Il coronavirus SARS-CoV-2 è un patogeno respiratorio che si trasmette attraverso le goccioline grandi (droplet) e piccole (aerosol) che espelliamo da bocca e naso quando tossiamo, starnutiamo, cantiamo, urliamo o semplicemente parliamo e respiriamo. L'uso delle mascherine e il distanziamento sociale servono proprio ad abbattere il rischio di entrare in contatto con queste goccioline respiratorie. Ma se i droplet sono stati immediatamente considerati uno dei principali fattori di rischio per il contagio, soltanto dopo diversi mesi è stata confermata anche la pericolosità della trasmissione aerea tramite aerosol. Ora un nuovo studio mostra come i condizionatori d'aria possono influenzare la diffusione degli aerosol infetti all'interno di un locale e favorire il contagio, anche tra i presenti che non sono direttamente in contatto con i positivi al coronavirus.

A dimostrare come i flussi di aerosol possono trasmettere l'infezione da coronavirus SARS-CoV-2 all'interno di un locale è stato un team di ricerca del Dipartimento di Ingegneria meccanica e del Laboratorio di St. Anthony Falls dell'Università del Minnesota (Stati Uniti). Gli scienziati, coordinato dal professor Jiarong Hong, docente di Fisica presso l'ateneo di Minneapolis, hanno preso come spunto per la propria ricerca un focolaio originato all'interno di un ristorante nella città di Guangzhou, in Cina, dove un singolo paziente positivo al SARS-CoV-2 asintomatico ha provocato l'infezione di otto persone, che era sedute allo stesso tavolo e ai due tavoli adiacenti. Il caso balzò agli onori della cronaca internazionale nei mesi scorsi, proprio come dimostrazione del rischio di trasmissione aerea attraverso gli aerosol, in particolar modo quando guidati da un sistema di condizionamento d'aria non opportunamente impostato e non sottoposto a manutenzione regolare del sistema di filtraggio.

Il professor Hong e i colleghi hanno messo a punto complesse simulazioni di fluidodinamica computazionale avvalendosi di un supercomputer, grazie al quale hanno potuto osservare nel dettaglio il modo in cui differenti fattori ambientali possono influenzare il rischio di trasmissione aerea. Analizzando l'interazione tra il flusso d'aria fredda prodotto dal sistema di condizionamento e quello di aria calda proveniente dai tavoli, gli scienziati hanno dimostrato come le particelle virali rilasciate dall'asintomatico (il "paziente zero" in verde) si sono propagate all'interno del locale. L'uomo era seduto al tavolo centrale collocato vicino alla parete posteriore, e da lì i suoi aerosol, favoriti dal flusso d'aria scarsamente filtrato dal condizionatore e da quello flusso termico dal basso verso l'alto generato dal corpo dei presenti, si sono propagati in un'ampia area del ristorante.  “Abbiamo impiegato un avanzato sistema per la simulazione di grandi vortici d'aria e altri metodi numerici all'avanguardia per risolvere simultaneamente parametri complessi, tra i quali la turbolenza, l'interazione flusso-aerosol, l'effetto termico e l'effetto di filtrazione dei condizionatori d'aria”, hanno scritto gli scienziati nell'abstract dello studio. Attraverso questa tecnologia avanzata è stato possibile mettere a punto una mappa spaziale nella quale erano indicate le posizioni più a rischio di infezione a causa della trasmissione aerea.

Dai risultati è emersa una stretta correlazione diretta tra le aree del locale ad alto indice di esposizione agli aerosol infetti e i casi di contagio verificatisi all'interno del ristorante, rilevati dall'indagine epidemiologica. In pratica, gli scienziati hanno trovato una prova indiretta su come la trasmissione aerea ha effettivamente agito all'interno del ristorante. Analizzando lo spostamento degli aerosol contaminati, il professor Hong e i colleghi si sono accorti che esistono due potenziali percorsi di trasmissione che attualmente sarebbero trascurati. Da una parte vi è il flusso di aria calda che sale da sotto ai tavoli verso le vie respiratorie di una persona seduta, dall'altra la limitata efficienza della filtrazione da parte dei condizionatori, che rischia di far tornare indietro i flussi d'aria contaminati. “Il nostro lavoro evidenzia la necessità di misure più preventive, come una schermatura adeguata sotto al tavolo e un miglioramento dell'efficienza di filtrazione dei condizionatori d'aria”, ha dichiarato il professor Hong in un comunicato stampa. “La nostra ricerca – ha aggiunto l'esperto – dimostra la capacità e il valore degli strumenti di simulazione al computer ad alta fedeltà per la valutazione del rischio di trasmissione aerea e la necessità di mettere a punto misure preventive efficaci”. I dettagli della ricerca “Simulation-based study of COVID-19 outbreak associated with air-conditioning in a restaurant” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica specializzata Physics of Fluids.