CORAERO Übertragung des SARS-Coronavirus in der Luft

Das Helmholtz CORAERO-Projekt zielt auf breite interdisziplinäre Beiträge zum Verständnis der Virusausbreitung durch Aerosole und zur Entwicklung technischer und administrativer Maßnahmen zur Minderung und Virusbekämpfung ab. Wir schlagen Forschung und Technologietransfer für neuartige Technologien vor, die SARS-CoV-2 und andere Viren in der Luft und auf Oberflächen inaktivieren. Daher schließt sich CORAERO Wissenschaftlern aus den Bereichen Virusbiologie, Medizin, angewandte Physik, Chemie, Materialwissenschaften, Ingenieurwesen sowie Technologiebewertung an und entwickelt Wissen über Virusausbreitung und neuartige Inaktivierungstechnologien, die für Schulen, Fabriken, Personenverkehrssysteme und öffentliche Orte wichtig sind.

Der wissenschaftliche und technische Fortschritt auf diesem Gebiet erfordert einen kooperativen Ansatz, der neues Wissen über das Überleben von Viren unter verschiedenen Bedingungen und Behandlungen mit Wissen aus Materialwissenschaften, Fluiddynamik und Thermodynamik kombiniert.

Das Projekt CORAERO befasst sich mit seinen Forschungsfragen in vier methodischen Teilprojekten (SP), die entlang der Infektionskette ausgerichtet sind:

SP1 ist der Bioaerosolquelle gewidmet. Es gewinnt grundlegendes Wissen über Aerosolerzeugung, Viruslast und Aktivität in Aerosolen und entwickelt neue Virusdiagnosewerkzeuge. SP1 konzentriert sich auf Virusbiologie und Medizin. Es wird in einer klinischen und biolaborativen Umgebung mit Einrichtungen der TUM, HMGU und UKA in München und Augsburg betrieben. SP1 erfüllt auch die Bedürfnisse von Industriepartnern nach geeigneten und sicheren Testeinrichtungen. Das gewonnene Wissen kann auf andere Krankheitserreger und zukünftige Pandemiesituationen übertragen werden.

SP2 zielt auf offene Fragen der Übertragung von Viren in der Luft ab, mit einem erweiterten Fokus auf dynamische Systeme und Bioaerosolthermodynamik. Es entwickelt Werkzeuge und Produkte für schnelle numerische Analysen von Ausbreitungsszenarien, neue multiphysikalische numerische Module und volumetrische experimentelle Strömungsanalysen, um das industrielle Design von Reinigungstechnologien zu unterstützen. Es umfasst methodische Arbeiten rund um die numerische und experimentelle Fluiddynamik mit einzigartigen experimentellen Einrichtungen wie dem AIDA Lab (KIT) für Aerosolstudien und einem generischen Forschungs- und Demonstratorraum, der aus mehreren thermischen und zyklisch atmenden Manikins (Menschmodellen) für groß angelegte Aerosoltransportuntersuchungen am DLR besteht. Der Demonstratorraum wird es ermöglichen, die vielversprechendsten Minderungstechniken zu demonstrieren und zu bewerten, die im Laufe unseres Forschungsprojekts von allen drei Teilprojekten entwickelt oder von Industriepartnern in einer realistischen Raumkonfiguration bereitgestellt werden.

SP3 befasst sich mit technischen virusinaktivierenden Oberflächen und effizienter Luftstromreinigung und integriert neues Grundwissen aus nanostrukturierten Materialien. Selektive Mikrowellenheizung, Nassfilterung und andere alternative selektive Reinigungstechnologien werden in Kombination mit speziell funktionalisierten Filtermaterialien untersucht. DESY und GSI entwickeln funktionalisierte Oberflächen und Filtermaterialien an der weltweit führenden Röntgenanalyse (PETRA III) und schweren Ionenstrahllinien (UNILAC) und testen ihre neuen Technologien mit echtem Virus in einem BSL3-Testlabor in SP1. Experimentelle und technische Arbeiten werden in der TOPFLOW+ Fluid Dynamics Facility (HZDR) und im HEPHAISTOS Microwave Lab (KIT) durchgeführt.

SP4 befasst sich mit sozialen, rechtlichen, wirtschaftlichen und ethischen Aspekten – Integrated Technology Assessment (TA) (KIT, alle anderen Partner). Das Arbeitspaket fungiert als kontinuierliche Reflexion für das Projekt, indem es kontinuierliches und integriertes Feedback zu potenziellen und aufkommenden sozialen, rechtlichen und ethischen Implikationen sowie Fragen des Vertrauens und der Akzeptanz liefert. Dies wird Lücken identifizieren und es ermöglichen, neue Informationen in die Forschung und Technologieentwicklung während des gesamten Projekts fließen zu lassen. Diese WP basiert auf „Real-Time TA", wobei TA während des gesamten Designs und der Entwicklung der Technologie eingebettet ist, indem dem Forschungsteam in regelmäßigen Abständen Analysen und Informationen zur Verfügung gestellt werden. Dazu gehören Bewertungen relevanter kritischer Aspekte als „Frühwarnung" und Vorausschau, indem auf die Expertise des Forschungsteams zurückgegriffen und seine interdisziplinäre Kommunikation und Kompetenzen erweitert werden.

Eine Helmholtz-Forschungsschule, die als ein Profilelement betrieben wird, gewährleistet eine strukturierte und gemeinsam betreute Ausbildung einer Kohorte von bis zu 14 Doktoranden in diesem interdisziplinären Bereich.

Zwei Transfer-Tandem-Gruppen als zweites Profilelement sind dafür verantwortlich, die vielversprechendsten Technologien in den Bereichen Analytik, Messtechnik, Simulationswerkzeuge und Systemdesign, die vom Projektkonsortium und den assoziierten Partnern identifiziert wurden, in höhere TRL-Ebenen und industrielle Nutzung zu übertragen.

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