Filter und UV-Licht gegen Schadstoffe: Zeit für eine Luftveränderung
Schlechte Raumluft lässt Menschen öfter krank werden und unkonzentrierter arbeiten. Hat die Coronapandemie geholfen, das Problem endlich anzugehen?
Inhaltsverzeichnis
E s ist ein Aufruf zum Protest. „Ich wünschte, dass es Eltern gäbe, die sagen: Ich schicke mein Kind nicht auf diese Schulen, solange die Luftqualität dort auf der Teststufe ‚schrecklich‘ steht.“
Dieser Satz stammt aus keiner Coronadebatte, sondern aus dem Jahr 1859, von Florence Nightingale, der Pionierin der britischen Krankenpflege. Die wusste nicht nur, wie schädlich schlechte Luft ist. Sie träumte auch von Maßnahmen wie Messgeräten oder Häusern, die nach dem Prinzip guter Belüftung gebaut werden. Heute, 150 Jahre später, sind all diese technischen Voraussetzungen längst da. Aber das unsichtbare Problem ist trotzdem nicht weg.
Mit Corona wurde Luft plötzlich sehr wichtig. Genauer gesagt: Innenraumluft. Die Pandemie ließ uns Fenster öffnen und Treffen nach draußen verlagern. Deutschland schien der Herausforderung mit seinen Kulturtechniken „Stoßlüften“ und „Fenster auf Kipp“ sogar außerordentlich gut gewachsen.
Allerdings blieb es vielerorts beim offenen Fenster. Statt langfristigen Konzepten gab es frierende Schulkinder und anschließend den verständlichen Wunsch, das alles schnell zu vergessen. Dabei wäre eine Luftveränderung immer noch nötig. Denn was wir einatmen, sollte dringend besser werden.
Da sind zum Beispiel die vielen Krankheitserreger, die uns in Tröpfchen oder Aerosolen um die Ohren fliegen. Das Robert-Koch-Institut schätzte, dass sich im geballten Infektionsgeschehen dieses Winters zeitweise 8,9 Millionen Menschen gleichzeitig mit Atemwegserkrankungen angesteckt hatten.
Soldaten kriegen Schnupfen
Wenn mehr als ein Zehntel der Bevölkerung flachliegt, wird Arbeit nicht erledigt und Kitagruppen bleiben geschlossen. Das Institut für Weltwirtschaft schätzt die Kosten solcher Ausfälle in Deutschland auf bis zu 42 Milliarden Euro innerhalb eines Jahres. Dazu kommen die allgemeine Erschöpfung und die Frage, ob das jetzt wirklich jedes Jahr so weitergeht.
Tatsächlich ist die Art unseres heutigen Zusammenlebens für Atemwegserkrankungen ein ziemliches Fest. Nicht nur, weil wir große Teile unserer Zeit in Gebäuden verbringen, sondern wohl auch, weil es in ihnen weniger zieht. Das stellte in den 1980er Jahren zum Beispiel das amerikanische Militär fest, als es neue Kasernen baute und die Rekrut*innen plötzlich ständig krank wurden. „Dicht versiegelte Gebäude mit geschlossenem Lüftungssystem“, bemerkte man, „erhöhen das Risiko für Atemwegserkrankungen.“
Seitdem haben unterschiedliche Studien den Zusammenhang zwischen mangelnder Belüftung und Krankheitsausfällen immer wieder bestätigt: unter Werksarbeitern von Polaroid, in dänischen Kitas oder kalifornischen Schulen.
Das nächste Problem mit schlecht gelüfteten Räumen ist, dass die CO2-Konzentration – gemessen in parts per million, also Teile pro einer Million Luftmolekülen – durch die ausgeatmete Luft dort ziemlich schnell ansteigt. Sie sollte in Räumen unter 1000 ppm liegen, das gilt auch im Arbeitsrecht als Richtwert, und während Krankheitswellen ruhig unter 800 ppm.
