UV-C-LUFTDESINFEKTION WISSENSCHAFTLICH VERIFIZIERT
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UV-C-LUFTDESINFEKTION
WISSENSCHAFTLICH
VERIFIZIERT
- WHITE PAPER „UV-C-LUFTDESINFEKTION“ VON DR. THIERRY K.S. JANSSENS
- LABORBERICHT VON PROF. WACLAW DABROWSKI (INSTITUTE OF
AGRICULTURE AND FOOD BIOTECHNOLOGY)
- KOMMENTARE ZUM LABORBERICHT VON DR. THIERRY K.S. JANSSENS
WHITE PAPER | UV-C LUFTDESINFEKTION WISSENSCHAFTLICH VERIFIZIERT 1
UV-C-Luftdesinfektion durch Prof. Waclaw Dabrowski (Institute of
Agriculture and Food Biotechnology) verifiziert
Die unvorhergesehene Covid-19-Pandemie hat die globalisierte Gesellschaft und Wirtschaft über
ihre Anfälligkeit gegenüber neu auftretenden Krankheitserregern wachgerüttelt. Das neuartige
Coronavirus, das sich über die Weltbevölkerung ausbreitet, wies unerwartete Eigenschaften auf, die
die Gesundheitssysteme weltweit vor eine Herausforderung stellen. Individuen, die sich in dichten
Menschenmengen aufhalten, sind besonders anfällig für die Ausbreitung von Atemwegsinfektionen,
wie sich im letzten Jahr gezeigt hat, als Freizeit-, Sport- und Feststätten als Hotspots für die
Ausbreitung des SARS-CoV-2-Virus gemeldet wurden. Aus diesem Grund sind sämtliche
öffentlichen Innenräume mit regelmäßiger Anwesenheit oder Fluktuation von Menschenmassen
potenziell hochgradig gefährdet, das Coronavirus zu übertragen. Folglich trafen die wirtschaftlichen
Folgen der Covid-19-Pandemie vor allem den Kunst-, Unterhaltungs- und Freizeitsektor sowie den
Unterkunfts- und Gastronomiesektor (McKinsey, 2020), da diese strengen behördlichen Richtlinien
unterliegen, der FUD (Furcht, Ungewissheit und Zweifel) von Verbrauchern ausgesetzt sind, weil
ihre Regeneration auf ein Prä-Pandemie-Niveau bis zu fünf Jahre dauern würde, und, weil Sie zu
einem großen Anteil aus kleinen und mittelständischen Unternehmen bestehen.
Maßnahmen wie Händewaschen, das Tragen von Gesichtsmasken, Oberflächendesinfektion,
soziale Distanzierung, Crowd Management, Tests und Kontaktverfolgung haben dazu beigetragen,
die Gesellschaft nach den Sperrmaßnahmen während der ersten globalen Welle von SARS-CoV-2-
Infektionen langsam wieder zu öffnen. Dennoch bleiben Menschenansammlungen auf Prä-
Pandemie-Niveau eine Herausforderung für z.B. Veranstaltungen im Freizeit-, Geschäfts- oder
Religionsbereich oder für die Gastronomie in Restaurants und Bars.
Die wissenschaftliche Debatte rundum die Übertragung von SARS-CoV-2 über die Luft dauert noch
an (Lewis, 2020) und hat in der Öffentlichkeit für Aufregung über die Formulierung von Richtlinien
gesorgt, z. B. über den einzuhaltenden Abstand zwischen Individuen und den Kontrast der Risiken
in Innenräumen und im Freien. Der Unterschied zwischen Tröpfchen und Aerosolen bei der
Ausbreitung des Virus besteht nach wie vor darin, dass es entweder nur durch Husten/Niesen oder
auch durch Sprechen oder Singen verbreitet werden könnte. Es gibt zahlreiche Belege für den
Nachweis von SARS-CoV-2-Genmaterial in Aerosolen, aber die Infektiosität wird auch in hohem
Maße von der Höhe der Viruslast und der Dauer der Aussetzung gegenüber dem Virus bestimmt.
Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass das Influenzavirus (das in seiner strukturellen Empfindlichkeit
mit dem neuartigen Coronavirus vergleichbar ist) am stärksten in Aerosolen bei niedriger
Luftfeuchtigkeit infektiös ist (Noti et al., 2013), wie etwa in erwärmter Raumluft. Nach dem
gleichzeitig wachsenden Konsens über die bedeutende Rolle von Aerosolen bei der Übertragung
über die Luft und das daraus resultierende Risiko von sich übermäßig ausbreitenden Ereignissen in
großen Menschenmengen (The Lancet COVID-19 Commission, 2020) sind Belüftung und
Desinfektion von rezirkulierter Raumluft zu unverzichtbaren Maßnahmen geworden, um eine
sicherere Raumluft mit minimalem Risiko einer Infektion mit SARS-CoV-2 und anderen
respiratorischen Pathogenen zu gewährleisten. Zusätzlich zu den Verhaltens- und
Wartungsrichtlinien wird die ordnungsgemäße Behandlung der Innenraumluft zu einer zusätzlichen
Ebene biologischer Sicherheit an Veranstaltungsorten, die sicher vor Covid-19 sind, werden, wie
dies weltweit in Initiativen zur Formulierung von Richtlinien für die Sicherheit an Veranstaltungsorten
zu sehen ist, z.B. durch die REHVA (Federation of European Heating, Ventilation and Air
Conditioning Associations (Kurnitski et al. , 2020)).
Die Keimtötung mittels UV-Licht (UVGCI, „Ultraviolet Germicidal Inactivation“) ist eine wirksame
Technik zur Eliminierung von Mikroorganismen. Diese hochenergetische und niederwellige
Bestrahlung zerstört das genetische Material ohne jegliche Rückstände und mit begrenzter Chance
auf Resistenzbildung im Vergleich zur Verwendung von Bioziden/Antimikroben. Sie kann in
Abwesenheit von Nicht-Zielorganismen, wie z.B. Menschen, auf geeigneten Oberflächen und
Keimträgern angewendet werden, hat sich aber auch bei der topischen Behandlung von Infektionen,
der Desinfektion von Wasserkulturen in der Aquakultur und der Raumluft in Belüftungssystemen
bewährt. Es handelt sich dabei um eine nicht-selektive Methode zur Eliminierung von
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Mikroorganismen, bei der aber nicht alle Zellen und Viren gleich anfällig sind (Malayeri et al., 2016).
Zellwände, Sporenstrukturen und dichte Viruskapside können eine höhere Dosis UV-C-Strahlung
erfordern, um ihr Genmaterial zu erreichen. Viren – insbesondere Gruppen mit einsträngigem
genetischen Material – sind anfälliger für UVGCI als zelluläre Mikroorganismen (Tseng et al., 2005).
Daher wird das SARS-CoV-2 durch diese Behandlung auch bei hohen Dichten schnell eliminiert
(Heilingloh et al., 2020).
Die Entkeimungslampe Luxibel Typ B air 2x55W TUV nutzt dasselbe Prinzip zur Behandlung von
Raumluft und beprobt aufgrund ihres aerodynamischen Designs und ihrer vertikalen Struktur in
einem laminaren Strömungsmodus in der Mitte der Luftsäule oberhalb der Menschenmengen. Auf
diese Weise vermeidet das MADS (Mid-Air Disinfection System) die turbulente Verteilung von
Aerosolen und minimiert die Ausbreitung von luftübertragenen Krankheitserregern durch Aerosole.
