Philomena Bluyssen heeft het druk. Sinds begin dit jaar houdt de hoogleraar Binnenmilieu van de TU Delft zich bijna alleen nog bezig met het coronavirus. Hoe verschrikkelijk de coronacrisis ook is, er zitten positieve kanten aan. Plotseling staat luchtkwaliteit volop in de maatschappelijke belangstelling en weten academici van verschillende vakgebieden elkaar te vinden.

Auteur: Tijdo van der Zee
In: TVVL Magazine #5, okt 2020
Foto: Christiaan Krop

Begin juli plaatste de TU Delft een zwart-witfilmpje op Youtube, waarin een proefpersoon met mondkapje, zittend in een stoel, wordt blootgesteld aan een wolk van aerosolen. Het filmpje ging de hele wereld over. In Nederland kwam het voorbij in RTL nieuws, het NOS Journaal, bij Nieuwsuur en 1Vandaag. De proefpersoon, zo valt te zien, typt ondertussen druk op haar telefoon. “Ik was mijn mails aan het lezen en beantwoorden”, zegt Philomena – Philo – Bluyssen.

De proefpersoon was dus Bluyssen zelf. En het proeflokaal was een van de vijf ruimtes van het SenseLab, het laboratorium waar zij en haar vakgroep experimenten uitvoeren die gaan over de wisselwerking tussen het binnenmilieu en de gebruikers van een ruimte. “Het filmpje laat niets aan de verbeelding over. Of je nou anderhalve meter afstand in acht neemt of niet, in slecht geventileerde ruimtes ademen gebruikers elkaars uitgeademde lucht in.”

Bluyssen en haar collega’s zijn de verzamelde data op dit moment aan het analyseren – de resultaten zijn als het goed is op korte termijn te lezen in Environment International, Indoor Air of Building and Environment. Maar eigenlijk, zegt ze, was het filmpje voornamelijk bedoeld voor bewustwording bij het publiek en beleidsmakers. In de academische wereld twijfelt namelijk niemand aan het bestaan van aerosolenwolken in slecht geventileerde ruimtes met meerdere personen. Maar om anderen – leken – te overtuigen was er meer
nodig dan alleen een sterk pleidooi in woord. Een krachtig beeld. “Stel je een kind voor dat in het zwembad plast. Daar kan je je goed een beeld bij vormen, maar als het in de lucht gebeurt, dan kunnen we ons daar veel minder goed een voorstelling bij maken. Terwijl aerosolen zich op eenzelfde manier door de lucht verspreiden. Daarom bouwden we een opstelling met zeepbellen die aerosolen simuleren, zodat mensen echt konden zien hoe die aerosolen zich gedragen.”

Artikel gaat verder onder de foto.

En heeft de film effect gehad? Officieel is het RIVM nog niet overstag
“Volgens mij is het bij RIVM ook een grijs gebied geworden. En niet voor niks is er sinds augustus een Landelijk Coördinatieteam Ventilatie op Scholen onder leiding van Doekle Tepstra.”

Kan je vertellen hoe de bellen-opstelling eruit zag?
“We hebben dat onderzoek opgezet samen met de faculteit Lucht- en Ruimtevaarttechniek. Zij hebben de zeepbellenmachine aan ons geleend, waarmee we aerosolen simuleerden. Die werden uitgeademd door een kunsthoofd, gemaakt bij de faculteit Bouwkunde, dat was gekoppeld aan een ventilator, ontwikkeld door de faculteit 3ME [faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek & Technische Materiaalwetenschappen, red.]. Dit was allemaal nieuw. Niet eerder zijn deze technieken op deze manier toegepast om te simuleren hoe ventilatie werkt.

In ons SenseLab kunnen we drie soorten ventilatie toepassen: mengventilatie, verdringingsventilatie, natuurlijke ventilatie (ramen openen) en spuiventilatie, waarbij je deuren en ramen tegenover elkaar openzet. Als je de mengventilatie zo hoog mogelijk zet, dan levert dat heel goede resultaten op. Spuiventilatie ook, maar dan moeten de gebruikers wel een paar minuten de ruimte uit, omdat anders besmette lucht langs niet-besmette personen kan stromen.”

En kan je met verdringingsventilatie goed je aerosolen weg ventileren?
“Dat hebben we helaas niet goed kunnen testen. Die methode werkt op basis van opwarming van de opstijgende lucht door de gebruikers van de ruimte, maar vanwege corona konden we geen vijftien mensen in de ruimte neerzetten. Je zou dat wel kunnen simuleren met manikins, neppersonen die kunnen ademen en warmte maken, maar de faculteit heeft geen geld voor vijftien manikins.”