In Schulen haben Forschende Werte weit jenseits der 4.000 ppm gemessen. Schon bei 2.500 ppm fiel Versuchspersonen komplexe Problemlösung deutlich schwerer. Dabei geht es nicht nur um CO2 an sich, sondern die Konzentration steht als Anzeiger für all die anderen organische Stoffe, die wir auch ausatmen. In Kombination führt beides zu Kopfschmerzen, Müdigkeit und langsamem Denken.
Eine ganze Reihe von Studien zeigt, dass die Leistung von Schüler*innen bei schlechter Luftqualität abnimmt. Forscher*innen vergleichen den Effekt mit dem eines ausgefallenen Frühstücks. Der Zusammenhang gilt aber auch bei Erwachsenen. In einer Studie mit Büroangestellten schickte man ihnen regelmäßig kognitive Tests aufs Handy. Die Testpersonen wurden deutlich langsamer, wenn Feinstaub- und CO2-Werte anstiegen. Auch Schachprofis machen dann mehr Fehler.
Natürlich gibt es neben Kohlendioxid noch echte Luftverschmutzer. 99 Prozent der Menschheit atmen ungesunde Stoffe ein, sagt die WHO. Geschätzt sterben pro Jahr 500.000 Menschen in der EU frühzeitig daran, weltweit sogar sechs bis sieben Millionen. Ungefähr die Hälfte dieser Todesfälle werden der Innenraumverschmutzung zugerechnet. Durch Feinstaub, Ozon, Schwefel- und Stickstoffdioxid. Durch offenes Feuer, Kamine und Gasherde. Durch Schimmel und feuchte Wände. Indem Straßenschmutz durchs Fenster kommt. Oder auch durch Drucker, Holzwerkstoffe, Baumaterialien, Reinigungsmittel und vieles andere, was Schadstoffe ausdünstet.
Feinstaub bis zum Couchtisch
Auch diese Probleme werden durch Modernisierung nicht unbedingt besser. Neue oder renovierte Gebäude sind tendenziell stärker durch sogenannte flüchtige organische Verbindungen belastet. Büros mit Glasfassade machen das Lüften schwer. Und der Trend zur Wohnküche lässt uns die extra hohe Feinstaubbelastung der Küche bis an den Couchtisch verbreiten.
Im Englischen spricht man auch vom „Sick Building Syndrom“, wenn der längere Aufenthalt in Häusern oder Büros krank macht. Zu den Symptomen gehören Irritationen in Auge, Nase, Mund und Haut, Müdigkeit, Kopfschmerzen, Konzentrationsschwierigkeiten – und Anfälligkeit für Atemwegserkrankungen. Die langfristigen Folgen schlechter Luft beinhalten Asthma, Krebs oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen und reichen von Frühgeburten bis zu früherer Demenz. Neben unzähligen Lebensjahren kostet das weltweit jährlich mehrere Billionen Dollar – an verlorener Arbeitszeit und Gesundheitskosten.
Wenn es so klar ist, dass wir mit besserer Raumluft gesünder als auch produktiver sein könnten – warum tut sich nicht schneller was? Und hat zumindest Corona einen Anschub gegeben?
Innenraumluft wird so routiniert übersehen, dass zu Beginn der Pandemie selbst die Wissenschaftskommunikation Zeit brauchte, um ihre Aufmerksamkeit darauf zu fokussieren. Stattdessen drehten sich die ersten Empfehlungen um Händewaschen und Desinfektion.
Doch noch 2020 explodierten dann die Suchanfragen nach Luftfiltern und in der medizinischen Datenbank Pubmed verdoppelte sich zeitweise die Zahl der Artikel zum Thema Belüftung. Die WHO verschärfte nach 16 Jahren ihre Empfehlungen für Raumluftqualität, gefolgt von den einflussreichen amerikanischen und europäischen Heizungsbaugesellschaften. US-Präsident Joe Biden versprach Hunderte Milliarden und Luftqualitätsstandards für 1.500 öffentliche Gebäude. Es formierten sich Elterninitiativen, die das forderten, was Florence Nightingale vorschwebte: bessere Luftqualität in Schulen! In vielen Ländern der Welt wurde in Filter und Lüftungen investiert. Deutschland gab über eine Milliarde Euro für fest verbaute Lüftungsanlagen an Schulen und Kitas aus.
