. L’adozione di un approccio in stile giapponese di monitoraggio e reporting regolari potrebbe funzionare altrove, aggiunge.

I limiti legali potrebbero diventare più comuni. La nuova legge belga, ad esempio, entra in vigore nel luglio di quest’anno e prevede che i locali pubblici arieggino ad un tasso di ventilazione di 40 metri cubi all’ora in modo che la CO2 non superi i 900 ppm. Se si utilizza la filtrazione dell’aria, un tasso di ventilazione inferiore di 25 metri cubi ora è sufficiente e la CO2 può raggiungere un livello massimo di 1.200 ppm.

Legiferare sulla qualità dell’aria interna è ‘complicato’, afferma Catherine Noakes, ingegnere meccanico dell’Università di Leeds, nel Regno Unito, che ha contribuito al rapporto di quel paese sugli edifici resistenti alle infezioni. ‘Una delle sfide con l’aria interna’, dice, ‘è chi la possiede?’ La responsabilità può essere distribuita tra i dipartimenti e le agenzie governative, a seconda di come viene utilizzato l’edificio. L’aria interna di una scuola potrebbe essere di competenza del dipartimento dell’istruzione, mentre gli edifici per uffici potrebbero essere regolati da un’agenzia per la salute e la sicurezza sul lavoro.

Questa è la situazione negli Stati Uniti, dove attualmente nessuna agenzia ha l’autorità per regolare l’aria interna, afferma Andrew Persily, ingegnere meccanico presso il National Institute of Standards and Technology di Gaithersburg, nel Maryland. Anche in Belgio la nuova legge nazionale non riguarda le scuole, che sono di competenza dei governi regionali. Ed in Giappone, una legge separata per gli edifici scolastici specifica un limite di CO2 più elevato di 1.500 ppm, un livello che molti considerano troppo alto.

Stabilire gli standard

In assenza di leggi nazionali, le associazioni professionali che fissano standard di qualità dell’aria stanno iniziando ad agire. Quando l’ASHRAE pubblicherà il suo standard di mitigazione delle infezioni a giugno, si spera che questi obiettivi raccomandati vengano adottati nei regolamenti edilizi locali che i nuovi edifici devono rispettare.

‘Ci siamo sempre occupati della qualità dell’aria interna, ma non specificamente per la mitigazione dei patogeni’, afferma l’ingegnere Ginger Scoggins, presidente eletto di ASHRAE, che ha sede nella Carolina del Nord. ASHRAE potrebbe affrontare qualche resistenza. Scoggins afferma che quando l’associazione ha apportato una precedente modifica per aumentare il fabbisogno di ventilazione da 5 piedi cubi al minuto a 15 (da 2,4 litri al secondo a 7,1 litri al secondo), molte persone nelle zone calde degli Stati Uniti avevano protestato per il conseguente aumento dei costi energetici dell’aria condizionata. Il suo consiglio scolastico locale ha approvato una sentenza secondo cui le sue aule dovevano solo arrivare a 7,5.

Anche se gli standard ASHRAE non vengono applicati, faranno la differenza, afferma Allen. Oltre a influenzare il modo in cui vengono costruiti gli edifici, gli standard ASHRAE più rigorosi inviano un segnale forte agli edifici più vecchi in merito al come raggiungere il livello gold standard per la qualità dell’aria interna.

Si potrebbe fare uno studio economico relativo al miglioramento dell’aria interna, afferma Noakes. L’analisi costi-benefici condotta per il rapporto del Regno Unito ha rilevato che il paese potrebbe risparmiare 3 miliardi di sterline all’anno in un periodo di 60 anni migliorando la ventilazione.

I ricercatori affermano che ci vorrà del tempo per ridurre i rischi di infezione all’interno degli edifici. ‘Stiamo guardando a 30 anni’, afferma Morawska. ‘Ma stiamo parlando del futuro della nostra società’.

Nature 615, 206-208 (2023)

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-00642-9

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