In einer Studie, die vom IBPR (Prof. Wacław Dąbrowski Institute of Agriculture and Food
Biotechnology) in Polen durchgeführt wurde, zeigt unsere Apparatur eine fast sofortige Wirkung auf
die mikrobielle Luftqualität, durch eine Reduzierung von 71 bzw. 49 % der gesamten Mikroben- und
Pilzzahl nach 2 Stunden Betrieb in einer Anordnung mit 1,3-facher Behandlung des
Raumluftvolumens pro Stunde (siehe Abbildung 1). Nach 20 Stunden betrug die Reduktion der
lebensfähigen Keimzahl 98 % bzw. 93 % bezüglich der Ausgangsbelastung.
Abbildung 1: Gesamtzahl der lebensfähigen Mikroben und Pilze nach Probenahme von 1 m 3
Raumluft (MAS-100 ECOTM Luftkeimsammler, MBV), nach Wachstum auf Medien.
Nach einer 20-stündigen Behandlung der Raumluft in einem geschlossenen Raum wurde die
Belastung durch lebensfähige mikrobielle Zellen in der beprobten Luft auf ein Niveau reduziert, das
in Operationssälen (Shaw et al., 2018) oder bei gelegentlich positiven Proben in
Produktionsreinräumen (Tršan et al. , 2019) beobachtet wird.
Die Positionierung der Luftdesinfektionseinheiten nach den Prinzipien des zum Patent
angemeldeten MADS-Prinzips kann die gefährlichsten Aerosole auf effizientere Weise reduzieren
als klassische wandmontierte Systeme oder Reinraumtechniken.
Zusätzlich zu den empfohlenen Maßnahmen zur Bekämpfung der Ausbreitung von Covid-19, wie
durch die von den Behörden erlassenen Maßnahmen und Richtlinien, wird durch die Integration der
Luxibel Typ B Luft 2X55W UV-Desinfektionseinheit in ein gut dimensioniertes Belüftungssystem
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jeder öffentliche Innenraum oder Veranstaltungsort so präpariert, dass das Risiko einer Infektion mit
SARS-CoV-2 oder anderen luftübertragenen Krankheitserregern sowohl während der heutigen Krise
als auch nach der Pandemie verringert wird. Dies führt zu einer unproblematischeren Nutzung
öffentlicher Innenräume und zu einer wirtschaftlichen Erholung der kollabierten Wirtschaftssektoren,
deren Schnelligkeit die Prognosen übertrifft.
Dr. Thierry K.S. Janssens
Molekularbiologe
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Referenzliste
https://www.mckinsey.com/featured-insights/coronavirus-leading-through-the-
crisis/charting-the-path-to-the-next-normal/covid-19-recovery-in-hardest-hit-sectors-could-
take-more-than-5-years
Heilingloh, C. S., Aufderhorst, U. W., Schipper, L., Dittmer, U., Witzke, O., Yang, D., ... &
Steinmann, E. (2020). Susceptibility of SARS-CoV-2 to UV irradiation. American Journal of
Infection Control.
Kurnitski J, Boerstra A, Franchimon F, Mazzarella L, Hogeling J, Hovorka F, et al. REHVA
COVID-19 guidance document , March 17 , 2020 (updates will follow as necessary) How to
operate and use building services in order to prevent the spread of the coronavirus (SARS-
CoV-2) disease (COVID-19) in workplaces. 2020;2020(i):1–6.
Lewis, D. (2020). Is the coronavirus airborne? Experts can’t agree. Nature, 580(7802), 175.
Malayeri, A. H., Mohseni, M., Cairns, B., Bolton, J. R., Chevrefils, G., Caron, E., ... & Linden,
K. G. (2016). Fluence (UV dose) required to achieve incremental log inactivation of bacteria,
protozoa, viruses and algae. IUVA News, 18(3), 4-6.
Noti, J. D., Blachere, F. M., McMillen, C. M., Lindsley, W. G., Kashon, M. L., Slaughter, D.
R., & Beezhold, D. H. (2013). High humidity leads to loss of infectious influenza virus from
simulated coughs. PloS one, 8(2), e57485.
