Onderzoekers ontwikkelen ‘virusdodend’ luchtfiltersysteem

Wetenschappers en ingenieurs van Cambridge hebben een nieuw op koolstof gebaseerd nanomateriaal voor luchtfiltratie ontwikkeld dat verschillende virussen kan opvangen en vernietigen, waaronder dierlijk coronavirus, een naaste verwant van SARS-CoV-2 – het virus dat COVID-19 veroorzaakt.

Het prototype, ontwikkeld en getest door een multidisciplinair team van onderzoekers van de Boies Group, in het Department of Engineering, en met collega’s van het Department of Materials Science & Metallurgy en Department of Pathology, is uitgerust met ultradunne koolstof nanobuis elektrisch geleidende membranen . Dit nieuwe geleidende filtratiemembraan maakt gelijktijdige virusfiltratie en ontsmetting mogelijk door thermische flitsen via resistieve verwarming tot temperaturen boven 100°C, waardoor virussen, waaronder betacoronavirus, in seconden worden gedeactiveerd.

De onderzoekers zeggen dat het multifunctionele filter vooral nuttig is bij het bestrijden van de virale verspreiding van door de lucht overgedragen ziekten in besloten omgevingen zoals ambulances, ziekenhuizen, vrijetijds- en onderwijscentra, of het nu wordt gebruikt als een op zichzelf staande eenheid of in combinatie met verwarming, ventilatie en lucht airconditioning (HVAC) filtratiesystemen. De resultaten, inclusief bevindingen die zijn genomen tijdens virusinfectiviteitsproeven, ondersteund door theoretische modellen, worden gerapporteerd in het tijdschrift Koolstof.

Het filter vertegenwoordigt een nieuwe klasse geleidende filtratiemedia die elektrische functionaliteit mogelijk maken met de mogelijkheid om in massa te worden geproduceerd, en met een filtratie-efficiëntie en luchtdoorlatendheid die overeenkomt met die van commerciële HEPA-filters (high-efficiency particulate air). Het vangt effectief druppeltjes van ademhalingsvloeistoffen op – een drager van veel virussen, waaronder coronavirussen – die worden geproduceerd door hoesten, spreken en ademen en die uren in de lucht blijven hangen en over tientallen meters migreren in besloten omgevingen. Het zijn deze ademhalingsdeeltjes die bijdragen aan hoge infectiepercentages in gesloten en overvolle ruimtes.

Het innovatieve koolstofnanobuisjesmateriaal, geproduceerd door een uniek proces dat is uitgevonden aan de universiteit, is ook de pijler van het ANAM-initiatief, gefinancierd door de EPSRC, dat ernaar streeft het commerciële potentieel van koolstofnanobuisjes te ontsluiten.

doctoraat student Liron Issman zei: “Op basis van de kennis die is opgedaan door dit project (het resultaat van een door Innovate UK gefinancierde subsidie), zijn verschillende werkende prototypes ontwikkeld die aantonen dat het filter in staat is om 99% van een kleine kamer of een ambulance binnen 10-20 minuten.Er zijn verschillende industriële samenwerkingsprojecten gestart met toonaangevende luchtfiltratiebedrijven om dit koolstofnanobuismateriaal te introduceren in geavanceerde toepassingen om COVID-19 en andere in de lucht verspreide ziekteverwekkers te helpen bestrijden.

“Om aan de marktvraag te voldoen, wordt ons unieke proces commercieel opgeschaald door Q-Flo Limited, een spin-out van de Universiteit van Cambridge, om in eerste instantie meer dan 100.000 m²/jr membraanmateriaal. De voordelen van deze geleidende filtratiematerialen zijn dat ze een lage stromingsweerstand bieden met een hoge afvangefficiëntie en mogelijkheden voor extra verwarming en detectie.”