Por que os espaços internos ainda são os principais focos de COVID-19

Os riscos aumentam quando as partículas de vírus se acumulam dentro de edifícios, mas não está claro como melhorar a ventilação.

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Crianças estudam com casacos dentro de uma escola na Alemanha que tem as janelas abertas para melhorar a ventilação. (Créditos: Ina Fassbender/AFP/Getty)

Traduzido por Julio Batista
Original de Dyani Lewis para a Nature

Quando Lidia Morawska sai de casa, ela leva um dispositivo do tamanho de um sapato que fornece algumas informações sobre os restaurantes e escritórios que ela visita. Fora desses edifícios, seu monitor de dióxido de carbono registra pouco mais de 400 partes por milhão (ppm). Mas dentro de casa é uma história diferente.

Mesmo em um restaurante aparentemente espaçoso e de teto alto, o número às vezes sobe até 2.000 ppm – um sinal de que a sala tem ventilação insuficiente e pode representar um risco de infecção por COVID-19. Sugestões visuais podem ser enganosas, até mesmo para Morawska, uma cientista de aerossóis da Universidade de Tecnologia de Queensland em Brisbane, Austrália. “O público em geral não tem ideia sobre isso”, disse ela.

A situação não é diferente dentro de cafeterias ou creches em grande parte do mundo, de acordo com pesquisadores que manejaram medidores portáteis semelhantes de CO2. E isso é uma má notícia para a esperança de derrotar o coronavírus SARS-CoV-2.

Durante meses, as autoridades de saúde identificaram os espaços internos com pouca ventilação como potenciais focos de infecção. E em 1º de março, a Organização Mundial da Saúde (OMS) divulgou um roteiro há muito tempo aguardado para melhorar a ventilação. O documento – para o qual Morawska contribuiu – estabelece metas e medidas específicas que as empresas e outros locais podem tomar para melhorar a ventilação e tornar os edifícios mais seguros.

Mas Philomena Bluyssen, engenheira de construção da Universidade Técnica de Delft, na Holanda, diz que é preciso fazer mais. “As diretrizes da OMS”, disse ela, “são o mínimo”.

Bluyssen e outros criticam a falha dos governos em fornecer orientações claras ou investimento para que as pessoas tornem os espaços internos mais seguros. Alguns cientistas dizem que isso deixou grande parte da população – de crianças em idade escolar a funcionários de escritório, frequentadores de restaurantes e presidiários – em risco de contrair COVID-19.

Outros dizem que não há solução fácil e o manejo preciso de ventilação ou purificação do ar para tornar os espaços internos seguros ainda são desconhecidos. “A complexidade não está em um nível que você possa – com um simples conjunto de conselhos – resolver a situação”, disse Ehsan Mousavi, engenheiro de construção da Universidade Clemson na Carolina do Sul (EUA), que estuda a qualidade do ar interno e a ventilação em hospitais.

Ainda assim, muitos especialistas afirmam que já se sabe o suficiente para que as autoridades forneçam uma mensagem clara sobre a importância de uma boa ventilação para a segurança em ambientes fechados, especialmente em espaços continuamente ocupados ou onde as máscaras são removidas durante as refeições.

Reconhecimento lento

Em 28 de março de 2020, dois meses após a OMS declarar a COVID-19 uma emergência de saúde global, a agência transmitiu uma mensagem de saúde pública no Twitter e no Facebook. “FATO: #COVID19 NÃO está no ar”, disse, rotulando as afirmações contrárias como desinformação. Mas as evidências rapidamente estabeleceram que o vírus é transmitido por via aérea, e os pesquisadores criticaram veementemente a agência.

A OMS atualizou suas recomendações sobre a transmissão do SARS-CoV-2 três meses depois, reconhecendo a possibilidade de que a transmissão aérea possa ocorrer em alguns ambientes comunitários. A transmissão aérea em “espaços lotados e inadequadamente ventilados por um período prolongado de tempo com pessoas infectadas não pode ser descartada”, disse o conselho atualizado.

Yuguo Li, um engenheiro ambiental da construção civil da Universidade de Hong Kong, disse que está desapontado por ter demorado tanto para a OMS e outras autoridades de saúde reconhecer o risco. “Teríamos salvado muitas pessoas” se a transmissão aérea fosse reconhecida anteriormente, disse ele.

Um porta-voz da OMS disse que a agência mencionou a importância da ventilação desde o início da pandemia.

Outros dizem que a posição da OMS ainda não vai longe o suficiente. “A transmissão aérea é dominante”, disse o epidemiologista ambiental Joseph Allen da Faculdade de Saúde Pública TH Chan da Universidade de Harvard em Boston, Massachusetts (EUA). É por isso que os controles de edifícios, como ventilação e filtragem de ar, fazem sentido, disse ele.

