K čemu slouží a jak funguje antibakteriální filtr HEPA?

Filtry HEPA jsou doporučovány pro boj se smogem, prachem, roztoči, viry, plísněmi a mnoha dalšími částicemi a mikroorganismy vznášejícími se ve vzduchu. Jejich mimořádně široký rozsah účinku způsobuje, že si získávají stále rostoucí popularitu a stávají se téměř nedílnou součástí moderních vysavačů, automobilových klimatizací a samozřejmě vzduchových čističů. Ale jak filtry HEPA fungují a co stojí za jejich obrovským úspěchem?

Před-HEPA-historie

Čistící vzduch hepa filtry, i když ještě nedávno byly využívány téměř výhradně na místech s velmi vysokými požadavky na čistotu vzduchu, jako nezbytná výbava v potravinářském, elektronickém, farmaceutickém průmyslu, stejně jako v sterilních laboratořích a operačních sálech, dnes jsou běžnou věcí, se kterou se běžný člověk setkává téměř každý den. Umožňující mimo jiné účinnější vysávání domu a zajišťující každý den vysoký komfort lidem trpícím astmatem nebo obtížnými alergiemi, byly původně vojenským vynálezem, vytvořeným ne s úmyslem pro běžné domácnosti, ale s cílem vydržet intenzivní bombardování v krytech.

Historie současných filtrů HEPA se začala v roce 1940 v USA, spolu s začátkem práce na Projektu Manhattan, což je americký vědecký výzkumný program zaměřený na konstrukci atomové bomby. Vzhledem k výskytu malých, ozářených částic v laboratořích, uvolňovaných do vzduchu během experimentů s radioaktivními materiály, vznikla potřeba vyvinout vysoce specializované filtry, které účinně zachytí všechny škodlivé částice a mikroorganismy. Zařízení, která byla pro tento účel postavena a zajišťují nejvyšší úroveň bezpečnosti a zachytí více než 99% znečištění, byla pojmenována akronymem HEPA, což znamená High Efficiency Particulate Air.

Co je filtr HEPA?

Už víme, odkud pocházejí filtry HEPA, ale co se skrývá pod pojmem High Efficiency Particulate Air Filter? Nejjednodušší překlad by zněl „vysoká účinnost filtru pro drobné částice vzduchu“, co znamená, že se jedná o zařízení schopné zachytit s účinností přes 99,95% pevné částice o velikosti 0,3 mikrometru, což jsou částice, které jsou mnohem menší než průměr lidského vlasu, jehož průměr je 50 mikrometrů. To znamená, že filtry HEPA jsou schopné zadržet nejen různé druhy prachu, ale také opravdu mikroskopická znečištění, mezi které patří škodlivé spory plísní a jiných hub, způsobujících onemocnění dýchacího systému, atmosférické aerosoly jako je smog, rostlinné pylky, alergeny zvířat a přenášené kapénkovou cestou bakterie a viry.

Co zajímavé, i když se účinnost HEPA filtrů hodnotí na základě účinnosti odstraňování částic o velikosti 0,3 mikrometru z vzduchu, jsou postaveny tak, aby spolehlivě zachytávaly i mnohem menší, ale stejně škodlivé pylky a mikroorganismy. To je způsobeno tím, že díky specifickým fyzikálním vlastnostem jsou právě částice o průměru kolem 0,3 mikronu nejtěžší k zachycení a způsobují nejvíce problémů při filtrace vzduchu, zatímco bakterie a viry s ještě menšími rozměry jsou snadno zachycovány v síti vláken filtru. To vše díky vhodné konstrukci tenkých listů používaných k zachytávání znečištění, která umožňuje zachytávání nebezpečných látek třemi různými způsoby.

Jak HEPA filtruje vzduch?

