Ricerc@Sapienza

Riguardo l'uso di radiazione UV, in caso di lampade montate nelle canalizzazioni, trasversalmente o longitudinalmente, il tempo di irradiazione, e perciò la dose ricevuta, dipende dalla velocità di efflusso dell'aria nei canali, che non può essere troppo bassa per garantire il trasporto della portata d'aria con ingombri non eccessivi. Nel caso di installazione in stanza, le lampade sono montate a muro o sospese al soffitto, a circa 2,4 m. La radiazione non è diretta in basso e il dispositivo è schermato per proteggere le persone. La disinfezione dell'aria, con sorgente di contaminazione (gli occupanti) in basso, è garantita dai moti convettivi per cui l'aria fluisce nella zona occupata dalle lampade, dove le particelle infette, aerotrasportate, saranno efficacemente irradiate. Poiché la convezione naturale spesso non è sufficiente, si intensificano i moti convettivi con ventilatori a soffitto. Molti studi sperimentali e numerici descrivono i tempi di irradiazione delle particelle per tali configurazioni.
L'irradiazione diretta del filtro è una soluzione innovativa per cui i precedenti risultati preliminari, relativi a una lunghezza d'onda di 254 nm, sono promettenti. Sia riguardo la ridotta carica rilasciata nel flusso d'aria a valle dei filtri sia per l'incremento della vita operativa dei filtri, la ricerca proposta porterà informazioni aggiuntive sul comportamento di vari microrganismi, non indagato nei precedenti lavori, e per l'analisi del ciclo di vita dei filtri (anche non HEPA) di impiego sia in ambito ospedaliero sia in ambito più generale, con i relativi costi di manutenzione degli impianti. L'impiego di differenti lunghezze d'onda e tipi di lampade amplierà notevolmente le informazioni sull'efficacia dei dispositivi innovativi.
Riguardo l'impiego di H2O2, lo studio sistematico sugli effetti dell'iniezione di vapore o aerosol in una camera di prova, corrispondente in scala a un ambiente di lavoro, al variare di concentrazione, modalità di lancio e portate di lavaggio, fornirà utili indicazioni sulla fattibilità di un sistema di disinfezione degli ambienti di vita e di lavoro e di un adeguato protocollo di utilizzo.
La letteratura sui modelli matematici di crescita del biofilm è ampia e in veloce crescita. I modelli comprendono i monodimensionali, con equazioni di reazione-diffusione per i nutrienti, i multidimensionali, discreti e basati su automi cellulari, i pienamente continui, che trattano il biofilm come materiale viscoelastico, i multifase, che descrivono l'interazione tra biofilm e fluido].
La verifica sperimentale per i modelli proposti è rara, per difficoltà di diversa natura. Lo studio dei processi a scale dal micron al centimetro nel biofilm è alla base della comprensione del suo ruolo nell'intero campo fluido. In tale contesto, gli approcci LBM sono ottimi candidati, descrivendo bene l'interazione fluido-struttura per materiali porosi e potendosi accoppiare per esempio alle equazioni per le reazioni chimiche. Il progetto intende costruire un modello matematico di crescita a partire dai dati sperimentali già disponibili relativi allo spessore. Grazie alla descrizione del flusso attraverso elementi filtranti, con le particelle trasportanti biocontaminazione trattate come scalare passivo (flusso monofase) o come fase solida dispersa in fase fluida (flusso bifase), i modelli LBM possono simulare l'interazione con la radiazione UV o con l'agente sterilizzante.
L'eventuale introduzione degli agenti fisici di sterilizzazione indagati come elementi innovativi in comuni configurazioni di impianto HVAC, con conseguenti ipotesi di modifica, per es. dei protocolli di sostituzione dei filtri o delle tipologie di filtri installati, nonché l'introduzione dell'agente chimico indagato come elemento aggiuntivo e integrato di dispositivi di sanificazione di ambienti di lavoro, dovranno necessariamente accompagnarsi a una valutazione del rischio; il progetto si propone di impostare un'analisi di rischio per l'introduzione di un processo innovativo precipuamente in tale contesto. L'impiego di differenti tipi di lampade e/o di una sezione di iniezione comporterà anche uno studio relativo ai costi energetici e alle conseguenze ambientali delle innovazioni proposte mediante metodologia LCA.
L'alto grado di multidisciplinarità del progetto, che spazia dai fondamenti della fisica alle applicazioni della fisica tecnica, alle implicazioni biomediche dell'interazione tra materia vivente e campi elettromagnetici e/o agenti chimici (e alla loro modellazione matematica), naturale veicolo di formazione continua per i partecipanti, produrrà nell'assegnista di ricerca una competenza unica su temi di varia competenza e specificità, aggregati dal fattore unificante dell'impiego di metodologie fisiche e chimiche per la sanificazione di ambienti di lavoro anche critici.