Shaw, L. F., Chen, I. H., Chen, C. S., Wu, H. H., Lai, L. S., Chen, Y. Y., & Der Wang, F.
(2018). Factors influencing microbial colonies in the air of operating rooms. BMC infectious
diseases, 18(1), 4.
The Lancet COVID-19 Commissioners, Task Force Chairs, and Commission Secretariat
(2020) Lancet COVID-19 Commission Statement on the occasion of the 75th session of the
UN General Assembly. Published Online September 14, 2020,
https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)31927-9
Tršan, M., Seme, K., & Srčič, S. (2019). The environmental monitoring in hospital pharmacy
cleanroom and microbiota catalogue preparation. Saudi Pharmaceutical Journal, 27(4), 455-
462.
Tseng, C. C., & Li, C. S. (2005). Inactivation of virus-containing aerosols by ultraviolet
germicidal irradiation. Aerosol Science and Technology, 39(12), 1136-1142.
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Comments on the test report (K/313/01/2020)
Luxibel Type B Air V2 (2 x 55W UV-C air disinfection lamp) by the IBPR (Prof. Wacław
Dąbrowski - Institute of Agriculture and Food Biotechnology)
In this report the effect of the UV-C disinfection lamp on the viability of cultivable microorganisms
in indoor ambient air has been described. If the lamp was used at its nominal pumping rate, 117
m3/h, the air in the 87 m3 room would be irradiated 1,3 time per hour. In order to assess the effect
on the environmental micro-organisms present in the room, an active microbial sampling method
was applied, which better approaches the number of inhaled micro-organisms, as opposed to
passive sampling methods, such as settling of microbial cells on exposed culture plates.
The applied microbial air sampler, makes use of the Andersen sampling method, by directing the
sampled air through pores in a perforated plate to solid culture media, i.e. sterile agar plates. By
applying the maximum sampling volume of 1m 3, the limit of detection was most optimal to detect a
decrease in microbial burden.
The growth on the culture media after incubation is reported as counts of (colony forming) units,
recalculated according to the statistical corrections for the design of the sampling device.
These counts of colony upon growth on the two culture media PCA and YGC respectively indicate
the total number of viable of aerobic and cultivable micro-organisms (including moulds and yeast)
and the number of viable yeast/mould cells (excluding bacteria). In this method no distinction is
made between pathogenic and harmless micro-organisms and the presence of viruses is not taken
into account. (The detection of infectious viral burden from environmental sources is very laborious
and semi-quantitative, and would require the application of nebulized viral pathogens.)
The performance of the Type Luxibel B Air V2 (2x 55W UV-C air disinfection lamp) after 20 hours
in reducing the microbial load in indoor air is effective, as it reduces the values of actively sampled
total microbial counts to values below the average reported value in operation rooms (Shaw et al,
2018) and it approaches contamination levels that are observed in occasional positive samples in
clean room situations (Tršan et al., 2019). The relative reduction in counts (92,6%) is lower for the
fungi (yeasts and moulds), as compared to the total microbial count (98,1%), as the former are
known to be more UV-C resistant given their thick cell walls. Airborne viruses, and especially those
with a single stranded nucleic acid genome (like SARS-CoV-2), are more susceptible than fungi
and endospore-forming bacteria (Tseng et al., 2005) (which are included in the total microbial
count as well). Therefore, it is expected that the relative reduction of airborne infectious viral
particles will be higher than 98,1%.
In order to assess the energy of UV-C radiation transmitted to the airflow, and how it relates to the
susceptibility of the different groups of airborne micro-organisms, additional measurements and
technical information on the disinfection device are required.
The methodology used in this study is appropriate and straightforward. However, I have some
minor comments and questions.
Given the midair sampling design of the Type B Air V2 (2 x 55W UV-C air disinfection
lamp), it would be informative to indicate how the sampling device was located according to
the generated airflow.
