Dióxido de carbono no interior

O dióxido de carbono (_CO2) é um gás invisível, sem cheiro percetível pelos sentidos humanos.

Composto por um átomo de carbono e dois átomos de oxigénio,_{o CO2} em recintos fechados é muito comum e, em pequenas quantidades, inofensivo. Mas em concentrações elevadas,_{o CO2} pode deslocar o oxigénio e causar danos ou mesmo a morte.

A ventilação com ar fresco é o principal método para reduzir as concentrações de_CO2 no interior. A acumulação de CO2 no interior pode ser especialmente problemática em muitos espaços devido à falta de ventilação quando as janelas e portas estão fechadas em dias quentes ou poluídos.

O aumento das emissões_{de CO2} a nível mundial também representa uma ameaça para os níveis_{de CO2} nos espaços interiores, uma vez que_{o CO2} atmosférico exterior (um gás com efeito de estufa) pode infiltrar-se nos espaços interiores. Desde 1990, as emissões_{de CO2} aumentaram quase 61%, passando de cerca de 20 gigatoneladas para quase 35 gigatoneladas em 2021 (ver Figura 1).¹

Figura 1: Emissões globais de CO2 1990-2021 (em gigatoneladas), com um aumento global de quase 61% desde 1990. Fonte: Agência Internacional da Energia (AIE)

Embora as emissões de_CO2 tenham diminuído quase 6% em 2020, devido à redução das actividades humanas causada pela pandemia de COVID-19, os níveis_{de CO2} voltaram em grande parte aos níveis anteriores à pandemia e espera-se que aumentem pelo menos mais 5% em 2021.

A abertura de janelas e portas pode ajudar a reduzir temporariamente o_CO2 no interior.

Além disso, a ventilação mecânica pode ajudar a reduzir o_CO2 no interior. Isto também pode ajudar a reduzir outros poluentes interiores comuns, tais como compostos orgânicos voláteis (COV), partículas, vírus e bactérias através da diluição.

A monitorização do_CO2 interior também é fundamental para compreender a escala da poluição atmosférica_{por CO2} num espaço, a sua relação com outros poluentes atmosféricos nesse espaço e a redução dos seus efeitos na saúde.

Continue a ler para saber mais sobre o_CO2 e o seu impacto no ambiente interior, incluindo

:

• as fontes mais comuns de_CO2 em espaços interiores
• níveis aceitáveis e não saudáveis de_CO2
• a relação entre_{o CO2} e a poluição atmosférica
• como monitorizar eficazmente o CO2 em espaços interiores e ajudar a reduzir o_CO2 em espaços interiores

Fontes de_CO2 em recintos

fechados De longe, a respiração humana - especificamente, a expiração - é a fonte mais comum de_CO2 em recintos fechados.²

A inalação leva o oxigénio (O2) para os pulmões e para a corrente sanguínea, onde os glóbulos vermelhos o transportam por todo o corpo para apoiar as células corporais. O dióxido de carbono é criado como um resíduo do oxigénio que é utilizado pelas células para gerar energia para o metabolismo. Os glóbulos vermelhos transportam o dióxido de carbono de volta para os pulmões, onde é exalado de volta para o ar.

Quando a exalação é a principal fonte natural, a acumulação de_CO2 em espaços interiores baseia-se principalmente em dois factores: o tamanho da divisão e o número de habitantes.

Quanto mais pequeno for o espaço e quanto maior for o número de pessoas no espaço, mais rapidamente_{o CO2} se pode acumular no espaço. Esta é uma das razões pelas quais o ar em salas de conferência ou salas de aula cheias de gente pode começar a parecer viciado e fazer com que alguém se sinta sonolento ou desorientado mesmo após um curto período de tempo^.3

Outras fontes comuns de_CO2 em recintos fechados incluem

• fumos das chamas de fogões ou fornos
• fumo de lareiras ou do consumo de tabaco
• gases de escape de veículos provenientes de garagens ou de estradas e auto-estradas próximas
• aparelhos de aquecimento a gás ou a querosene
• matéria orgânica que se decompõe no solo por baixo dos edifícios
• _CO2 do exterior que se infiltra no interior, especialmente de fontes próximas de queima de combustíveis fósseis, como fábricas

Compreender os níveis de_CO2 no interior

_{O CO2} no interior é medido em partes por milhão (ppm). Quanto mais elevado for o ppm, mais concentrada é a acumulação de_CO2.

_{O CO2} interior típico varia entre 400 e 1000 ppm, mas pode subir até 40 000 ppm em casos extremos.⁴

Pequenos aumentos temporários de_CO2 interior não constituem normalmente uma grande ameaça para a saúde humana. Estes picos curtos podem muitas vezes ser resolvidos simplesmente ventilando o espaço ou utilizando um sistema de ventilação e purificação mecânica HVAC de elevada eficiência.

