Luftreiniger Aerosole

Was sind Aerosole?

Aerosole: Das ist einer dieser Begriffe, mit denen vor der Corona-Pandemie nur Experten wirklich etwas anzufangen wussten. Heute ist das Wort in aller Munde. Doch was sind Aerosole eigentlich genau?

Woher das Wort kommt und was es bedeutet

Wenn wir uns den Begriff anschauen, ist „Aerosol“ genau genommen ein Kunstwort. Der erste Teil stammt aus dem altgriechischen Wort für Luft. Der zweite Wortbestandteil beruht auf dem lateinischen „solutio“, das bedeutet „Lösung“. Und damit erklärt sich das Wort Aerosol fast schon von selbst: Aerosole sind ein heterogenes Gemisch aus festen oder flüssigen Schwebeteilchen in einem Gas – also beispielsweise Luft. Im konkreten Szenario der Corona-Pandemie geht es meist um Viren, die sich über flüssige Partikel über die Luft auf andere Menschen übertragen können. Der Begriff Aerosol ist aber keinesfalls auf diese Verwendung beschränkt.

Wie klein die Aerosole tatsächlich sind

Was alle Aerosole außer der Zusammensetzung aus Elementen verschiedener Aggregatszustände noch gemeinsam haben? Sie sind sehr, sehr klein. Die kleinsten Aerosole sind 1 nm groß. 1 Nanometer ist ein Millionstel Millimeter! So klein sind neben Ruß, einigen organischen Verbindungen, Sulfaten und Nitriten auch Viren. Daraus ergibt sich auch der deutsche Begriff „Schwebeteilchen“, der manchmal synonym für den Begriff „Aerosol“ verwendet wird.

Größere Aerosole können einen Durchmesser von 100 μm erreichen. 100 Mikrometer entsprechen einem Zehntel Millimeter. Diese Größenordnung ist mit dem menschlichen Auge gerade noch erkennbar. Die größten Aerosole haben etwa einen so großen Durchmesser wie Haare, Pollen und größere Hausstaubpartikel. Hilfreich zur Veranschaulichung ist auch der Vergleich mit Zigarettenrauch, den wir mit bloßem Auge gut wahrnehmen können. Aerosolpartikel verhalten sich im Allgemeinen etwa so wie die mikrokleinen Rußpartikel des Zigarettenrauchs, die zunächst aufsteigen und in der Raumluft verteilen, bevor sie schließlich irgendwann (aufgrund der Verdünnung in der Umgebungsluft dann nicht mehr sichtbar) auf Oberflächen absinken.

Aerosole und Tröpfchen – was ist der Unterschied?

Eine Infektion über Aerosole ist übrigens etwas anderes als die Tröpfcheninfektion. Tröpfchen treten vor allem beim Husten und Niesen aus, außerdem bei lauter und feuchter Aussprache, wie sie beispielsweise beim Singen auftritt. Tröpfchen von infizierten Personen enthalten eine hohe Konzentration an Viren und sind damit sehr ansteckend. Maskenpflicht und Abstandsregeln sind wirksame Maßnahmen gegen eine Ansteckung über Tröpfchen, denn Tröpfchen sind relativ große und damit schwere Partikel, die recht schnell zu Boden sinken. Ganz anders verhält es sich mit Aerosolen. Sie sind zwar deutlich weniger infektiös, schweben aber sehr lange in der Luft und bleiben dabei infektiös. So können die Viren Mindestabstände in der Größenordnung von anderthalb Metern überwinden. Da für eine Ansteckung auch die Virenlast eine Rolle spielt, d. h. mit wie viel infektiösem „Material“ der Körper sich auseinandersetzen muss, bevor es tatsächlich zu einer Ansteckung kommt, kann der Abstand von 1,5 Metern eventuell reichen, um eine Infektion zu vermeiden – eventuell aber auch nicht. Dies hängt von zahlreichen Faktoren ab wie Disposition des Immunsystems, Luftwegen im Raum, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und vielen anderen.

Sind Aerosole in der Raumluft schädlich?

Corona hin, Pandemie her: Auch wenn die Raumluft nicht mit dem Erreger von COVID 19 belastet sein sollte, ist mit Aerosolen nicht zu spaßen. Forscher konnten deutliche Zusammenhänge zwischen hohen Aerosolkonzentrationen einerseits und Lungenkrebs sowie Atem- und Herzkreislauferkrankungen andererseits nachweisen. Fast ein Zehntel (9 Prozent) aller Todesfälle in Deutschland kann mit Aerosolen in Zusammenhang gebracht werden. Umgerechnet bedeutet dies eine Verkürzung der durchschnittlichen Lebenserwartung um etwa zehn Monate.

