Coronavirus: Nein, die Luft im Flugzeug ist nicht so virenfrei wie im OP

Vielen wird eine Klimaanlage aus dem Hotel bekannt sein. Wer gerade Urlaub macht, denkt sich vielleicht: rein ins Zimmer und das Ding anmachen. Nur ist das eine gute Idee? Das hängt vor allem davon ab, welche Filter verbaut sind und welcher Belüftungsmodus eingestellt ist. In den meisten Klimaanlagen sind zwei Filter vorgesehen: Stufe eins bildet stets ein Grobfilter, erklärt Heinz-Jörn Moriske, Geschäftsführer der Kommission Innenraumlufthygiene des Umweltbundesamtes. Der sitze direkt an der Stelle, wo die Luft angesaugt wird, und sorge dafür, dass grobe Verunreinigungen wie zum Beispiel Blätter und grobe Schmutzteilchen draußen bleiben. Sonst könnten sich diese im System ablagern und zusammen mit Feuchte einen Nährboden für Keime bilden. 

Sofern es eine Belüftungsanlage gibt, sind eben meist zweistufige Anlagen verbaut. Das heißt: Zum Grobfilter kommt ein Feinstaubfilter hinzu. Dieser fischt Stäube aus der Luft und zum Teil auch Dieselabgase. Nur: Für sehr kleine Partikel wie Aerosole ist der in der Regel zu grob. Will man diese erwischen, brauche es einen dritten, sogenannten Hepa-Filter, erklärt Moriske, was für High Efficiency Particulate Airfilter steht. Geräte aus dieser Klasse filtern mindestens 99,95 Prozent der Partikel aus der Luft heraus, die durch das Gerät strömen. Die gefilterte Luft ist dann also nahezu virenfrei. Diese speziellen Filter werden aber nur in ausgewählten Räumlichkeiten verbaut – dazu unter der Frage zu Hepa-Filtern gleich mehr. Gibt es anstelle der Belüftungsanlage nur einen Ventilator, ist Vorsicht geboten: Der kann Viren nämlich besonders gut im Raum verteilen, wenn er die Luft nur umwälzt und nicht für Austausch sorgt. Also ventilieren – und lüften!

Damit Klimaanlagen, wie es sie in Bürogebäuden oder Restaurants teilweise gibt, die Keimbelastung in der Raumluft niedrig halten, müssen sie mit möglichst viel Frischluft arbeiten. Ein großer Anteil der Lüftungsluft sollte also aus dem Freien angesaugt und Abluft aus dem Raum nach draußen geleitet werden. "Das heißt: Ich bringe mehr frische Luft in diesen Raum und verdünne so die möglicherweise mit Viren belasteten Aerosole – die Belastung, die eine Person dann abbekommt, wird geringer", erklärt Dirk Müller, Professor für Gebäude- und Raumklimatechnik an der RWTH Aachen.

Diese Aussagen decken sich mit einem Positionspapier des Europäischen Dachverbandes für Heizung, Lüftung und Klima (Rehva). "Wichtig ist die Frischluft, die idealerweise 100 Prozent beträgt. Und dass Anlagen regelmäßig gewartet werden", sagt auch Moriske vom Umweltbundesamt. Nur dann könne ein positiver Effekt auf die Viruslast im Raum erzielt werden.

Diese hochwirksamen Partikelfilter kennt man aus Kliniken und anderen Bereichen, wo eine möglichst keimfreie Luft wichtig ist. "Bei uns im Krankenhaus betrifft das Operationssäle und zum Beispiel Räume in Apotheken, wo Medikamente hergestellt werden", sagt Klaus Raberg, der das Betriebsmanagement des Uniklinikums Schleswig-Holstein (UKSH) leitet. Auch spezielle Labore würden damit ausgestattet. Die Anlagen sind in der Lage, Viren und andere Keime aus der Luft zu filtern – wobei das allein aber nicht reicht, um einen Raum möglichst steril zu halten.