Wat is dan de hypothese rond verdringingsventilatie?
“Dat de lucht met de thermische pluim die rond mensen hangt naar boven gaat. Dat zou dus een ideale methode zijn, ware het niet dat je ook druppels uitademt die wat groter zijn. Normaal zouden die landen, maar door de warmte en de relatieve droge lucht in de ruimte ten opzichte van de luchtvochtigheid in de mond, verdampen die druppels gedeeltelijk, waardoor ze zoveel gewicht verliezen dat ze langer blijven zweven en door de volgende persoon zouden kunnen worden ingeademd. In theorie – en fysisch – is dit zo, maar wij zouden dat heel graag kunnen laten zien.”

Wat zijn het eigenlijk voor een bellen die die bellenmaker maakt?
“Het zijn bellen met een doorsnede van 0,3 mm die zijn gemaakt van zeep en water, gevuld met lucht.”

Er is dan toch wel een verschil met aerosolen, want die kunnen een doorsnede hebben die een factor 100 kleiner zijn, en zijn gevuld met water in plaats van lucht. Zijn ze wel vergelijkbaar?
“Ja, omdat ze zich in lucht net zo gedragen als een aerosol. Ik heb dat niet hoeven te bewijzen, het is een techniek die al heel lang bestaat. In de vliegtuigbouw vullen ze de bellen vaak met helium, maar wij hebben lucht gebruikt, omdat dat wat zwaarder is en beter uitademing simuleert.”

Afgezien van het publicitaire gebruik van het filmpje, kan je er wetenschappelijk ook iets mee?
“De camera maakte ongeveer duizend foto’s per minuut. Er is een computerprogramma dat beeld voor beeld de druppels kan tellen. En dan kan je gaan kijken hoe de verdeling van die druppels is, boven de persoon, voor en achter. Die software komt van de faculteit Lucht- en Ruimtevaarttechniek en mochten wij gebruiken van professor Fulvio Scarano. Dit hele onderzoek hebben we met een beperkt budget gedaan. Ik heb een beetje geld gekregen uit het universiteitsfonds om wat instrumenten te kopen, zoals de ventilator, een ademhalingsmachine en een compressor, en een student-assistent in te huren.”

De opstelling met het hoofd en de ventilator heeft daarna nog kort dienstgedaan om de werking van drie verschillende typen mondkapjes te testen in samenwerking met het windtunnelinstituut DNW. En met de zeepbellenmachine (officieel: HFSB of AFSB-generator, wat staat voor Helium of Air Filled Soap bubble generator) om de werking van een mobiel HEPA-filter (high-efficiency particulate air) uit te proberen – de naam van de fabrikant blijft nog even geheim. De conclusies in het kort: uitgeademde lucht met aerosolen ontsnapt makkelijk bij niet goed passende mondkapjes en een mobiel HEPA-filter haalt flink wat aerosolen uit de binnenlucht. De zeepbellenmachine is zo goed bevallen, zegt Bluyssen, dat er plannen zijn voor een eigen exemplaar. “Professor Fulvio Scarano en zijn groep hebben aangeboden te helpen bij het maken van een simpelere uitvoering.”

Eigenlijk, zegt Bluyssen, heeft het onderzoek naar aerosolen nog een derde heel belangrijk effect gehad: ze kwam er mee in het vizier van collega’s uit andere vakgebieden, zoals virologen, epidemiologen en microbiologen. En dat was essentieel omdat een terechte kritiek
op haar experiment was dat díe kennis er niet in terugkwam. De kritiek luidde: er mogen dan aerosolen in de ruimte blijven rondzweven, maar in hoeverre leiden die aerosolen nu werkelijk tot besmetting? Daar komt binnenkort verandering in, want in juli keurde ZonMw een projectaanvraag goed waarin die samenwerking juist wél gestalte krijgt. “En dat is mede het resultaat van de experimenten in het SenseLab, want zonder die experimenten hadden we nooit contact gekregen met z’n allen”, zegt Bluyssen. Het budget voor het onderzoek is 500.000 euro en penvoerder is het Universitair Medisch Centrum Utrecht.”

Om wie gaat het?
“Het gaat om epidemioloog en kinderarts Patricia Bruijning en epidemioloog Dick Heederik, beiden, van het Universitair Medisch Centrum Utrecht; moleculair viroloog Sander Herfst (die van het fretten onderzoek) en kinderarts en viroloog Pieter Fraaij, beiden van het Erasmus MC in Rotterdam; en vliegtuigbouwkundig ingenieur en directeur Christophe Hermans van DNW. Patricia benaderde mij al in mei (toen was de call van ZonMw voor dit programma net geopend), omdat ze mijn naam was tegengekomen bij een van haar
televisieoptredens.”