Warum sind Aerosole gefährlich?

Gerade ihre geringe Größe macht Aerosole potenziell schädlich für die Gesundheit von Mensch und Tier. Denn während größere Partikel in der Raumluft von den Nasenhaaren oder den Schleimhäuten im Nasen-Rachenraum abgefangen werden, bevor die Luft weiter in den Körper eindringt, können die winzig kleinen Partikel diese Schranken problemlos passieren. Sie können bis tief in die Bronchien gelangen, sich auf den Lungenbläschen absetzen oder sogar über die Lungenbläschen in den Blutkreislauf diffundieren. Wenn die Fremdkörper in den menschlichen Organismus eindringen, können sie dort verschiedene Krankheiten verursachen oder begünstigen. Durch Aerosole ausgelöste Erkrankungen umfassen Reizungen der Atemwege, Asthma, COPD, Lungenkrebs, Thrombosen, Herz-Kreislauferkrankungen, Bluthochdruck, Schlaganfall und andere.

Mit ihrer geringen Größe geht eine weitere gefährliche Eigenschaft der Aerosole einher: Weil sie so leicht sind, sinken sie erst nach langer Zeit zu Boden. Während Krankheitserreger am Boden eine geringere Gefahr für uns Menschen darstellen (schließlich atmen wir normalerweise nicht die Luft ein, die sich direkt über dem Boden befindet), ist die Infektionsgefahr bei virenbelasteten Partikel, die lange in der Luft schweben, vergleichsweise hoch. Aufgrund ihres geringen Gewichts können Aerosole, die das SARS CoV 2 Virus enthalten, mehrere Meter durch den Raum schweben. Beim Singen, lauten Sprechen oder bei körperlicher Anstrengung erhöht sich der Radius noch. Das Tückische an COVID-19: Infizierte können unbemerkt das Virus verbreiten, bevor sie an sich selbst Symptome registrieren.

Wie viele Aerosole befinden sich in der Raumluft?

Die Konzentration von Aerosolen in der Raumluft hängt von vielerlei Faktoren ab:

• Fläche des Raums
• Anzahl der Personen im Raum
• Aktivitätslevel der Personen im Raum
• Lufttemperatur
• Luftfeuchtigkeit
• Lüftungsintervalle

Das heißt: In einem gut belüfteten Raum kann der Mindestabstand von 1,5 Meter zu einer potenziell infizierten Person genügen, um einer Ansteckung zu entgehen. Ist der Raum schlecht oder nicht belüftet, steigt die Anzahl an virusbelasteten Aerosolen in der Atemluft womöglich so stark an, dass sich Menschen in der Umgebung ebenfalls infizieren, weil Aerosole unter diesen Bedingungen auch Entfernungen von deutlich über zwei Metern überwinden können. Aktivitäten wie Singen, Sport oder schwere körperliche Arbeit erhöhen die Infektionsraten in geschlossenen Räumen enorm.

Befinden sich mehr als 10.000–100.000 Aerosolpartikel pro Kubikzentimeter in der Luft, sind sie gut sichtbar. Bestehen die Aerosole vorrangig aus menschengemachten Schadstoffen wie in einigen Großstädten, sprechen wir von Smog.

Filtermethoden: Wie entfernt ein Luftreiniger Aerosole aus der Luft?

Welche Artikel sind zum Abscheiden von Aerosolen geeignet?

Aerosole sind winzig klein. So kleine Partikel kann nur ein HEPA-Filter zuverlässig aus der Luft eliminieren. Werden Luftreiniger passend zur Raumgröße ausgewählt und an einem geeigneten Standort im Raum aufgestellt, können sie fast 100 % der Partikel aus der Raumluft filtern – auch Aerosole und die eventuell darin enthaltenen Viren oder anderen Schadstoffe.

Gibt es weitere geeignete Produkte?

Als Ergänzung zum HEPA-Filter setzen manche Geräte UV C Bestrahlung ein. UV C wird seit vielen Jahren für Oberflächenentkeimung und Raumluftdesinfektion beispielsweise in Krankenhäusern sowie für die Wasseraufbereitung eingesetzt. UV-C-Strahlung ist ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge von 253,7 nm. UV C kann bis zu 99,9 % der luftgetragenen Organismen zerstören, also auch Corona-Viren. Die Strahlung wird nur im Inneren des Geräts angewandt und dringt nicht nach außen.

Wie viele Aerosole können die Geräte aus der Luft entfernen?