Teile einer Bundesförderung für mobile Luftreiniger wurden hingegen nie abgerufen. Und in vielen Büros scheinen die Luftfilter mittlerweile ungenutzt in der Ecke zu stehen. Nachdem der Landtag von Nordrhein-Westfalen 2021 stolz die Anschaffung von 41 Luftfilteranlagen verkündete, antwortete er zwei Jahre später auf eine Anfrage hin, dass keine Luftfilter mehr im Einsatz sind.
Offenbar verbinden wir Filter assoziativ mit immerwährenden Lockdowns, ausgefallenen Weihnachtsmärkten und anderen Maßnahmen, von denen viele hoffen, dass sie nie wiederkommen. Dabei könnten sie stattdessen als Systemaufrüstung verstanden werden, von der wir im Idealfall fast so wenig bemerken wie von der Filteranlage unseres Trinkwassers.
Ein Weg dahin könnten gesetzliche Vorgaben sein. In Belgiens Bars traten im vergangenen Sommer die europaweit ambitioniertesten Regelungen in Kraft. Dort sind jetzt unter anderem CO2-Höchstwerte vorgeschrieben. Südkorea und Japan haben längst Luftqualitätsrichtlinien. Erhebungen zufolge halten sich 80 Prozent der japanischen Unternehmen daran. In Peru erleichterte das höchste Gericht im September Angestellten, ihre Arbeitgeber für schlechten Infektionsschutz zu verklagen, und bezog sich auf die WHO-Richtlinien für Luftqualität.
2023 richtete die europäische Division der WHO ihre erste Welt-Innenraumluft-Konferenz aus, eröffnet wurde sie mit den Worten: „Wenn wir in den letzten Jahren nicht gelernt haben, welche Bedeutung die Luft, die wir atmen, für jeden Teil unseres Lebens hat, dann hätten wir eine echte Chance verpasst, die Welt vorwärtszubewegen.“
In Ansätzen ist eine weltweite Verbesserung also durchaus vorhanden – nur fast so schlecht sichtbar wie der Schmutz in unserer Luft.
Ein älteres Beispiel für stille Erfolgsgeschichten für saubere Luft sind EU-weite Regelungen zum Umgang mit krebserregenden Stoffen. Solche Vorgaben haben etwa geholfen den Gebrauch von giftigem Formaldehyd zurückzudrängen, das Möbel ausdünsten, wenn es beim Bau genutzt wird. Eine Umstellung, die uns weitaus gesünder macht, ohne dass wir im Alltag je darüber nachdenken.
Die Aerosolforscherin Lidia Morawska ist der Frage nach dem Fortschritt beim Thema Luftqualität empirisch nachgegangen. Sie selbst hat an den WHO-Richtlinien zum Thema mitgewirkt und wurde 2021 vom Time Magazine zu einer der einflussreichsten Personen des Jahres gewählt. Vor Kurzem hat Morawska die Luftqualitätsstandards von 100 Ländern verglichen. Ihr Fazit: „Nie in unserer ganzen Geschichte gab es so viel Bewegung für bessere Luftqualität wie jetzt.“
Wenn wir den Schmutz in der Raumluft sehen könnten, würden wir ihn wegwischen. Wie das ginge? Wir stellen im Folgenden Wege vor, wie die Luft rein wird.
Messen und Vermeiden
Der erste Schritt, ein Problem zu lösen, ist zu wissen, dass man es hat. Dafür sorgen CO2-Messgeräte, idealerweise mit Alarm und weit sichtbarem Display. Mit der Hosentaschenvariante kann man auch unterwegs messen, zum Beispiel bei Veranstaltungen. In Belgien sind CO2-Displays etwa in Cafés Pflicht.
