> FocusUnimore > numero 26 – giugno 2022

Airborne infections: a project to reduce transmission risks

The risk of infection by SARS-cov-2 and other airborne infections is amplified in confined environments, depending on health and environmental factors. Numerous international studies suggest the use of environmental factors to estimate the risk of transmission of infection in a population. The FAR 2021 “MIRAI” (Mitigating Indoor Risk of Airborne Infections) project by Unimore aims to mitigate the risk of infection by airborne agents using environmental factors, combining the use of low-cost sensors for indoor air and the implementation of modelling tools. The measurement campaign began in Unimore classrooms and involved the fifth-year students of the Industrial Technical Institute “E. Fermi” of Modena (“Electronics and Electrical Engineering” curriculum). Thanks to the students’ involvement it was possible to combine the technical part with its purposes of dissemination and public engagement and allowed the development of professional skills at local level, in accordance with the guidelines of the Foundation of Modena that supports the implementation of the entire project. The activity in particular involved eight students, divided into four groups, to provide MIRAI with hardware and software solutions for the acquisition, transmission and storage of CO2 data from the mid-cost system.

Il rischio di contagio da SARS-CoV-2 e altre infezioni aerotrasmesse è fortemente amplificato negli ambienti confinati, dipendendo altresì da fattori di ordine sanitario (es. carica virale, suscettibilità, emissione di aerosol) ed ambientale (es. pattern di circolazione dell’aria, temperatura, ventilazione). Essendo i primi difficilmente valutabili, numerosi studi internazionali propongono l’utilizzo dei secondi per stimare il rischio di trasmissione di infezione in una popolazione, con particolare riferimento all’efficienza della ventilazione meccanica o naturale. 

           Il progetto FAR 2021 “MIRAI” (Mitigating Indoor Risk of Airborne Infections) ha come obiettivo la mitigazione del rischio di infezione da agenti aerotrasmissimibili con particolare riferimento ai fattori ambientali, combinando l’uso di sensoristica low-cost per aria indoor e l’implementazione di strumenti modellistici

Per quanto riguarda la valutazione tramite sensori, il progetto si propone di utilizzare due tipi di sensori per la stima della concentrazione di CO2 e di aerosol (particolato) indoor quali indicatori indiretti dell’efficienza della ventilazione. 

Per quanto riguarda la valutazione della probabilità di contagio, verrà utilizzato un approccio metodologico basato sulla modellizzazione del rischio sanitario, con il supporto di un gruppo di ricercatori di alto profilo internazionale organizzatosi informalmente nell’iniziativa “Aireamos International” durante la recente pandemia. 

           MIRAI unisce le competenze di ingegneria ambientale per monitoraggio dell’aria e di sanità pubblica per la valutazione del rischio in una serie di attività per il raggiungimento degli obiettivi progettuali.

La prima parte del progetto è stata dedicata al setup della strumentazione per il monitoraggio dell’aria indoor; dopo qualche ritardo nel reperire una parte del materiale – spiega il Prof. Alessandro Bigiad oggi sono attivi 4 sensori su 6. A questa fase è seguita l’attività di raccolta dei livelli di CO2 indoor e di concentrazione in numero di aerosol per 24 diverse granulometrie comprese tra 350 nm e 10 µm”.

            La campagna di misura è iniziata in aule Unimore presso il Dipartimento di Scienze Biomediche, Metaboliche e Neuroscienze e il Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari”. In particolare, il tipo di sensore di CO2 impiegato (Aranet4) permette una immediata visualizzazione dei livelli indoor di CO2 indoor ad intervalli di un minuto ed è dotato di tre colori (verde, giallo e rosso) per indicare il superamento di soglie di ‘rischio’ oltre le quali è indicato un aumento della ventilazione dell’aula. 

A fianco dei sensori – aggiunge il Dr. Tommaso Filippiniabbiamo posizionato un QR-code con un link diretto ad una pagina dedicata a MIRAI dove studentesse e studenti possono approfondire i dettagli riguardo alle finalità e attività in corso del progetto stesso”. (https://www.creagen.unimore.it/mitigating-indoor-risk-of-airborne-infections-mirai/).

A causa dell’incertezza di misura nei sensori di tipo low-cost, al fine di migliorare la qualità dei dati raccolti all’interno del progetto MIRAI, è previsto lo sviluppo di un sistema di calibrazione e verifica della sensoristica low-cost con un sistema mid-cost sia per la misurazione dell’aerosol particellare che di CO2. In particolare, per il primo verrà utilizzata una strumentazione commerciale certificata per la verifica della corretta attribuzione dei diametri dell’aerosol e del corretto conteggio quest’ultima, mentre per la CO2 è in corso di sviluppo e messa in opera di un’unità di calibrazione ad hoc

         Quest’ultima è basata su un sensore compatto con prestazione intermedia, ma significativamente migliore di quella dei sensori low-cost, che deve essere accoppiato ad un sistema di acquisizione dati.              

         Per la realizzazione di questa attività all’interno del progetto MIRAI, si è scelto di coinvolgere attivamente gli studenti del quinto anno dell’Istituto Tecnico Industriale “E. Fermi” di Modena (indirizzo “Elettronica ed Elettrotecnica”), per combinare sia la parte tecnica del progetto con le sue finalità di divulgazione e public engagement nonché di sviluppo di professionalità a livello locale, in accordo con le linee programmatiche della Fondazione di Modena che supporta la realizzazione dell’intero progetto

Questa attività in dettaglio ha portato al coinvolgimento di otto studenti, suddivisi in quattro gruppi, per fornire a MIRAI delle soluzioni hardware e software per l’acquisizione, trasmissione ed archiviazione dei dati di CO2 da sistema mid-cost

“Siamo molti contenti di essere riusciti ad interessare gli studenti delle scuole superiori – dichiara il prof. Bigi e di aver dato loro la possibilità di avvicinarsi al mondo della ricerca. Speriamo anche che questa esperienza li possa aiutare ad orientarsi nella scelta del loro percorso futuro”.

Nel prosieguo del progetto, è prevista l’implementazione di un modello per la valutazione del rischio di infezione, a sua volta integrato con un modello di dispersione per la stima della diluizione dell’aerosol emesso volto al miglioramento della salubrità dell’aria indoor e alla mitigazione del rischio di infezioni aerotrasmesse, non ultima quella della recente pandemia da SARS-CoV-2.

Infezioni aerotrasmesse: un progetto per ridurre i rischi di trasmissione