Unabhängige Studien haben bestätigt, dass leistungsstarke Geräte die Luft innerhalb von einer Stunde mehrmals umwälzen. Nach einer Dreiviertelstunde etwa hat ein Luftreiniger bereits über 99 % der Viren aus der Luft entfernt.

Voraussetzung für gleichbleibend effektive Luftreinigung ist ein regelmäßiger Filterwechsel. Je nach Modell und Intensität der Beanspruchung sollte der Filter alle drei bis zwölf Monate gewechselt werden; bei einigen wenigen Modellen auch nach noch größeren Zeitintervallen. Wann der Filterwechsel nötig ist, kann der Gebrauchsanleitung entnommen werden. Einige Geräte verfügen auch über eine Filterwechselanzeige. Diese Luftreiniger berechnen auf Grundlage ihrer Sensordaten, wie lange und auf welcher Lüfterstufe das Gerät gelaufen ist und passen die Filterwechselanzeige den individuellen Nutzungsszenarien an.

Der Filterwechsel selbst geht sehr einfach vonstatten. Anwender benötigen weder spezielle Vorkenntnisse noch Werkzeug. Der alte Filter kann problemlos mit dem Hausmüll entsorgen werden.

Wie lange bleibt die Luft in Innenräumen aerosolfrei?

Unsere Umgebungsluft enthält eine Vielzahl unterschiedlicher Aerosole, ob aus der Atemluft, aus Zigarettenrauch, aus Autoabgasen oder als Teil des Staubs in der Raumluft. Solange ein Raum nicht hermetisch gegen die Außenwelt abgeriegelt ist, entstehen Aerosole in der Raumluft also immer wieder neu. Das ist auch ein Grund, warum Stoßlüften nur begrenzt gegen Corona-Viren in Räumen wirksam ist: Zwar findet durch Quer- und Stoßlüften kurzfristig ein guter Luftaustausch statt und virenbelastete Aerosole können nach draußen entweichen, wo sie sich schnell auf Konzentrationen im Luftanteil verdünnen, in denen sie nicht mehr infektiös sind. Doch sobald die Fenster zu sind, steigt mit jedem Atemzug die Menge der Aerosole wieder an.

Hinzu kommen noch Aerosole, die beim Lüften von draußen in die Räume gelangen. Nicht umsonst empfiehlt das Umweltbundesamt für Stadtwohnungen an viel befahrenen Durchgangsstraßen, dass die Bewohner eher spät abends und/oder früh morgens lüften sollten – sonst gelangen zu viele schadstoffbelastete Aerosole in die Wohnung.

Zusammengefasst bedeutet das: Es gibt zahlreiche Quellen für Aerosole. Nicht alle, aber viele sind potenziell gefährlich für unsere Gesundheit. Lüften kann nur kurzfristig die Aerosolbelastung senken. Größere Sicherheit ist mit einem Luftreiniger mit HEPA Filter möglich, der die extrem kleinen Teilchen mehrmals pro Stunde zuverlässig aus der Atemluft entfernt. Damit die Luft möglichst frei von schädlichen Aerosolen ist, sollte der Luftreiniger dauerhaft laufen. 

Testergebnis: Wie wirksam sind die Geräte?

Die Wirksamkeit von Luftreinigern gegen Aerosole gewann mit der Corona-Pandemie an großer Bedeutung. Deshalb liegen inzwischen aussagekräftige entsprechende Tests von renommierten Instituten vor. Sowohl das Fraunhofer Institut für Bauphysik als auch die Bundeswehr-Uni in München und die Deutsche Physikalische Gesellschaft haben Untersuchungen vorgelegt, die nachvollziehbar untermauern, dass Luftreiniger Aerosole aus der Atemluft filtern können. Auch die sehr hohe Abscheidungsrate von über 99 % wurde bestätigt. Inzwischen spricht sich im Zusammenhang mit dem COVID-19-Infektionsgeschehen sogar das lange Zeit eher kritische Umweltbundesamt für den Einsatz von Luftreinigern gegen die Aerosolbelastung aus.

Ein Prüfinstitut, dem viele vertrauen: Stiftung Warentest

Auch die Stiftung Warentest hat das Versprechen der Hersteller von Luftreinigern in aufwendigen Tests überprüft. Können die Geräte wirklich Aerosole aus der Luft entfernen? Vor dem Hintergrund der Corona-Pandemie standen vor allem virentragende Aerosole im Mittelpunkt der Untersuchungen. Und auch die Stiftung Warentest kommt zu dem Ergebnis: Ja, Luftreiniger sind dazu in der Lage, die Aerosolbelastung deutlich zu senken. Am wirkungsvollsten gegen schädliche Aerosole in der Luft, so das Fazit der Stiftung Warentest, ist die Kombination aus Luftreinigungsgeräten und regelmäßigem Lüften.