Der zweite Schritt, ein Problem zu lösen, ist seine Ursachen zu bekämpfen. Vor Schmutz durch Verkehr schützen Schüler*innen zum Beispiel Pflanzenbarrieren um die Schulhöfe, Abgasvorschriften oder autofreier Schultransport. Auch kleinere Klassen und größere Räume sind Maßnahmen für bessere Luft, genauso wie Gebäudepläne, die Belüftung mitdenken. Masken im Wartezimmer halten unsere Viren von anderen fern. Homeoffice auch. Pflanzen – am besten pollenarme – können helfen, Schadstoffe zu filtern: Aloe Vera, Efeu und Ficus etwa.
Lüften und Filtern
Feste Lüftungsanlagen in Gebäuden sind gerade für Schulen, Kitas und Büros die sinnvollste Lösung. Denn generell gilt: Nur durch Luftzug lässt sich das CO2-Level senken. Da, wo sich fest verbaute Anlagen nicht installieren lassen, können portable Filter stehen, die eingesaugte Luft gesäubert wieder auspusten. Sie filtern immerhin Schadstoffe und Viren.
Dabei gibt es unterschiedliche Techniken. Die handelsübliche Variante, die auch in Studien gut abschneidet, setzt auf ein engmaschiges Fasernetz, den sogenannten HEPA-Filter, der auch viele Aerosole einfängt. Dies geschieht oft zusammen mit einem Aktivkohlefilter, der zusätzlich noch organische Verbindungen, Stickoxide und auch Gerüche bindet. In Kombination bekämpfen die Filter unter anderem auch Staub, Milben, Zigarettenrauch und Pollen.
Luftfilter wie die Testsieger der Stiftung Warentest liegen im Preisbereich um die 200 Euro. Für Bastler*innen gibt es online Marke-Eigenbau-Anleitungen. Diese selbstkonstruierten Geräte passen sich zwar nicht so flexibel, leise und energieeffizient ans Raumklima an, sind aber dank ihres großen Luftflusses zum Teil schneller als die teuren Geräte. Wer Geräusche vermeiden will, kann sich auch einfach einen zweiten Filter in die andere Hälfte des Büros stellen – zwei mittelstark arbeitende Maschinen funktionieren so gut wie eine im Vollbetrieb.
Bei alldem gibt es positive Nebenwirkungen: Als in Los Angeles 2015 ein Gasleck Schulen in Alarmbereitschaft versetzte, lieferten die Verantwortlichen vorsorglich 1.756 Luftfilter aus. Die Gasbelastung stellte sich später als marginal heraus. Doch verbesserten sich mit den Luftfiltern die Testergebnisse in Mathe und Englisch in einem Ausmaß, das sonst etwa von der Verkleinerung von Klassen bekannt ist. Und in einem Experiment, in dem Forschende Büro-Luftfilter unmerklich ein- und ausschalteten, verbesserte sich mit der Luftqualität auch die Geschwindigkeit der richtigen Testantworten.
Die vielleicht massivste Korrelationsstudie zu positiven gesundheitlichen Langzeitfolgen von Luftfiltern kommt aus Japan. Sie untersucht die Entwicklungsschritte von über 80.000 Kleinkindern. Dabei fanden die Forschenden einen positiven Zusammenhang zwischen Luftfiltergebrauch in der Schwangerschaft und kindlichen Entwicklungsschritten. Die Ergebnisse hielten auch stand, wenn sie andere sozioökonomische Faktoren miteinbezogen, und wurden in anderen Studien bestätigt.
Inwiefern portable Luftfilter akute Krankheitswellen stoppen könnten, wird noch untersucht. Bekannt ist, dass Luftfilter Viren schlucken. Große Geräte konnten selbst Corona-Krankenstationen fast vollständig von Viren befreien – und dazu noch von einer Reihe von Pilzen und Bakterien. Damit könnten sie auch die Aufenthaltsdauer auf den Stationen verkürzen, legt eine andere Studie nahe. Hoffnung, dass sich dadurch auch das Krankheitsgeschehen reduzieren lässt, machen die im vergangenen Jahr auf der WHO-Innenluft-Konferenz vorgestellten ersten Ergebnisse der sogenannten Class-Act-Studie. Dafür wurden 30 Schulen untersucht. In Schulen mit portablen Luftfiltern gingen die Krankheitsfälle um 20 Prozent zurück.