The manufacturer recommends an application time of 24 h, therefore it would have been
informative to extend the duration of the experiment and observe the long term effect of the
disinfection lamp, by adding additional time points.
.
What was the relative humidity (RH) and temperature during the test? The water film on
microbial cells can scatter the UV light and make the UV treatment less effective. By
providing the RH the results in the performance of the disinfection lamp could be better
assessed in other conditions.
WHITE PAPER | UV-C LUFTDESINFEKTION WISSENSCHAFTLICH VERIFIZIERT 12 How many microbial air samplers were used or how were the agar plates replaced
sterilely? Has there been an influx of ambient air from outside?
Replicate values/variances are lacking.
References
Shaw, L. F., Chen, I. H., Chen, C. S., Wu, H. H., Lai, L. S., Chen, Y. Y., & Der Wang, F. (2018).
Factors influencing microbial colonies in the air of operating rooms. BMC infectious diseases,
18(1), 4.
Tršan, M., Seme, K., & Srčič, S. (2019). The environmental monitoring in hospital pharmacy
cleanroom and microbiota catalogue preparation. Saudi Pharmaceutical Journal, 27(4), 455-462.
Tseng, C. C., & Li, C. S. (2005). Inactivation of virus-containing aerosols by ultraviolet germicidal
irradiation. Aerosol Science and Technology, 39(12), 1136-1142.
Über Dr. Thierry K.S. Janssens
Thierry Janssens ist ein erfahrener Wissenschaftler mit Fachkenntnissen in Molekularbiologie,
mikrobieller Ökologie, Virologie und Bioinformatik. Er schloss sein Studium an der Universität Gent
mit einem MSc in Biologie und einem MSc in Biotechnologie ab. Anschließend promovierte er in
Biologie an der Vrije Universiteit Amsterdam, wo er evolutionäre Prozesse im Rahmen der
Toxizität von Schwermetallen und oxidativem Stress untersuchte. In einem späteren Stadium
seiner Karriere hat er Genomik- und Bioinformatikforschung zu verschiedenen Projekten der
angewandten Toxikologie, Mikrobiologie und Bioprospektion durchgeführt, aber er entwickelte
auch Bioassays zur Untersuchung der Auswirkungen neuartiger antimikrobieller
Kandidatenverbindungen. In den letzten Jahren forschte er am Rijksinstituut voor Volksgezondheid
en Milieu (RIVM), dem niederländischen Pendant zum Robert Koch Institut, über den Einsatz von
Metagenomik für eine verbesserte Überwachung viraler Atemwegspathogene.
Über Prof. Wacław Dąbrowski - Institute of Agriculture and Food Biotechnology
Das Prof. Wacław Dąbrowski Institute of Agricultural and Food Biotechnology arbeitet an der
Erforschung, Entwicklung und Anwendung neuer biotechnologischer und technischer Methoden in
der Lebensmittelindustrie. Diese Anwendungen decken mehrere Bereiche ab, wie: technische
Mikrobiologie, Lebensmittelmikrobiologie, Zelltechnik, Verfahrenstechnik, Chemie und Biochemie,
Lebensmitteltechnologie und menschliche Ernährung. Wir arbeiten auch in landwirtschaftlichen
Lebensmittelbereichen, die folgende Themen umfassen: Hefeproduktion, Alkoholproduktion,
Weinkellerei, Essig, Brauerei, Obst- und Gemüseverarbeitung, Getreideverarbeitung und -lagerung,
Stärke- und Kartoffelverarbeitung, Backwarenindustrie, Lebensmittelkonzentrate, gekühlte und
gefrorene Lebensmittel, Zuckerindustrie, Fleisch- und Fettindustrie sowie Herstellung von
mikrobiologisch aktiven Süßwaren (enzymatisch, probiotisch, Initiationskulturen, etc.).
www.ibprs.pl
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