W każdym szpitalu, w każdej sali operacyjnej, w każdym zakładzie produkcji leków i żywności – wszędzie tam gdzie powietrze musi być czyste – pracują filtry HEPA. Cicha, niepozorna technologia która każdego dnia chroni pacjentów przed zakażeniami, pracowników przed pyłami i konsumentów przed skażoną żywnością. Historia filtrów HEPA zaczyna się jednak nie w szpitalu ani laboratorium spożywczym, lecz w jednym z najbardziej tajnych projektów w historii ludzkości – Projekcie Manhattan, który stworzył bombę atomową.
Projekt Manhattan i śmiercionośny pył
Lata 40. XX wieku. W kilku tajnych lokalizacjach w USA tysiące naukowców i inżynierów pracuje nad skonstruowaniem bomby atomowej. Wśród setek problemów technicznych które musieli rozwiązać był jeden szczególnie podstępny: pył radioaktywny.
Podczas wzbogacania uranu i pracy z materiałami rozszczepialnymi powstawały mikroskopijne cząsteczki radioaktywne które unosiły się w powietrzu. Były niewidoczne gołym okiem, ale śmiertelnie niebezpieczne – wdychane przez pracowników odkładały się w płucach i powodowały choroby popromienne. Standardowe filtry powietrza dostępne w tamtych czasach były bezużyteczne – przepuszczały cząsteczki zbyt małe żeby je zatrzymać.
Armia USA i naukowcy z Projektu Manhattan zlecili opracowanie filtra który zatrzyma cząsteczki radioaktywne. Efektem był filtr z bardzo gęstej siatki włókien szklanych – zdolny do zatrzymywania cząsteczek o średnicy zaledwie 0,3 mikrometra z skutecznością powyżej 99,97%. Nazwano go HEPA – High Efficiency Particulate Air.
NASA i czyste powietrze w kapsule kosmicznej
Po zakończeniu II wojny światowej technologia filtrów HEPA trafiła do laboratoriów badawczych i zakładów produkujących materiały jądrowe. Ale prawdziwy przełom w jej rozwoju nastąpił wraz z początkiem programu kosmicznego NASA.
Inżynierowie NASA stanęli przed problemem który na Ziemi nie istnieje w tak ostrej formie: jak zapewnić absolutnie czyste powietrze w zamkniętej przestrzeni kapsuły kosmicznej przez wiele dni lub tygodni, bez możliwości wymiany powietrza z zewnątrz? Każda drobina kurzu, każde włókno, każda bakteria unosząca się w powietrzu kabiny była potencjalnym zagrożeniem – dla sprzętu elektronicznego, dla zdrowia astronautów i dla powodzenia misji.
NASA rozwinęła technologię HEPA do nowego poziomu. Filtry stosowane w programie Apollo musiały być nie tylko skuteczne, ale też lekkie, trwałe i niezawodne w warunkach których żaden filtr wcześniej nie musiał przeżyć – start rakiety, lądowanie na Księżycu, powrót przez atmosferę. Każdy gram wagi kosztował krocie, więc inżynierowie musieli zaprojektować filtry które robią maksimum przy minimalnej masie.
Technologia opracowana dla programu Apollo wróciła na Ziemię i zaczęła być stosowana w zupełnie nowych zastosowaniach.
Jak filtry HEPA trafiły do szpitali i zakładów pracy
W latach 60. i 70. lekarze zaobserwowali że pacjenci po przeszczepach narządów i chemioterapii – osoby z drastycznie osłabionym układem odpornościowym – często umierali nie z powodu choroby którą leczono, lecz z powodu zakażeń bakteryjnych i grzybiczych które dostawały się do organizmu przez drogi oddechowe. Powietrze w szpitalnych salach było pełne mikroorganizmów niewidocznych gołym okiem.
Rozwiązaniem okazały się filtry HEPA. Sale dla pacjentów po przeszczepach i chemioterapii wyposażono w systemy wentylacyjne z filtrami HEPA – i śmiertelność z powodu zakażeń szpitalnych w tych oddziałach spadła dramatycznie. Dziś sale operacyjne, oddziały intensywnej terapii i pomieszczenia dla pacjentów z obniżoną odpornością są wyposażone w filtry HEPA jako standard absolutnie niepodlegający dyskusji.
Równolegle filtry HEPA zaczęły przenikać do przemysłu. Zakłady produkujące półprzewodniki, leki, żywność dla niemowląt i inne produkty wymagające szczególnej czystości zaczęły budować „cleanroomy” – pomieszczenia z kontrolowaną czystością powietrza, wyposażone w systemy filtracji HEPA. Jeden mikroskopijny pyłek kurzu może zniszczyć układ scalony wart tysiące dolarów lub skażyć partię leków. Filtry HEPA stały się strażnikami jakości w przemysłach wymagających absolutnej precyzji.
Filtry HEPA w BHP – ochrona dróg oddechowych pracowników
Dla pracodawców i służb BHP filtry HEPA mają szczególne znaczenie wszędzie tam gdzie pracownicy są narażeni na szkodliwe pyły, aerozole i mikroorganizmy. Przepisy BHP nakładają obowiązek zapewnienia pracownikom odpowiedniej ochrony dróg oddechowych gdy stężenie szkodliwych substancji w powietrzu przekracza dopuszczalne normy.