Schaut man sich einen Operationssaal genauer an, so fällt über dem Patiententisch eine ringförmige Aufhängung ins Auge. Von hier aus strömt gefilterte, virenfreie Luft mit Überdruck nach unten, wo sich Patienten und Operateurinnen befinden. Dieser Luftstrom stellt durch entsprechende Druckverhältnisse sicher, dass keine Erreger in den Bereich gelangen können", erklärt Raberg. Im UKSH würden diesem Strom pro Stunde 3.000 Kubikmeter Frischluft von außen zugeführt – das entspricht einem Volumen von 3 Millionen Literpackungen Milch. Die Raumluft könne so alle zwei Minuten komplett ausgetauscht werden, sagt Raberg. Da insgesamt weniger durch das Belüftungssystem abgeführt als zugeführt wird, herrscht im ganzen OP ein leichter Überdruck, der sich über einen konstanten Luftstrom in die Nebenräume ausgleicht – infektiöse Partikel haben so keine Chance, hineinzugelangen.

Das gegenteilige Prinzip gilt übrigens für spezielle Isolationszimmer – statt mit Überdruck arbeiten die Belüftungssysteme hier mit Unterdruck. Der Grund ist einfach: Während es in OP-Sälen vor allem darauf ankommt, dass keine verunreinigte Luft in den Raum gelangt, ist es in Isolationszimmern entscheidend, dass keine hinauskommt. Liegt dort nämlich ein Patient mit hoch ansteckenden Erkrankungen, gilt es, das Personal zu schützen und mögliche Ausbreitungen auf der Krankenstation zu verhindern. Dabei kann man das Abluftsystem wie einen kleinen Staubsauger betrachten, der den Unterdruck konstant aufrechterhält. Zusätzlich sind diese Räumlichkeiten komplett abgedichtet und mit einer Schleuse ausgestattet. 

Das hat vor allem wirtschaftliche Gründe. Schon die Planung dreistufiger Anlagen sei sehr viel aufwendiger, erklärt Moriske, der Experte für Innenraumluft. Ist die Anlage einmal installiert, sind zudem die Betriebskosten höher als etwa beim zweistufigen Modell mit Feinstaubfilter. Zum einen muss mehr Druck erzeugt werden, damit die Luft durch den hochfeinen Filter "gepresst" werden kann – das kostet Strom. Zum anderen sollten die relativ teuren Filter regelmäßig ausgetauscht werden. "Für normale Situationen in Büros, Schulen oder zu Hause ist es aber auch nicht notwendig, die Luft stets mit drei Filterstufen aufzubereiten", sagt Moriske. Das wäre auch nicht nachhaltig im umweltpolitischen Sinne.

Das ist unwahrscheinlich, aber möglich. Besonders Geräte, die keine oder nur wenig frische Außenluft zuführen und im sogenannten Umluftbetrieb arbeiten, sind problematisch. Sie leiten verbrauchte Luft aus dem Raum ab und führen sie nach Durchlaufen der Filter in denselben Raum zurück, erklärt der Aachener Raumklimaforscher Müller. Sei kein ausreichend effizienter Filter für die Aerosole verbaut, könnten infektiöse Partikel im Raum noch verteilt werden – so wie es mutmaßlich im Schlachtbetrieb Tönnies passiert ist. Dort habe man Umluft-Kühlgeräte verbaut, da es energetisch deutlich günstiger sei, die kalte Luft zirkulieren zu lassen, anstatt dauerhaft warme Luft von außen herunterkühlen zu müssen, erklärt Müller.

Auch ältere Klimaanlagen arbeiteten noch häufiger zumindest temporär im Umluftbetrieb. Das spart Energie, während sie einen Raum abkühlen oder aufheizen. Solche Anlagen filtern dann also weder das Virus heraus, noch können sie Aerosole mit Frischluft verdünnen. Anlagen zur Raumtemperierung, wie sie teilweise in Hotels eingesetzt werden (Spitgeräte, Gebläsekonvektoren), besitzen wie Heizkörper üblicherweise gar keine Filter. Bei modernen Klimaanlagen ist der Umluftmodus hingegen eher untypisch und die Anlagen fördern verlässlich frische Außenluft in die Räume.

