Wniosek jest praktyczny: najskuteczniejsze środki często negatywnie odbijają się na naszym środowisku, ale część strat da się ograniczyć dobrym doborem technologii i czystszą energią.

W polskiej szkole lub przedszkolu jest jedna rzecz absolutnie przewidywalna: jeśli w klasie pojawi się infekcja, to w ciągu kilku dni liczba nieobecności będzie rosnąć. Dzieci siedzą długo w tym samym pomieszczeniu, jest tłoczno, a wentylacja bywa daleka od ideału. Po pandemii nauczyliśmy się szybko reagować, poprzez maseczki, oczyszczacze, przegrody z pleksi, ale te środki, choć skuteczne, nie zawsze pasują do rzeczywistości szkolnej.

Mają też drugą stronę, tj. koszt, zużycie energii i odpady. W najnowszej pracy w czasopiśmie naukowym Energy & Buildings zespół z Politechniki Śląskiej i Bauhaus-Universität Weimar proponuje sposób myślenia, w którym zamiast wyboru: zdrowie albo klimat, uwzględnione jest zarówno ryzyko zakażenia, wpływ środowiskowy w całym cyklu życia, jak i koszty oraz rola transformacji energetycznej.

Naukowcy przyjmują typowe założenia: 30 uczniów, standardowy plan lekcji (45 minut zajęć i 15 minut przerwy), praca przez rok szkolny oraz mechaniczna wentylacja ustawiona na 3 wymiany powietrza na godzinę (148 L/s). To ich bazowa sytuacja wyjściowa, czyli punkt odniesienia, do którego dokłada się kolejne strategie ochrony.

Na liście rozwiązań są rzeczy dobrze znane: przenośne oczyszczacze z filtrami HEPA, jednorazowe maseczki medyczne, przezroczyste przegrody między ławkami (ang. partition board - PB). Ale jest też pomysł mniej oczywisty: lokalny wyciąg przy biurku (ang. personal exhaust ventilation - PEV), który zasysa wydychane powietrze tuż przy strefie oddychania i jest połączony z przegrodami (PEV+PB). Kluczowe jest to, że system jest modułowy. Kiedy wentylator wyciągu jest wyłączony, przenoszenie infekcji ograniczają same przegrody (wariant pasywny), zaś kiedy sytuacja epidemiczna się zaostrza, można zwiększyć ochronę włączając wyciąg.

Badacze wykonali także kontrolowane eksperymenty w komorze testowej. Zamiast wirusa użyli gazu znacznikowego (N2O), wypuszczanego na wysokości ust manekina termicznego (modelu postaci, która wydziela ciepło podobnie jak żywy człowiek), a stężenia mierzyli szybko reagującymi analizatorami NDIR (ang. Non-Dispersive Infrared). Dzięki temu mogli sprawdzić, jak naprawdę rozchodzi się czyjś oddech w różnych ustawieniach przegród i lokalnego wyciągu, zamiast zakładać idealne mieszanie powietrza w całej sali.

Z analiz wynika, że sama wentylacja mechaniczna nie wystarcza, jeśli celem jest utrzymanie transmisji wirusa na niskim poziomie. Naukowcy opisują ryzyko przez wskaźnik R zero (ile kolejnych zakażeń wywołuje jedna osoba) i przy scenariuszu bazowym R zero rośnie powyżej wartości uznawanej za bezpieczną. Najmocniej ryzyko redukuje połączenie maseczek i oczyszczaczy, potem same maseczki, a zaraz za nimi PEV + PB. Przegrody bez aktywnego wyciągu poprawiają sytuację, ale umiarkowanie, bo same nie usuwają z powietrza aerozolu, tylko ograniczają jego strumień na krótkim dystansie.

Jednocześnie autorzy robią coś, czego w szkolnych dyskusjach zwykle brakuje: testują, co się dzieje, gdy warunki są nieidealne. Gorsza skuteczność filtrów, spadek „dyscypliny” w noszeniu masek, słabsza wentylacja, mniejszy strumień wyciągu przy stanowisku – to wszystko szybko podnosi ryzyko. I tu znów wygrywa podejście warstwowe albo modułowe: strategia łączona jest po prostu bardziej odporna na realne życie, w którym coś zawsze działa gorzej niż w broszurze.

Badacze przeprowadzają w swojej pracy także rachunek środowiskowy i ekonomiczny dla analizowanych rozwiązań w pełnym cyklu życia: od produkcji, przez użytkowanie, po utylizację. Przyjęty horyzont wynosi 10 lat, co pozwala porównywać rozważane metody przeciwepidemiczne w tych samych ramach czasowych. Okazuje się, że najbardziej skuteczne strategie, zwłaszcza te oparte na jednorazowych materiałach i urządzeniach pracujących cały czas, potrafią generować najwyższe obciążenia środowiskowe i najwyższe koszty.

Jednorazowe maseczki świetnie obniżają ryzyko, ale kumulują odpady i wydatki. Oczyszczacze są praktyczne, lecz ich ślad węglowy i koszty eksploatacji zależą od energii elektrycznej i wymian filtrów. To wszystko odniesione zostaje do miksu energetycznego w naszym kraju. Badacze wprost porównują scenariusz z pozyskiwaniem energii z krajowej sieci oraz wariant zasilania w 100 proc. z fotowoltaiki. Efekt jest jednoznaczny. Przejście na energię odnawialną obniża ślad środowiskowy i koszty wszystkich strategii wykorzystujących prąd elektryczny, przez co rozwiązania takie jak PEV + PB stają się wyraźnie bardziej konkurencyjne. To praktyczny przykład, że transformacja energetyczna zmienia sensowność decyzji w projektowaniu technicznym budynków publicznych i ich systemów.

Autorzy badań pokazują, że szkoły potrzebują strategii skalowalnych. W okresach spokojniejszych mogą wystarczyć rozwiązania pasywne (np. same przegrody), a przy wzroście transmisji można uruchamiać intensywniejszą ochronę (np. włączać lokalny wyciąg), bez przebudowy całej wentylacji i bez ponoszenia kosztów materiałów jednorazowych. Jednocześnie, jeśli państwo ma traktować redukcję emisji poważnie, to „zielona” szkoła nie może kończyć się na segregacji śmieci, lecz musi obejmować też to, skąd bierze się prąd do urządzeń, które mają chronić zdrowie.(PAP)

kmp/ bar/