A OMS e outras autoridades de saúde falharam em priorizar de forma clara as medidas para melhorar a qualidade do ar interno para reduzir a chance de contrair COVID-19, disse Jose-Luis Jimenez, um químico atmosférico da Universidade do Colorado em Boulder (EUA). “Eles não enfatizam o quão importante isso é”, disse ele. O que a OMS precisa dizer é “fato: isso percorre pelo ar”, disse Jimenez, “que nós respiramos”.

Uma mensagem contundente da OMS garantiria que as autoridades nacionais de saúde tomassem conhecimento, disse Jimenez. Brasil, Austrália, Holanda e alguns outros países ainda não reconhecem em suas declarações públicas que a transmissão aérea tem um papel significativo na disseminação do vírus SARS-CoV-2.

No início deste ano, as preocupações com a ventilação atingiram o ponto de ebulição. Centenas de profissionais de saúde, cientistas, engenheiros e especialistas em saúde e segurança ocupacional assinaram cartas abertas conclamando funcionários públicos no Canadá, Estados Unidos, Austrália, Colômbia e Reino Unido a abordar, entre outras coisas, a má qualidade do ar interno. Todas essas campanhas combinadas exortaram os governos locais ou nacionais a tomar medidas para reduzir a transmissão aérea do SARS-CoV-2.

Um dos problemas é que governos e empresas ainda estão gastando milhões de dólares na desinfecção de superfícies, disse Jimenez, apesar das evidências de que é raro o SARS-CoV-2 passar de uma pessoa para outra através de superfícies contaminadas. Em contraste, poucos países investiram em medidas para melhorar a qualidade do ar interior.

Philomena Bluyssen (à direita) e seus colegas estudaram o movimento do ar e as partículas de vírus simuladas. (Créditos: Universidade Técnica de Delft)

“Se usarmos a metade do esforço que está sendo dedicado à desinfecção e colocarmos para ventilação, isso será muito importante”, disse Jimenez. Em outubro, a Alemanha reservou € 500 milhões (US$ 593 milhões) para melhorar a ventilação em prédios públicos, incluindo escolas, museus e escritórios públicos.

As empresas na Alemanha e na Coreia do Sul também podem solicitar financiamento do governo para comprar purificadores de ar móveis que removem aerossóis carregados de vírus. Nos Estados Unidos, por outro lado, o financiamento federal para melhorar a qualidade do ar interno foi limitado a prestadores de cuidados de saúde, como hospitais, até que o American Rescue Plan Act – que também fornece financiamento para escolas – se tornou lei em 11 de março.

Ameaça interna

O que torna os espaços internos tão perigosos é que o vírus exalado pode se acumular e infectar pessoas que não têm contato direto com uma pessoa infectada. Um bom exemplo aconteceu há um ano, durante uma festa do Dia de São Patrício em um bar na cidade de Ho Chi Minh, no Vietnã. Doze pessoas foram infectadas na festa, mas apenas quatro tiveram contato próximo com a pessoa infectada. Surtos mais recentes em academias de ginástica em Chicago, Illinois e Havaí também ocorreram, apesar do distanciamento físico dos participantes e dos limites de capacidade nas aulas de ginástica.

Desde que a OMS reconheceu no ano passado que a transmissão aérea poderia acontecer, as agências de saúde pública enfatizaram os riscos em espaços lotados e mal ventilados. Mas a terminologia engana, disse Morawska. “Você imagina um bar movimentado”, disse ela. “Na realidade, qualquer lugar pode ficar lotado e mal ventilado. E as pessoas não percebem isso.”

Seu próprio escritório de tamanho modesto na Universidade de Tecnologia de Queensland rapidamente se torna mal ventilado se alguém a visita e a porta fica fechada, disse ela. E restaurantes espaçosos e pouco lotados podem parecer bem ventilados, quando não são.

É uma das razões pelas quais Jimenez e outros defendem o uso de monitores de CO2 baratos como uma medida aproximada para saber se a ventilação é adequada ou não. À medida que os aerossóis portadores de vírus são exalados, o CO2 também é. E quando a ventilação é ruim, o CO2 se acumula junto com o vírus, disse Jimenez. Em uma análise não revisada, Jimenez e seu coautor Zhe Peng descobriram que o risco de infecção por SARS-CoV-2 aumenta junto com as concentrações de CO2 em ambientes fechados.

Taiwan, Noruega e Portugal têm leis que limitam o CO2 em ambientes internos a 1.000 ppm. Estudos na Califórnia e em Madri mostram que os níveis de CO2 nas salas de aula frequentemente excedem esse nível. Níveis elevados têm sido associados a uma concentração mental mais pobre e mais dias de duração de doenças.