Abgesehen davon können sich, wenn nicht regelrecht gewartet wird, Verunreinigungen und Dreck in der Belüftungsanlage ansammeln. Diese können zum optimalen Nährboden für viele weitere Erreger werden. Es geht also nicht nur um Modus und Filter, sondern auch um die Pflege der Anlagen. 

In Schulen stellt sich in den allermeisten Fällen gar nicht erst die Frage, ob Filter verbaut sind. Schließlich gebe es in etwa 90 Prozent der Einrichtungen kein maschinelles Belüftungssystem, bemängelt Moriske. Schon im Jahr 2008 hatte er als Mitglied der Innenraumlufthygiene-Kommission des Umweltbundesamts an einem Leitfaden für die Innenraumhygiene in Schulgebäuden mitgearbeitet. Darin ist von Problemen wie Feinstaubbelastung, Kohlenstoffdioxidkonzentration, Schimmel oder chemischen Stoffen in der Luft die Rede. Diese Inhalte seien, gerade wenn es um Lüftungsempfehlungen gehe, nach wie vor aktuell, so Moriske. "Wir haben den Fehler gemacht, dass wir in der Vergangenheit viele Räume, die wir eigentlich hätten belüften müssen, nicht belüftet haben. Insbesondere würde ich den Schulsektor als Beispiel nennen", bestätigt auch Dirk Müller von der RWTH Aachen.

Was in Zeiten vor Corona schon ein Problem war, rächt sich momentan also in doppelter Hinsicht. Kurzfristig hilft wohl nur das regelmäßige Lüften mit offenem Fenster – egal wie kalt oder nass es draußen ist. Die Wissenschaftler Moriske und Müller verweisen auf ein Kohlenstoffdioxid-(CO2)-Ampelsystem, das an dieser Stelle helfen soll. Die CO2-Konzentration in der Raumluft ist ein guter Parameter für die Luftqualität. Steigt sie über eine bestimmte Schwelle, so könnte die Ampel, die an ein Messgerät gekoppelt wird, auf Gelb oder Rot springen – ein Signal, dass gelüftet werden müsse. Und das würde nicht nur verbrauchte Luft aus dem Raum transportieren, sondern auch mögliche Aerosole verdünnen. Eine solche Ampel könnte genauso gut in anderen Settings wie Büroräumen zum Einsatz kommen, um einfach und schnell Luftqualität zu überprüfen.

Nicht ohne Grund ist das Ansteckungsrisiko mit Covid-19 im Freien geringer als in Innenräumen. Je schneller ein Lüftchen die keine fünf Mikrometer großen Aerosole mit den Viren verteilt, die Luft also verdünnt und austauscht, desto geringer das Risiko (Am. J. Infection Control: Knibbs et al., 2011). Erste Rekonstruktionen dessen, wo genau sich Menschen während der Corona-Pandemie infiziert haben, zeigen: Feste oder Gottesdienste, Restaurants oder Büros sind die Orte, wo nach bisherigen Erkenntnissen am häufigsten Ansteckungen passieren (Wellcome Open Research: Leclerc et al., 2020, Preprint: Quian et al., 2020). Also gilt, solange es im Sommer möglich ist: so viele Aktivitäten wie möglich ins Freie verlagern. Und Lüften, Lüften, Lüften.

Wenn sich das Leben zwangsläufig zurück ins Innere verlagert, wird das Lüften umso wichtiger. Wo es eine Klimaanlage gibt, sollte diese wie jetzt auch mit möglichst hohem Frischluftanteil und einem hohen Volumenstrom benutzt werden. Technisch ist es meistens nicht möglich, eine Klimaanlage nachträglich mit Hepa-Filtern auszustatten. Gibt es kein maschinelles Belüftungssystem, so hilft nur: Fenster auf. 

