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Graças à nova pesquisa da University of Colorado Boulder, os cientistas veem o impacto de dar descarga no banheiro sob uma luz totalmente nova – e agora, o mundo também pode.
Usando lasers verdes brilhantes e equipamento de câmera, uma equipe de engenheiros da CU Boulder realizou um experimento para revelar como pequenas gotas de água, invisíveis a olho nu, são rapidamente ejetadas no ar quando um banheiro público sem tampa é acionado. Publicado em Relatórios Científicosé o primeiro estudo a visualizar diretamente a pluma de aerossol resultante e medir a velocidade e a propagação das partículas dentro dela.
Essas partículas em aerossol são conhecidas por transportar patógenos e podem representar um risco de exposição para os usuários de banheiros públicos. No entanto, essa visualização vívida da exposição potencial à doença também fornece uma metodologia para ajudar a reduzi-la.
“Se é algo que você não pode ver, é fácil fingir que não existe. Mas depois de ver esses vídeos, você nunca mais pensará em uma descarga do banheiro da mesma maneira”, disse John Crimaldi, autor principal no estudo e professor de engenharia civil, ambiental e arquitetônica. “Ao criar imagens visuais dramáticas desse processo, nosso estudo pode desempenhar um papel importante nas mensagens de saúde pública”.
Os pesquisadores sabem há mais de 60 anos que, quando um vaso sanitário é lavado, sólidos e líquidos descem conforme projetado, mas partículas minúsculas e invisíveis também são liberadas no ar. Estudos anteriores usaram instrumentos científicos para detectar a presença dessas partículas transportadas pelo ar acima dos vasos sanitários e mostraram que as maiores podem pousar nas superfícies circundantes, mas até agora ninguém entendia como eram essas plumas ou como as partículas chegavam lá.
Compreender as trajetórias e velocidades dessas partículas – que podem transportar patógenos como E. coli, C. difficile, norovírus e adenovírus – é importante para mitigar o risco de exposição por meio de estratégias de desinfecção e ventilação ou melhor design de vaso sanitário e descarga. Embora o vírus que causa o COVID-19 (SARS-CoV-2) esteja presente em dejetos humanos, atualmente não há evidências conclusivas de que ele se espalhe de maneira eficiente por meio de aerossóis de banheiro.
“As pessoas sabem que os banheiros emitem aerossóis, mas não conseguem vê-los”, disse Crimaldi. “Mostramos que essa coisa é uma pluma muito mais enérgica e que se espalha rapidamente do que as pessoas que sabiam disso entendiam.”
O estudo descobriu que essas partículas transportadas pelo ar disparam rapidamente, a velocidades de 6,6 pés (2 metros) por segundo, atingindo 4,9 pés (1,5 metros) acima do vaso sanitário em 8 segundos. Enquanto as maiores gotas tendem a se depositar nas superfícies em segundos, as partículas menores (aerossóis com menos de 5 mícrons ou um milionésimo de metro) podem permanecer suspensas no ar por minutos ou mais.
Não é apenas com o próprio lixo que os usuários do banheiro precisam se preocupar. Muitos outros estudos mostraram que os patógenos podem persistir na bacia por dezenas de descargas, aumentando o risco potencial de exposição.
“O objetivo do vaso sanitário é remover efetivamente os resíduos do vaso, mas também faz o contrário, que é jogar muito conteúdo para cima”, disse Crimaldi. “Nosso laboratório criou uma metodologia que fornece uma base para melhorar e mitigar esse problema.”
Não é uma perda de tempo
Crimaldi dirige o Ecological Fluid Dynamics Lab em CU Boulder, especializado no uso de instrumentação baseada em laser, corantes e tanques de fluidos gigantes para estudar tudo, desde como os odores chegam às nossas narinas até como os produtos químicos se movem em corpos de água turbulentos. A ideia de usar a tecnologia do laboratório para rastrear o que acontece no ar após a descarga do vaso sanitário foi uma questão de conveniência, curiosidade e circunstância.
Durante uma semana livre em junho passado, os colegas professores Karl Linden e Mark Hernandez, do Programa de Engenharia Ambiental, e vários alunos de pós-graduação do laboratório de Crimaldi se juntaram a ele para montar e executar o experimento.
Eles usaram dois lasers: um brilhava continuamente sobre e acima do vaso sanitário, enquanto o outro enviava pulsos rápidos de luz sobre a mesma área. O laser constante revelou onde estavam as partículas transportadas pelo ar no espaço, enquanto o laser pulsante podia medir sua velocidade e direção. Enquanto isso, duas câmeras capturaram imagens de alta resolução.
O banheiro em si era do mesmo tipo comumente visto em banheiros públicos norte-americanos: uma unidade sem tampa acompanhada por um mecanismo de descarga cilíndrico – manual ou automático – que se projeta na parte de trás perto da parede, conhecido como válvula estilo flushometer. . O banheiro novo e limpo estava cheio apenas com água da torneira.
Eles sabiam que esse experimento improvisado poderia ser uma perda de tempo, mas, em vez disso, a pesquisa causou um grande impacto.
“Esperávamos que essas partículas de aerossol simplesmente flutuassem, mas elas saíram como um foguete”, disse Crimaldi.
As partículas energéticas de água transportadas pelo ar se dirigiam principalmente para cima e para trás em direção à parede traseira, mas seu movimento era imprevisível. A pluma também subiu até o teto do laboratório e, sem ter para onde ir, moveu-se para fora da parede e se espalhou pela sala.
A configuração experimental não incluiu resíduos sólidos ou papel higiênico na tigela, e não havia baias ou pessoas se movimentando. Essas variáveis da vida real podem exacerbar o problema, disse Crimaldi.
Eles também mediram as partículas transportadas pelo ar com um contador óptico de partículas, um dispositivo que suga uma amostra de ar através de um pequeno tubo e o ilumina, permitindo contar e medir as partículas. Partículas menores não apenas flutuam no ar por mais tempo, mas podem escapar dos pelos do nariz e atingir os pulmões – tornando-as mais perigosas para a saúde humana -, portanto, saber quantas partículas e qual o tamanho delas também era importante.
Embora esses resultados possam ser desconcertantes, o estudo fornece aos especialistas em encanamento e saúde pública uma maneira consistente de testar o design aprimorado do encanamento e as estratégias de desinfecção e ventilação, a fim de reduzir o risco de exposição a patógenos em banheiros públicos.
“Nenhuma dessas melhorias pode ser feita de forma eficaz sem saber como a pluma de aerossol se desenvolve e como ela se move”, disse Crimaldi. “Ser capaz de ver esta pluma invisível é um divisor de águas.”
Autores adicionais nesta publicação incluem: Aaron True, Karl Linden, Mark Hernandez, Lars Larson e Anna Pauls do Departamento de Engenharia Civil, Ambiental e Arquitetônica.
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