Správná část HEPA filtru je složitý harmonikový velkoformátový list náhodně uspořádaných vláken vyrobených ze skla nebo plastu, který díky své náhodné a nerovnoměrné struktuře vytváří složitý labyrint vzdušných kanálů, ve kterých se ztrácejí a zadržují částice, které se snaží dostat na druhou stranu. Nejde totiž jen o přímé "prosevření" velkých částic, jako je smogová směs PM10, která má "až" 10 mikrometrů, ale také o dosažení situace, kdy jsou znečištění dostatečně malé, aby se vešly mezi jednotlivá vlákna, a také jsou uvězněny uvnitř filtru. Pro dosažení takového dobrého efektu jsou HEPA filtry přizpůsobeny k zachycení škodlivých částic pro člověka na několik způsobů:

1. Filtrace úderem

Toto je nejsnadnější proces zachytávání, který se používá k zastavení největších částic přenášených vzduchem, jako jsou toxické látky vzniklé spalováním pevných a kapalných paliv. Tento způsob využívá husté uspořádání vláken filtru k zachytávání škodlivých částic podobným způsobem jako síť, nedovolujíc jim proniknout přes příliš úzké oko a blokujíc je mezi jednotlivými nitěmi. HEPA se skvěle vypořádává s různými druhy prachu, což je skvělé řešení pro lidi trpící sezónní alergií.

2. Filtrace zachycením

V případě částic o velikosti menší než 1 mikron standardní metody odsíření přestávají fungovat, protože tyto drobné částice se snadno vejde do otvorů, které umožňují volný průtok vzduchu přes filtr. Naštěstí, i přes své malé rozměry, stále mají určitou hmotnost a, bezmyšlenkovitě unášeny větrem, nedokáží držet krok s častými změnami směru vytvořenými nepravidelně uspořádaným labyrintem vláken, a nakonec se srazí s některým z vláken filtru a přilepí se na jeho povrch. V této fázi HEPA především zachytává bakterie a roztoči v prachu, což výrazně ovlivňuje zdraví osob pobývajících v daném prostoru.

3. Filtrace difúzí

Poslední způsob filtrace se vztahuje na částice, které nepřesahují svým průměrem 0,3 mikrometru, tedy různé viry (včetně koronaviru). Známý jako difúze, využívá jevu Brownova pohybu, tedy chaotického způsobu pohybu částic, které jsou dostatečně malé, aby se vznášely ve vzduchu, odrazily se od molekul a neustále měnily svou letovou dráhu. Z tohoto důvodu, i když by se pohybující se spolu s proudem byly schopny proniknout na druhou stranu filtru, letí zmateným a nepravidelným způsobem, narazí na stejně chaoticky uspořádaná vlákna a uvězní se uvnitř filtru.

Jak poznat účinný filtr HEPA?

Ve skutečnosti má mnoho filtrů HEPA 100% účinnost proti různým typům částic, bojující pouze s těmi nejproblematičtějšími o velikosti 0,3 µm, jejichž filtrace probíhá na pomezí zachycení a difuze, což způsobuje, že se jim někdy podaří uniknout. Nicméně i v jejich případě musí mít každý filtr HEPA alespoň 99,95% účinnost - a to je dostatečné pro použití v nemocnicích, laboratořích, farmaceutickém průmyslu a potravinářských závodech. Samozřejmě, vysoko specializovaná zařízení, která jsou součástí jaderného, pyrotechnického nebo energetického průmyslu a musí splňovat velmi přísné požadavky, by měla být vybavena podobnými filtry HEPA filtry ULPA, které jsou schopny zachytit až 99,999995% částic, ale za normálních podmínek i filtry EPA s účinností od 85% do 99,5%, které jsou například instalovány vysavačích, výrazně zvyšují úroveň čistoty vzduchu.

Některé filtry mohou být velmi účinné, ale je důležité si uvědomit, že s časem ztrácejí svou účinnost. I když jsou k dispozici modely, které lze pravidelně čistit, většina čističů, vysavačů a klimatizací stále používá vyměnitelné filtry HEPA, protože hrozí riziko poškození mikrovláken při čištění. Tyto filtry vydrží od 12 do 24 měsíců předtím, než je nutné je vyměnit za nové. Při současných cenách vložek do čističů vzduchu je to však náklad pouze kolem 50 polských zlotých, což je opravdu malá investice, pokud vezmeme v úvahu obrovské množství výhod, které filtry HEPA přinášejí každý den alergikům, lidem s respiračními onemocněními a také lidem žijícím a pracujícím v oblastech s vysokým znečištěním ovzduší.

Ryszard Kurek