08/12/2022 - 11:26
Toda vez que você dá a descarga no vaso sanitário, ele libera nuvens de minúsculas gotas d’água no ar ao seu redor. Essas gotículas, chamadas de plumas de aerossol, podem espalhar patógenos de dejetos humanos e expor as pessoas em banheiros públicos a doenças contagiosas.
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A compreensão científica da propagação de plumas de aerossóis – e a conscientização pública de sua existência – tem sido dificultada pelo fato de elas serem normalmente invisíveis. Meus colegas Aaron True, Karl Linden, Mark Hernandez, Lars Larson e Anna Pauls e eu conseguimos usar lasers de alta potência para iluminar essas plumas, o que nos permitiu obter imagens e medir a localização e o movimento de espalhar plumas de aerossóis de descargas de banheiros comerciais em detalhe vívido.
Este vídeo compara a visibilidade de uma pluma de aerossol após uma descarga sem e com lasers em um laboratório
Subir em vez de descer
Os vasos sanitários são projetados para esvaziar eficientemente o conteúdo dentro da bacia por meio de um movimento descendente no tubo de drenagem. No ciclo de descarga, a água entra em contato forçado com o conteúdo dentro da bacia e cria um jato fino de partículas suspensas no ar.
Descobrimos que um banheiro comercial típico gera um forte jato ascendente de ar com velocidades superiores a 2 metros por segundo, transportando rapidamente essas partículas até 1,5 metro acima do vaso oito segundos após o início do a descarga.
Para visualizarmos essas plumas, montamos em nosso laboratório um banheiro comercial típico sem tampa com uma válvula do tipo flushometer encontrada em toda a América do Norte. As válvulas Flushometer usam pressão em vez de gravidade para direcionar a água para a bacia. Usamos ótica especial para criar uma fina folha vertical de luz laser que iluminava a região do topo da bacia até o teto. Depois de dar a descarga com um acionador elétrico remoto, as partículas de aerossol espalham luz de laser suficiente para se tornarem visíveis, permitindo o uso de câmeras para visualizar a nuvem de partículas.
Embora esperássemos ver essas partículas, ainda assim ficamos surpresos com a força do jato ejetando as partículas da bacia.
Um estudo relacionado usou um modelo computacional de um banheiro idealizado para prever a formação de plumas de aerossol, com um transporte ascendente de partículas a velocidades acima da bacia que se aproximam de 1 metro por segundo, que é cerca de metade do que observamos com um banheiro de verdade.
Por que lasers?
Os cientistas sabem há décadas que a descarga de vasos sanitários pode liberar partículas de aerossol no ar. No entanto, estudos experimentais têm se baseado amplamente em dispositivos que coletam amostras do ar em locais fixos para determinar o número e o tamanho das partículas produzidas pelos banheiros.
Embora essas abordagens anteriores possam confirmar a presença de aerossóis, elas fornecem poucas informações sobre a física das plumas: como elas se parecem, como se espalham e com que rapidez se movem. Essa informação é fundamental para desenvolver estratégias para mitigar a formação de plumas de aerossóis e reduzir sua capacidade de transmissão de doenças.
Como professor de engenharia cuja pesquisa se concentra nas interações entre física de fluidos e processos ecológicos ou biológicos, meu laboratório é especializado no uso de lasers para determinar como várias coisas são transportadas por fluxos de fluidos complexos. Em muitos casos, essas coisas são invisíveis até que as iluminemos com lasers.
Uma vantagem de usar luz laser para medir fluxos de fluidos é que, ao contrário de uma sonda física, a luz não altera ou interrompe exatamente o que você está tentando medir. Além disso, usar lasers para tornar visíveis coisas invisíveis ajuda as pessoas, como criaturas visuais, a entender melhor as complexidades do ambiente fluido em que vivem.
Este vídeo mostra Aaron True monitorando os dados de imagem ao vivo de uma descarga de banheiro em uma tela de computador
Aerossóis e doenças
Partículas de aerossol contendo patógenos são importantes vetores de doenças humanas. Partículas menores que permanecem suspensas no ar por um período de tempo podem expor as pessoas a doenças respiratórias como gripe e covid-19 por inalação. Partículas maiores que se depositam rapidamente nas superfícies podem espalhar doenças intestinais como o norovírus por meio do contato com as mãos e a boca.
A água do vaso sanitário contaminada por fezes pode ter concentrações de patógenos que persistem após dezenas de descargas. Mas ainda é uma questão em aberto se as plumas de aerossol do banheiro apresentam um risco de transmissão.
Embora tenhamos sido capazes de descrever visual e quantitativamente como as plumas de aerossol se movem e se dispersam, nosso trabalho não aborda diretamente como as plumas de banheiro transmitem doenças, e isso continua sendo um aspecto contínuo da pesquisa.
Limitando a propagação da pluma
Nossa metodologia experimental fornece uma base para trabalhos futuros para testar uma série de estratégias para minimizar o risco de exposição a doenças de vasos sanitários com descarga. Isso pode incluir a avaliação de mudanças nas plumas de aerossol provenientes de novos designs de vasos sanitários ou válvulas de descarga que alteram a duração ou a intensidade do ciclo de descarga.
Enquanto isso, existem maneiras de reduzir a exposição humana a plumas de banheiro. Uma estratégia óbvia é fechar a tampa antes de dar descarga. No entanto, isso não elimina completamente as plumas de aerossol, e muitos banheiros em locais públicos, comerciais e de saúde não têm tampas. Os sistemas de ventilação ou desinfecção UV também podem mitigar a exposição a plumas de aerossol no banheiro.
* John Crimaldi é professor de Engenharia Civil, Ambiental e Arquitetônica na Universidade do Colorado em Boulder (EUA).
** Este artigo foi republicado do site The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original aqui.