Wie läuft ein Luftreiniger Test ab?

Bei einem Luftreiniger Test werden die Geräte nacheinander in Prüfkammern aufgestellt und alle den exakt gleichen Bedingungen ausgesetzt. Die Wirksamkeit zur Abscheidung von Aerosolen beispielsweise kann geprüft werden, indem Paraffinöltröpfchen in die Prüfkammer eingebracht werden – natürlich exakt dosiert, damit jedes Gerät mit den gleichen Herausforderungen konfrontiert ist. Nach einer festgelegten Zeit wird mit verschiedenen Prüfverfahren gemessen, welche Menge an eingebrachten Aerosolen der Luftreiniger abscheiden konnte. Damit Aerosole verschiedener Größen erfasst werden können, sind meist mehrere Detektionsverfahren erforderlich.

Wie sehen die Testergebnisse nach einer längeren Nutzungsdauer aus?

Die Prüfer möchten aber nicht nur wissen, wie wirksam neue Geräte Aerosole abfangen können. Sie simulieren auch, welche Leistung die Luftreiniger nach einigen Wochen und Monaten erbringen, indem sie die Filter künstlich altern lassen, beispielsweise indem sie sie dem Rauch von 100 Zigaretten aussetzen. Nach diesem Prozedere wird das Verfahren wiederholt. So kann auch erfasst werden, welche Geräte auf Dauer wirksam Aerosole aus der Luft entfernen.

Wo kann man die Testergebnisse im Detail nachlesen?

Alle Testergebnisse sind als Einzelartikel gegen eine geringe Gebühr auf der Seite der Stiftung Warentest abrufbar.

Covid 19: Corona und Aerosole

Erst die Corona-Pandemie hat das allgegenwärtige Vorhandensein von Aerosolen in unserer Atemluft in das Bewusstsein einer breiten Masse an Menschen gebracht. Das Prinzip der Tröpfcheninfektion war den meisten zuvor schon bekannt: Beim Husten und Niesen werden Partikel ausgestoßen, die eine relativ hohe Menge infektiösen Materials enthalten können. Werden wir von einem infizierten Menschen angehustet oder angeniest, ist deshalb die Gefahr einer Ansteckung hoch. Daher rührt die Hust- und Niesetikette, nach der wir nicht in die Hand und in Richtung unseres Gesprächspartners husten und niesen, sondern in die Armbeuge, vom Mitmenschen abgewendet.

Welche Rolle spielt die Viruslast der Aerosole?

Aerosole sind sehr viel kleiner als Tröpfchen. Sie enthalten weniger infektiöses Material und bringen zunächst einmal eine geringere Viruslast mit sich als Tröpfchen. Aber: Aerosole können sehr weit schweben und stundenlang in der Luft verbleiben. Wird die Luft nicht umgewälzt, ausgetauscht oder gefiltert, kann sich die Virenlast in der Luft so weit erhöhen, dass sich ein Mensch ansteckt. Dieses Risiko steigt in der kalten Jahreszeit, in der wir uns vermehrt in ungenügend belüfteten Innenräumen aufhalten, die Luft durchs Heizen besonders trocken ist. Und: Das Corona-Virus bringt immer neue, immer noch ansteckendere Varianten hervor, bei denen schon eine geringe Viruslast die Krankheit auslösen kann.

Was bringen Masken als Schutz vor Aerosolen?

Stoffmasken, wie sie in Grundschulen zulässig sind, können zwar Tröpfchen abfangen, nicht aber die ultrafeinen Aerosole. Befinden sich virenhaltige Aerosole in der Raumluft, bieten die meisten Stoffmasken nur einen geringen Schutz. Etwas besser verhält es sich mit Hygienemasken (umgangssprachlich auch „OP-Masken“ genannt), die in vielen weiterführenden Schulen getragen werden dürfen. Doch auch sie können Aerosole mit einem Durchmesser kleiner als 0,5 μm nur zu 60 bis 80 Prozent abscheiden. Dies hat eine Studie der Fachhochschule Nordwestschweiz ergeben. Atemschutzmasken der Kategorie FFP1, FFP2 oder FFP3 erzielen deutlich bessere Werte – aber selbstverständlich nur, wenn sie getragen werden. Werden die Masken abgenommen, etwa zum Essen oder Trinken, können Aerosole ungehindert in die Atemwege eindringen. 