Em níveis mais elevados, de 2.000 a 5.000 ppm e superiores,_{o CO2} pode causar sintomas a curto prazo que interferem com a atenção e a cognição, bem como efeitos na saúde decorrentes da exposição a longo prazo.

Normal: 400-1.000 ppm
As concentrações normais de_CO2 em espaços interiores rondam os 400-1.000 ppm. Isto significa que o espaço é devidamente ventilado e tem uma troca de ar consistente.

Um espaço bem ventilado e não exposto a quaisquer fontes de emissões_{de CO2} nas proximidades, como uma fábrica ou uma autoestrada movimentada, terá geralmente uma concentração_{de CO2} no limite inferior desta escala. Um espaço com falta de ventilação ou localizado perto de uma grande fonte de emissão_{de CO2} pode começar a subir nesta escala.

As casas, escolas e edifícios de escritórios mais recentes, concebidos com envelopes de construção apertados para uma maior eficiência energética, têm maior probabilidade de registar níveis elevados_{de CO2} devido à falta de troca de ar com o ar fresco exterior. Isto é especialmente provável quando as portas e janelas estão fechadas ou quando a ventilação mecânica e a tecnologia de filtragem são insuficientes.⁵

Sintomas ligeiros: 1.000-2.000 ppm
Acima de 1.000 ppm,_{o CO2} começa a causar sintomas visíveis, uma vez que o oxigénio do ar é deslocado pelas moléculas de CO2.⁶

Os sintomas comuns, mas ligeiros, frequentemente resultantes do_CO2 nesta gama incluem

• sonolência
• sensação de congestão
• confusão ligeira
• desorientação

Uma ventilação adequada_{de CO2} pode ajudar a reduzir estes sintomas, bem como os níveis de outros poluentes nocivos do ar interior. Como resultado, algumas legislaturas determinaram metas médias diárias_{de CO2} em ambientes internos na extremidade inferior dessa faixa para incentivar a ventilação consistente.

Nesse sentido, a legislatura do estado da Califórnia aprovou a AB-841 no final de 2020. Entre outros requisitos para school ventilation and filtration, este projeto de lei estabeleceu um limite máximo de_CO2 em recintos fechados de 1.100 ppm nas salas de aula da Califórnia e exigiu que as escolas instalassem monitores_{de CO2} em recintos fechados para garantir o cumprimento deste limite^.7

Sintomas moderados: 2.000-5.000 ppm
Para além de 2.000 ppm,_{o CO2} pode causar sintomas perturbadores da saúde e cognitivos, incluindo

• dores de cabeça
• sensação de sono
• aperto no peito
• aumento do ritmo cardíaco
• redução da atenção
• falta de concentração
• náuseas

A figura 2 ilustra uma leitura de_CO2 neste intervalo, juntamente com leituras de poluição por partículas no interior (a verde) e no exterior (a amarelo).

Figura 2: Níveis_{de CO2} superiores a 2.000, indicando níveis moderadamente elevados de_CO2 no interior. Fonte: IQAir AirVisual Pro

O_CO2 elevado nesta gama também está associado à síndrome do edifício doente (SBS).⁸ A SBS refere-se a uma variedade de sintomas que acompanham a má qualidade do ar num edifício que não é devidamente ventilado. A falta de ventilação pode levar a uma acumulação de poluentes do ar interior como_{o CO2} e outros contaminantes como bactérias, vírus e compostos orgânicos voláteis (COV).⁹

Sintomas graves ou com risco de vida: 5.000-40.000 PPM
Acima de 5.000 ppm, a deslocação de oxigénio causada pelo elevado nível_{de CO2} no interior resulta em sintomas visíveis e potencialmente fatais, aumentando o risco de

• perda de consciência
• visão turva
• suores
• tremores
• ritmo cardíaco elevado
• asfixia
• morte

A este nível elevado de exposição, pode ser necessário um respirador ou tratamento médico de emergência para ajudar um indivíduo a obter oxigénio suficiente para voltar a respirar normalmente, especialmente após longos períodos de exposição.¹⁰

Muitas entidades reguladoras, como a U.S. Occupational Safety and Health Administration (OSHA), estabeleceram limites rigorosos para ajudar a evitar que_{o CO2} no local de trabalho ultrapasse os 5.000 ppm.¹¹ Também são frequentemente aplicados métodos de amostragem específicos para uma monitorização precisa.¹²

A maioria dos regulamentos trata_{o CO2} como um gás asfixiante e não permite que a exposição de 8 horas ao CO2 no local de trabalho ultrapasse os 5.000 ppm. A falta de cumprimento pode resultar em infracções puníveis com coimas e até mesmo prisão, se os indivíduos ficarem gravemente feridos ou morrerem devido à exposição ao_CO2.