Technologia filtracji która zaczęła się od ochrony przed pyłem radioaktywnym w Projekcie Manhattan trafiła ostatecznie do półmasek i masek ochronnych które pracownicy zakładają w zapylonych środowiskach pracy. Filtry stosowane w nowoczesnych półmaskach ochronnych i maskach całotwarzowych działają na tej samej zasadzie co filtry HEPA – zatrzymują mikroskopijne cząsteczki zanim dotrą do płuc pracownika.
W zależności od rodzaju zagrożenia stosuje się różne klasy filtrów – od P1 zatrzymującego grube pyły, przez P2 chroniący przed drobnymi aerozolami, po P3 który jak HEPA zatrzymuje ponad 99,95% cząsteczek. Dobór właściwego filtra i pochłaniacza zależy od substancji na którą pracownik jest narażony.
Dla zakładów gdzie pracownicy narażeni są na pyły organiczne, opary chemiczne lub biologiczne zagrożenia, oferujemy kompletne zestawy maska i filtry – dobrane tak żeby zapewnić maksymalną ochronę przy zachowaniu komfortu użytkowania. W naszej ofercie znajdziesz też maski gazowe i maski przeciwgazowe dla środowisk o szczególnie wysokim ryzyku.
Ciekawostka: kurz księżycowy był groźniejszy niż myślano
Gdy astronauci programu Apollo wracali z Księżyca, przywozili ze sobą nieproszonych pasażerów – mikroskopijne cząsteczki regolitu księżycowego które przyklejały się do skafandrów i sprzętu. Kurz księżycowy okazał się wyjątkowo agresywny – jego cząsteczki mają ostre, nieregularne krawędzie (na Ziemi cząsteczki kurzu są wygładzone przez wiatr i wodę) które mogły uszkadzać tkanki płuc.
NASA musiała opracować specjalne procedury dekontaminacji i systemy filtracji które chroniły personel naziemny przed kontaktem z przywiezionym materiałem. Te procedury i technologie filtracyjne stały się później podstawą protokołów ochrony biologicznej stosowanych podczas epidemii i pracy z niebezpiecznymi patogenami.
Dziś te same zasady – izolacja, filtracja, dekontaminacja – stosuje się w każdym laboratorium pracującym z patogenami i w każdym zakładzie wymagającym sterylnych warunków produkcji.
HEPA w gastronomii i przemyśle spożywczym
Filtry HEPA mają też swoje miejsce w systemach HACCP. Zakłady produkujące żywność gotową do spożycia – szczególnie wędliny, nabiał i produkty dla niemowląt – stosują systemy wentylacyjne z filtrami HEPA żeby wyeliminować ryzyko skażenia mikrobiologicznego przez powietrze. Bakterie i zarodniki grzybów unoszące się w powietrzu to realne zagrożenie dla bezpieczeństwa żywności.
W połączeniu z właściwą odzieżą roboczą HACCP, obuwiem HACCP i maseczkami ochronnymi dla personelu tworzą kompletną barierę między środowiskiem zewnętrznym a strefą produkcji żywności.
Kompletna ochrona dróg oddechowych w Twoim zakładzie
Niezależnie od tego czy prowadzisz zakład produkcyjny, restaurację czy budowę, właściwa ochrona dróg oddechowych pracowników to obowiązek wynikający z przepisów BHP. W naszym sklepie kams.com.pl znajdziesz pełną ofertę środków ochrony dróg oddechowych – od maseczek jednorazowych po maski całotwarzowe z wymiennymi filtrami. Dla firm oferujemy zakupy hurtowe i doradztwo w doborze właściwej klasy ochrony – szczegóły na stronie BHP dla firm B2B.
Podsumowanie
Filtr HEPA zaczął swoje życie jako narzędzie do walki z radioaktywnym pyłem w tajnym projekcie militarnym, dojrzał w kapsułach kosmicznych Apollo i trafił ostatecznie do sal operacyjnych, cleanroomów i zakładów spożywczych na całym świecie. To jeden z tych wynalazków wojennych który – podobnie jak wiele innych technologii z ekstremalnych zastosowań – okazał się ratować życie znacznie skuteczniej w pokojowym zastosowaniu niż w tym dla którego pierwotnie go stworzono. I za każdym razem gdy pracownik zakłada półmaskę z filtrem P3 przed wejściem do zapylonej hali, korzysta z tej samej zasady którą fizycy jądrowi odkryli przy budowie pierwszej bomby atomowej.
Źródła:
- APC Filters – The History of HEPA Filters (Projekt Manhattan) https://www.apcfilters.com/the-history-of-hepa-filters/
- NASA Spinoff – Technologie filtracji powietrza z programu Apollo
- Camfil – Historia filtrów HEPA
- Wikipedia / publikacje naukowe – HEPA (High Efficiency Particulate Air)
Polish 
English 
Ukrainian