Ebenso kann man sich mobile Filteranlagen anschaffen. Diese arbeiten ebenfalls teilweise mit Hepa-Filtern oder UV-Strahlung, welche das Virus unschädlich machen sollen. Sie sind aber gerade für Orte wie Schulklassen oder größere Büroräume nicht geeignet, weil nicht ausreichend Luft umgewälzt werden kann. Das bestätigen sowohl Moriske, Müller als auch das schon zitierte Positionspapier der Rehva. "UV-Licht kann darüber hinaus zu einem Sicherheitsrisiko für Nutzer außerhalb gewerblicher Bereiche führen", warnt Moriske. 

Auf Anfrage zur Luftqualität teilt die Bahn schriftlich lediglich mit, dass es nur selten zu Ansteckungen mit Covid-19 in Zügen komme. Zum Belüftungssystem heißt es weiter: "Eine Übertragung solcher Partikel über die Klimaanlagen eines Zuges ist aufgrund der sehr langen Lüftungswege, der Trocknung der Luft und der vorhandenen Filter (Klasse G4 – Grobstaubfilter) äußerst unwahrscheinlich. Dies wird dadurch verstärkt, dass Schienenfahrzeuge eine hohe Luftwechselrate aufweisen (vollständiger Luftaustausch in einem ICE circa alle 7,5 Minuten) und damit sehr viel Frischluft zugeführt wird. Zudem verfügen die Züge über eine aktive Luftmengensteuerung, die die Frischluftzufuhr abhängig von der Besetzung der Züge regelt. Die Luftwechselrate im Flug- und Bahnverkehr pro Passagier ist vergleichbar und liegt deutlich über jener in Gebäuden."

Der Vergleich der Luftwechselrate mit Gebäuden hinkt etwas, da sich im Zug zumindest in der Regel mehr Personen auf der gleichen Fläche aufhalten und eng aneinandersitzen. Eine höhere Wechselrate als in Gebäuden bedeutet damit nicht zwangsweise eine bessere Luftqualität. Zudem sind die beschriebenen Filter nicht fein genug, um Viren herausfiltern zu können. Studien, die die Aussagen der Bahn überprüfen könnten, gibt es derzeit nicht. Das Unternehmen führt momentan selbst Untersuchungen in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) durch, die das Infektionsgeschehen in Zügen genauer untersuchen sollen.

Immer wieder behaupteten Fluggesellschaften zuletzt, die Kabinenluft in ihren Maschinen sei in etwa so rein wie im Operationssaal – da man ebenfalls Hepa-Filter verwende. Binnen weniger Minuten würde die Luft komplett ausgetauscht. Doch bei genauem Hinsehen zeigt sich: Das stimmt nicht.

Was richtig ist: Auch in Flugzeugen sind Hepa-Filter verbaut. Verbrauchte Kabinenluft wird in Lüftungsschlitze zwischen Kabinenboden und Wand gesogen, von Partikeln bereinigt und anschließend mit Frischluft von draußen vermengt. Über Düsen an der Kabinendecke strömt sie zurück in den Passagierraum. So soll ein senkrechter Luftstrom zwischen Düse an der Decke und den Abluftsystemen am Boden entstehen. 

Das Problem: Bis durch diese Technik wirklich die komplette Luft ausgetauscht ist, dauert es länger als nur ein paar Minuten. Und in dieser Zeit sitzen die Passagiere auf engstem Raum zusammen – keine Chance, den nötigen Abstand zu halten. Weder die größeren Tröpfchen noch die kleineren Aerosole werden also immer schnell genug aus der Luft gefischt, bevor der Sitznachbar oder weiter weg sitzende Mitreisende sie einatmen. Außerdem ist auch die Theorie, die Luft ströme stets aus der Lüftung unter der Decke geradewegs nach unten, um am Boden als Abluft wieder ins Filtersystem zurückgeführt zu werden, von Wissenschaftlern schon widerlegt. Durch Temperaturunterschiede in der Kabine und Luftbewegungen kommt es durchaus zu Verwirbelungen – wodurch sich auch Aerosole durchaus in der Kabine verteilen. 