_CO2 e poluição atmosférica

Não existe uma correlação direta entre_{o CO2} interior e outros poluentes comuns do ar interior, como as partículas (PM) ou os COV.

Nalguns casos,_{o CO2} interior pode apresentar um comportamento oposto ao de outros poluentes do ar interior. Por exemplo, abrir uma janela num dia poluído pode reduzir o_CO2 interior mas aumentar as PM10, PM2,5 e outros poluentes do ar exterior que penetram no espaço interior.

No entanto, as condições que conduzem a níveis elevados de _{O CO2} pode também aumentar as concentrações de PM ou COV no interior. Num espaço mal ventilado ou não filtrado, tanto_{o CO2} como outros poluentes do ar interior podem atingir níveis perigosos e provocar uma grande variedade de efeitos na saúde^.13

Num espaço de escritório partilhado ou numa sala de aula, por exemplo, a expiração pode rapidamente fazer com que_{o CO2} e os aerossóis respiratórios infectados se acumulem a níveis elevados. A utilização de aparelhos comuns, como impressoras e fotocopiadoras, pode também produzir PM2,5 e partículas ultrafinas (UFPs) que permanecem no ar durante longos períodos de tempo na ausência de ventilação ou filtragem.

As infecções transmitidas pelo ar associadas a vírus, bactérias e bolores são também mais prováveis em espaços não filtrados e não ventilados. Os aerossóis biocontaminantes provenientes da tosse, espirros, respiração ou fala podem ser tão pequenos como 0,003 microns e permanecer no ar durante horas, expondo os habitantes do edifício a infecções muito depois de os aerossóis terem sido produzidos.¹⁴

Como monitorizar_{o CO2} em espaços interiores

_{O CO2} é um gás e não pode ser monitorizado com os típicos sensores laser de dispersão de luz utilizados para medir PM.

Em vez disso,_{o CO2} é melhor medido com sensores que utilizam luz infravermelha (IR) para estimar o número de moléculas_{de CO2} no ar ambiente.

O funcionamento

é o seguinte:

1. O ar ambiente passa através de um conjunto de sensores de_CO2 constituído por uma fonte de luz IV, uma célula de gás reflectora e detectores de luz IV.
2. A luz IV incide sobre as moléculas_{de CO2} que passam pelo conjunto. As moléculas_{de CO2} absorvem grande parte desta luz.
3. A restante luz que não é absorvida pelas moléculas_{de CO2} passa através dos detectores.
4. Os detectores de luz IV calculam a alteração nos comprimentos de onda IV do que foi produzido pela fonte de luz IV para o que resta depois de_{o CO2} absorver a luz IV.
5. A alteração no comprimento de onda indica a concentração de_CO2, que é convertida numa leitura de ppm.

Um sensor_{de CO2} autónomo pode indicar a presença de_CO2 elevado no interior e cumprir os requisitos básicos de monitorização_{de CO2} para locais de trabalho e escolas. Um estudo de 2021 publicado pela American Chemical Society sugere que os níveis de_CO2 no interior podem ser uma ferramenta para ajudar a indicar o risco relativo de exposição a aerossóis infecciosos no mesmo espaço.¹⁵

No entanto, os sensores básicos_{de CO2} não fornecem dados críticos sobre outros poluentes atmosféricos que ameaçam a saúde dos habitantes dos edifícios.

Um monitor de qualidade do ar que meça tanto as PM como_{o CO2} fornece a imagem mais útil da qualidade do ar interior, incluindo a forma como a ventilação e a filtragem afectam estes poluentes. A medição da temperatura e da humidade também pode ajudar a compreender melhor a forma como as condições atmosféricas afectam as concentrações interiores de PM e_CO2.

A lição

Abaixo de 1.000 ppm, o ar interior _{O CO2} não é um problema grave de qualidade do ar.

No entanto,_{o CO2} em recintos fechados acima de 1.000 ppm pode reduzir a concentração e o desempenho cognitivo e causar danos a níveis cada vez mais elevados. Esta situação pode ter custos elevados para a produtividade, o desempenho académico e a saúde nos locais de trabalho e nas salas de aula, onde os poluentes atmosféricos, como as PM2,5, e as infecções transmitidas pelo ar já são preocupações críticas.

A ventilação com ar exterior fresco é a principal solução para reduzir o_CO2 no interior. Quando o ar exterior está poluído ou o clima é extremo, a utilização de ventilação mecânica e filtragem pode ajudar a reduzir_{o CO2} e outros poluentes do ar interior que afectam a saúde e o desempenho dos ocupantes do edifício.