En wat gaan jullie doen?
“We gaan meten en onderzoekingen doen op middelbare scholen waar meer dan twee besmettingen hebben plaatsgevonden. Het gaat dan om alle drie de besmettingsroutes, aanraking van besmette oppervlakken, grotere druppels en aerosolen, inclusief het ventilatiesysteem. En waarschijnlijk ook nog het toilet als mogelijke route. Op dit moment [half september, red.] zijn we nog niet klaar om op pad te gaan, want we zijn nu aan het bepalen waar we meten, met welke instrumenten en wat de protocollen zijn.”

En wat als de pandemie op zijn retour is als jullie van start gaan. Heeft het dan nog wel zin?
“Ik geloof niet dat het einde al in zicht is. En áls het zo mocht zijn, dan zijn we de volgende keer dat er zo’n uitbraak is door al het onderzoek dat we nu doen veel beter voorbereid.”

Deze crisis lijkt nog maar eens duidelijk te maken dat je als expert op het gebied van ventilatie, verwarming en binnenmilieu ook kennis moet hebben van het menselijk lichaam.
“Ja, met alleen kennis van ventilatie kom je er niet. Ik geef aan eerstejaars bouwkunde ook colleges over het menselijk lichaam. Niet al te diep, maar ik vind het noodzakelijk dat je weet hoe oren werken en ogen. Wanneer voel je je koud of warm. Dat soort dingen moet je weten als je gaat draaien aan de knoppen om het binnenmilieu te verbeteren.”

“Tijdens mijn promotie bij de Deense professor Per Ole Fanger heb ik een methodiek ontwikkeld om mensen te trainen om luchtkwaliteit te beoordelen. En dat doen we in ons SenseLab nog steeds: de zintuigen gebruiken om lucht, licht, geluid en thermisch comfort te
beoordelen. De mens als meetinstrument.”

Heb je trouwens nog contact met academici uit je Deense tijd?
“In de groep van Fanger zat ook Arsen Melikov. Hij is net als ik heel druk met corona en werkt veel aan het onderwerp ‘persoonlijke ventilatie’. Hij is in Denemarken een veelgevraagde expert.”

Is persoonlijke ventilatie een oplossing voor de aerogene besmettingsroute?
“Misschien wel. Kijk, niet iedereen wordt van dezelfde dosis virus even ziek. Of wordt überhaupt ziek. En het is per persoon verschillend hoeveel virus er in uitgeademde druppels zit. Daarom weten wij niet hoeveel je precies moet ventileren om risico’s te beperken. Gericht of persoonlijk ventileren kan dat probleem omzeilen. Dat is het ideaal. Maar in de praktijk wordt dat natuurlijk heel moeilijk.”

Biografie Philomena Bluyssen
Prof.dr.ir. Philomena M. Bluyssen studeerde in 1986 af als bouwkundig ingenieur aan de TU Eindhoven, waarna zij in 1990 promoveerde aan de Technische Universiteit van Denemarken bij Prof. P.O. Fanger op ‘luchtkwaliteit beoordeeld door een getraind panel’. Voordat zij in 2012 de leerstoel Binnenmilieu aan de TU Delft bij de faculteit Bouwkunde
aanvaardde, werkte zij meer dan twintig jaar als onderzoekster bij TNO. Bij de TU Delft is Bluyssen onder meer verantwoordelijk voor het door 25 bedrijven gesponsorde SenseLab. Zij heeft meer dan 250 publicaties op haar naam staan. Voor ‘The Indoor Environment Handbook: How to make buildings healthy and comfortable’, kreeg zij de prestigieuze ‘Choice Outstanding Academic Titles of 2010 Award,’ en voor ‘The Healthy Indoor Environment – How to assess occupants’ wellbeing in buildings’, ontving zij de IDEC 2016 Book Award.’
Sinds het begin van de crisis probeert Bluyssen politici en beleidsmakers ervan te overtuigen dat we de aerogene transmissieroute serieus moeten nemen. Dit doet zij onder andere via deelname aan een groep van 36 wetenschappers van over de hele wereld die (nog steeds) proberen de WHO te overtuigen van het risico van deze derde besmettingsroute. Bluyssen is ook een van de 239 ondertekenaars van een open brief aan de WHO die op 4 juli werd gepubliceerd.