Die Behauptung, Flugreisen seien – zumindest was das Covid-19-Ansteckungsrisiko angeht – so sicher wie eine Blinddarmoperation, ist also schlichtweg falsch.

Ja. Erste Fälle aus der aktuellen Covid-19-Pandemie wurden berichtet. So steckten sich auf einem Flug von Singapur nach Hangzhou am 23. Januar dieses Jahres zwölf Menschen mit dem Coronavirus an. Der Mann, welcher den Erreger aus Wuhan in den Flieger mitgebracht hatte, trug übrigens keine Atemschutzmaske (Infectious Diseases: Yang et al., 2020). 

Ein ähnlicher Fall ereignete sich während der Sars-Epidemie, an der in den Jahren 2002 und 2003 knapp 350 Menschen in Festlandchina sowie fast 300 weitere in Hongkong starben. Sie wurde von dem Vorgänger des heutigen Coronavirus mit Namen Sars-CoV-1 ausgelöst und verursachte bei den Menschen das Schwere Akute Respiratorische Syndrom (Sars), also ebenfalls eine Atemwegserkrankung, ähnlich wie das aktuell umgehende Coronavirus, das die Lunge, aber auch andere Organe befällt. Auf einem Flug am 15. März 2003 von Hongkong nach Peking steckten sich 22 Personen mit Sars-CoV-1 an. Interessant an dem Fall war, dass nur acht davon im unmittelbaren Umfeld des schon vorher Erkrankten saßen. Die Autorinnen und Autoren der Studie gehen davon aus, dass Passagiere oder Bordpersonal, die sich während des Flugs bewegten, Aerosole im Flugzeug verteilt haben könnten (The New England Journal of Medicine: Olsen et al., 2003). 

Und auch am Beispiel von Influenzaviren – der Grippe also – haben Forschende in einem Modell zeigen können, dass infektiöse Partikel auch einige Reihen entfernt vom Infizierten nachweisbar waren (Indoor Air: Jitendra et al., 2012).

Die Europäische Behörde für Flugsicherheit hat Handlungsempfehlungen (als Pdf) herausgegeben, um das Infektionsrisiko an Bord zu verringern. Eine Vorgabe, Abstandsregeln beispielsweise über freie Mittelsitze besser einhalten zu können, gibt es aber nicht. Professor Qingyan Chen, einer der führenden Forscher im Bereich Keimbelastungen in Flugzeugen, zeigt zwar Verständnis dafür, dass unausgelastete Flugzeuge nicht wirtschaftlich seien. Gegenüber der Neuen Züricher Zeitung sagte er aber auch, dass man in diesem Fall hochwertige Atemschutzmasken verteilen sollte, etwa mit Filtern vom Typ FFP2 oder FFP3, die eine stärkere Barriere gegen Viren und Aerosole sind. Chirurgische Masken, wie sie derzeit Vorgabe seien, reichten im voll besetzten Flieger nicht aus. 

Letztlich bleibt also jede Flugreise ein Risiko. Wer sichergehen will, verzichtet im Moment noch auf solche Reisen. Zumal die Zahl der Neuinfektionen in Deutschland gerade wieder steigt – und Forschende mahnen, vorsichtig zu sein. Weltweit nimmt die Zahl der Infizierten ohnehin weiterhin dramatisch zu. Viele Reiseziele sind also alles andere als sicher.

Weiterhin bleiben die AHA-Regeln aus Abstand, Hygiene und Alltagsmaske wichtig. Und wo möglich, sollte jeder längere Aufenthalte in Innenräumen vermeiden. Mund-Nasen-Masken halten zumindest einen Teil der Tröpfchen zurück und verhindern, dass die Partikel sehr weit fliegen. Und wer Maske trägt, hat eine gute Chance, nicht gleich die komplette Tröpfchendusche eines Niesers abzukriegen. Abstand zu halten, hilft auch – denn je weiter wir von einer Infizierten entfernt sind, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, in die Wolke ihrer Ausatmung zu geraten.