Luftreiniger können Aerosole zu über 99 % aus der Raumluft filtern und reduzieren die Gefahr einer Ansteckung mit dem Corona-Virus erheblich.

Laufende Kosten: ab 100 € pro Jahr

Die flächendeckende Einführung von Luftreinigern in jedem Klassenzimmer scheiterte lange daran, dass nicht klar war, wer die laufenden Kosten tragen würde. Diese setzen sich bei Luftreinigern zusammen aus den regelmäßig anfallenden Filterwechseln und den Stromkosten.

Wer einen Luftreiniger kauft, sollte nicht allein auf die Anschaffungskosten und die Kosten für den Versand achten. (Bei Allergate ist der Versand für Luftreiniger übrigens kostenlos.) Ein leistungsstarkes Gerät, das in der Anschaffung teurer ist, kann auf lange Sicht günstiger kommen als ein preiswerteres Gerät, das viel Strom frisst und bei dem die Filter oft gewechselt werden müssen und/oder teuer sind.

Kosten für Filter: von unter 50 bis über 100 Euro ist alles möglich

Die Filter eines Luftreinigers sollten etwa halbjährlich gewechselt werden. Die Hersteller geben die Filterwechselintervalle für die jeweiligen Geräte an. Sie liegen in der Regel zwischen drei und zwölf Monaten. Wie lange ein Filter verwendet werden kann, hängt vom Gerät und von der Nutzungsintensität und -dauer ab. Die Kosten für Ersatzfilter sind sehr unterschiedlich: von unter 50 Euro bis deutlich über 100 € reicht die Spanne.

Stromkosten: etwa 58 bis 220 Euro im Jahr

Die Stiftung Warentest ermittelte Ende 2021 in ihrem Luftreiniger-Test durchschnittliche Stromkosten von mindestens 58 und höchstens 220 Euro im Jahr. Die relativ große Spanne entsteht durch die unterschiedlichen Geräte und unterschiedlichen Nutzungsszenarien. Es liegt auf der Hand: Für ein Gerät, das nur 8 Stunden am Tag läuft, laufen nur halb so hohe Stromkosten auf wie für ein Gerät, das 16 Stunden am Tag läuft. Ein Luftreiniger im Büro wird womöglich nur etwa 250 Tage im Jahr betrieben, weil am Wochenende und an Feiertagen ohnehin niemand im Büro ist, während ein Luftreiniger in Privaträumen vermutlich an die 365 Tage im Jahr laufen wird.

Um die voraussichtlichen Stromkosten abschätzen zu können, benötigen Sie als Faktoren

• ihren Strompreis pro Kilowattstunde,
• die Leistungsaufnahme des Geräts,
• die durchschnittliche Betriebsdauer und
• die Anzahl der Tage, an denen das Gerät pro Monat bzw. pro Monat laufen soll

So können Sie für jedes Gerät angepasst an Ihre voraussichtliche Nutzungsdauer und -intensität die zu erwartenden Stromkosten vorauskalkulieren.

Einsparpotenziale durch Luftreiniger

Für Schulen sind mobile Luftreiniger die deutlich günstigere Alternative im Vergleich zu fest installierten Lüftungsanlagen, die pro Klassenzimmer schnell das Zehnfache kosten. Auch iIn beruflichen Umfeldern rechnen sich die Kosten für einen oder mehrere Luftreiniger schnell zum Vorteil des Arbeitgebers, da die Kosten durch krankheitsbedingte Arbeitsausfälle viel höher sind. Hier und in allen anderen Bereichen gilt doch aber auch, dass der Gesundheitsschutz nicht nur finanzielle Aspekte hat.

Die Entscheidung für oder gegen einen Luftreiniger kann nicht allein auf Grundlage einer Kosten-Nutzen-Rechnung in Euro und Cent gefällt werden. Wie viel Geld wäre es wert, wenn dank eines Luftreinigers auch nur ein Mensch vor einem schweren Verlauf mit künstlicher Beatmung auf der Intensivstation erspart bliebe? Wie viel Geld wäre es wert, wenn den Kindern in einer Schulklasse dank eines Luftreinigers zwei Wochen Homeschooling und Kontaktverbot zu Gleichaltrigen erspart bliebe? Diese Dinge lassen sich nicht in Tabellen mit Euro und Cent darstellen.

Auch wenn die Pandemie einmal vorüber ist: Luftreiniger bieten weiterhin Schutz vor Krankheiten, denn sie filtern neben coronahaltigen Aerosolen auch andere Grippeviren, Bakterien, Allergene, Feinstaub und viele andere Schadstoffe aus der Luft.