Mit UV-Licht bestrahlen
Kurzwelliges ultraviolettes Licht – UV-C-Licht – wird in OP-Sälen seit Langem zur Desinfektion eingesetzt und schaltet dabei praktischerweise auch Krankheitserreger aus, die gegen Reinigungsmittel Resistenzen entwickelt haben. Es ist allerdings auch schädlich für Haut und Augen, kann also nur benutzt werden, wenn niemand anwesend ist oder die Anwesenden Schutzkleidung tragen.
Dass man Menschen diese Art von Vorsicht im Alltag nicht zutrauen kann, hat vor Kurzem eine Digital-Investitionskonferenz bewiesen, die ihre Teilnehmenden im Hongkonger Konferenzcenter aus Versehen den ganzen Abend mit UV-C-Lampen bestrahlte. „Die meisten Geschädigten haben ihre Augenfunktion inzwischen wieder“, meldete sie wenig später.
Eine Möglichkeit, das Problem zu umgehen, ist, die UV-C-Strahlen so einzusetzen, dass sie nur im oberen Raumbereich parallel zur Decke strahlen und die Luft per Zirkulation immer wieder durch diesen Bereich zu leiten. Eine noch elegantere Lösung ist eine neue Art des UV-C-Lichts: Fern-UV-C tötet ebenso Viren, ist allerdings so kurzwellig, dass es dabei vermutlich weder durch unsere äußeren Hautschichten dringt, noch durch die Tränenflüssigkeit der Augen.
Mehrere Studien laufen, um die Unschädlichkeit des Fern-UV-C-Lichts für Menschen zu beweisen. Eine findet nur bei direkter Bestrahlung in der höchsten Dosis eine leichte Rötung. In zwei weiteren wurden über ein Jahr haarlose Ratten oder Behandelnde einer Augenarztpraxis mit Fern-UV-C-Licht beschienen und dabei keine Haut- beziehungsweise Augenveränderungen bemerkt – dafür erwiesen sich die Oberflächen der Praxis als angenehm keimfrei.
Zuletzt wurden unter wissenschaftlicher Begleitung und mit allgemeinem Einverständnis mehrere Fern-UV-C-Lichter in kanadischen Seniorenheimen angebracht. „Wenn wir die Technik schon fünf Jahre vor der Coronakrise gehabt hätten […]“, sagt David Brenner, Forschungsdirektor für Radiologie an der Columbia University, „hätte sich diese ganz anders entwickeln können.“
Die Praxis überholt inzwischen sogar die Forschung: Unternehmen investieren Millionen in die Massenproduktion. Start-ups versuchen sich an einer handlichen Taschenlampenvariante zur gezielten Reinigung. Auch online häufen sich Bilder von UV-C-Lampen in kleinen Geschäften oder neben Krankenhausbetten von immunkompromittierten Verwandten. Die US-amerikanische Armee hat bereits erste Gebäude damit ausgestattet, und als die US-Regierung sieben Zukunftstechnologien Förderung versprach, war keimfeindliches Licht unter ihnen. Auch in einem 65-Millionen-Euro-Programm der EU ist es eine von drei Technologien.
In Zukunft könnte es also an öffentlichen Orten über unseren Köpfen leuchten, damit wir besser durchatmen können. Eine Lüftung komplett ersetzen kann UV-C-Licht aber nicht – statt Sauerstoff zuzusetzen erzeugt es Ozon und neue organische Materie. Die wiederum lässt sich mit Zugluft und Aktivkohlefiltern bekämpfen.
Die Luft zu reinigen ist und bleibt also ein mehrstufiger Prozess. Aber einige dieser Stufen sind erstaunlich niedrigschwellig und damit eigentlich für viele erklimmbar.
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