Definir limites claros de CO2 ajudaria a garantir que a ventilação seja adequada para reduzir o risco de infecção, disse Jimenez. Mas seu trabalho sugere que, em geral, 700 ppm seria um limite melhor, e limites mais baixos deveriam ser aplicados a academias e outros locais onde as pessoas expelem grandes volumes de ar.

Nem todos concordam que os monitores de CO2 são a solução. “Não há correlação entre CO2 e vírus”, disse Christian Kähler, físico que estuda a produção e a dinâmica de aerossol na Universidade das Forças Armadas Federais em Munique, Alemanha. Isso pode dar às pessoas uma falsa sensação de segurança quando os níveis de CO2 estão baixos, disse ele.

Jimenez argumenta que a monitoração pode fornecer uma indicação rápida se a ventilação é adequada. Em agosto de 2020, a Federação das Associações Europeias de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (REHVA) concordou, recomendando a instalação de monitores de CO2 em edifícios onde a ventilação poderia ser inadequada.

E no final do ano passado, professores em Montreal, Canadá, mediram secretamente os níveis de CO2 nas salas de aula e levaram suas descobertas à mídia. O governo de Quebec agora está publicando online os níveis de CO2 de escolas públicas, com o objetivo de ter todos os níveis abaixo de 1.000 ppm. Mas, até agora, esse tipo de relatório público é a exceção.

Sem padrões definidos

Parte da dificuldade em definir metas de ventilação é que não está claro quanta ventilação é necessária para reduzir as taxas de infecção a um nível aceitável. Experimentos que medem diretamente como os riscos de infecção mudam com diferentes taxas de ventilação seriam antiéticos porque colocariam as pessoas em perigo, disse Mousavi.

Minúsculas bolhas de sabão se acumulam em uma sala, em um experimento para explorar como as janelas abertas e os diferentes níveis de filtragem do ar afetam as concentrações de partículas de vírus. (Créditos: Universidade Técnica de Delft)

A dosagem infecciosa precisa para SARS-CoV-2 também é desconhecida. Mas os pesquisadores podem inferir quanto vírus exalado é necessário para causar a infecção, analisando surtos de doenças. Por exemplo, Jimenez e colegas usaram detalhes de um notório ensaio de um coral musical em Skagit Valley em Washington (EUA) – onde uma pessoa provavelmente infectou 52 dos 60 outros participantes – para estimar a quantidade de vírus infeccioso exalado.

Jimenez usou essa abordagem para lançar uma ferramenta online (que não foi revisada por pares) em junho de 2020 a fim de ajudar as pessoas a avaliar o risco de infecção em diferentes espaços internos, com ou sem máscaras. A ferramenta calcula o risco com base no tamanho da sala, no número de pessoas presentes e no que estão fazendo; os vírus são exalados em taxas diferentes, dependendo se as pessoas estão cantando, correndo em uma esteira ou sentadas em silêncio.

A OMS recomenda uma taxa mínima de ventilação de 6 a 12 trocas de ar – em que todo o volume de ar da sala é substituído – por hora para evitar a transmissão aérea de patógenos em instalações de saúde, mas uma taxa mais baixa de trocas de ar para outros locais. A Sociedade Americana de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Ar Condicionado (ASHRAE) estabelece padrões mínimos para a qualidade do ar interno. As metas recomendadas são tão baixas quanto 0,35 renovações de ar por hora para residências, 2-3 para escritórios, 5-6 para escolas e 6-12 para hospitais.

Mas mesmo esses padrões mínimos raramente são atendidos, disse Liangzhu (Leon) Wang, engenheiro mecânico da Universidade Concórdia em Montreal. E embora os especialistas digam que é necessária mais ventilação para reduzir o risco de infecção, eles discordam sobre o quanto. Para as escolas, Allen recomenda 4-6 trocas de ar por hora, que podem vir de uma combinação de ventilação de ar externo, filtração ou purificação de ar suplementar. Enquanto isso, a Kähler recomenda pelo menos 6 trocas de ar por hora.

Wang e seus colegas tentaram estimar o nível de ventilação necessário para reduzir o risco de infecção nas escolas. Eles mediram a taxa de ventilação em salas de aula de 3 escolas em Montreal e descobriram que uma sala de aula de 20 alunos e um professor com as janelas abertas trocavam menos da metade de seu ar por hora; uma sala semelhante com ventilação mecânica tinha duas renovações de ar por hora. Mesmo isso não seria suficiente para reduzir o número de reprodução para menos de 1 – o nível no qual uma pandemia começa a diminuir. Esse valor significa que um aluno infectado passa o vírus para menos de uma pessoa na sala. A análise de Wang, que ainda não foi revisada por pares, sugere que entre 3 e 8 trocas de ar por hora seriam necessárias para obter o número de reprodução abaixo de 1 naquele ambiente.

As taxas de ventilação padrão são inadequadas, disse Wang. Em outra pré-publicação, ele e seus colegas estimam que dobrar a quantidade de ar externo reduz a chance de infecção em até 35% em locais densamente lotados, como restaurantes. Mas essa mesma mudança tem um efeito muito menor – reduzindo o risco em apenas 0,1% – em locais maiores com menos pessoas, como armazéns. A análise também mostra que usar máscara em ambientes fechados é ainda mais eficaz do que trocar o ar: as máscaras diminuem o risco de infecção em mais de 60%, porque eliminam o vírus em sua fonte, disse Wang.

Limpando o ar

Abrir as janelas é o método mais fácil sugerido pelas autoridades de saúde para melhorar a ventilação. Embora seja melhor do que não fazer nada, uma janela aberta raramente troca ar suficiente entre o ambiente interno e externo, especialmente se não houver brisa cruzada, disse Kähler.

Abrir as janelas por apenas alguns minutos – entre as aulas, digamos – deixaria a maior parte do vírus intocada, de acordo com medições de troca de ar que Kähler e seus colegas fizeram em uma sala de aula de universidade. Em um estudo pré-publicado, Kähler descobriu que duas janelas que permitem uma brisa cruzada precisariam estar abertas por dois terços do tempo para igualar o desempenho do sistema de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) da sala. E se o tempo lá fora estiver muito quente ou frio, as pessoas simplesmente não seguirão esse conselho. “Isso protege você às vezes, mas nem sempre”, disse ele.

Um método melhor é ventilar mecanicamente um espaço. Isso atrai o ar externo livre de vírus e remove o ar interno contaminado, diluindo assim qualquer vírus presente. Em abril de 2020, a ASHRAE e a REHVA recomendaram configurar os controles de HVAC para aspirar o máximo de ar externo possível e filtrar o ar recirculado.

Mas Kähler diz que poucos edifícios, especialmente em climas mais amenos como na Alemanha, têm sistemas potentes o suficiente para usar 100% do ar externo. A maioria dos escritórios e salas de aula em todo o mundo são abastecidos com apenas 20% do ar externo, com o restante recirculado para economizar no consumo de energia para aquecimento e resfriamento.

O custo ambiental do aumento da ventilação deve fazer as pessoas hesitarem, disse Li. Em muitos casos, reforçar os sistemas de ventilação agora significará removê-los assim que a ameaça de pandemia diminuir. Uma solução melhor, disse ele, é limitar o número de pessoas e coibir comportamentos de risco. “Não grite, não cante e não corra”, aconselha.

Outra desvantagem de aumentar a ventilação de edifícios é que os quartos podem se tornar arejados e barulhentos, disse Bluyssen, “porque o sistema não foi projetado para isso”.

Purificadores de ar móveis que filtram vírus e outros contaminantes transportados pelo ar poderiam ser prontamente implantados como parte da solução, disse Kähler, e seriam mais eficientes em termos de energia do que usar aquecimento ou resfriamento extra no ar externo. Filtros em sistemas HVAC também podem limpar o ar que é recirculado.

Bluyssen e seus colegas testaram purificadores de ar equipados com filtros de partículas de alta eficiência em um ambiente controlado. Em alguns cenários, os purificadores de ar superaram o sistema de ventilação para remoção de aerossóis simulados por bolhas de sabão cheias de ar. Mas mesmo na configuração mais baixa, os purificadores de ar excederam o nível aceitável de ruído e corrente de ar recomendado pelos padrões europeus e holandeses.

Inovações são necessárias para resolver as deficiências dos sistemas atuais, disse Bluyssen: “Nós realmente precisamos buscar soluções simples e acessíveis.” Uma ideia que ela está estudando é a ventilação personalizada – um assento equipado com um sistema que suga o ar exalado e o retorna filtrado e limpo, por exemplo. “Existem todos os tipos de possibilidades”, disse ela.

Mas Mousavi diz que o maior problema é que não se sabe o suficiente sobre os sistemas que já estão em uso. “Precisamos saber mais sobre essas tecnologias, como elas funcionam”, disse ele, para que as recomendações – da ASHRAE, da OMS ou de outras agências – sejam baseadas em ciência clara. “É hora de construirmos essa base”, acrescenta.

Conforme as vacinas são lançadas e o risco de infecção diminui, a janela de oportunidade para corrigir a má qualidade do ar interior está se fechando, disse Morawska. “Isso ainda não passou”, disse ela. Mas no próximo ano, “pode ser tarde demais”.

Os pesquisadores dizem que um foco maior na ventilação trará benefícios durante a próxima pandemia – e mesmo quando não houver grandes surtos de doenças. A qualidade do ar interior “está muito ruim há muito tempo”, disse Bluyssen. “Isso nos dá a oportunidade de melhorar não apenas a qualidade do ar para situações de pandemia, mas também toda a qualidade do ambiente interno para o futuro.”