Un estudi de la URV revela que quan la diferència entre la temperatura del cos i l’ambient és més gran, els núvols de partícules generats en tossir o esternudar es dispersen més i mantenen una concentració més elevada

Quan una persona tus o esternuda expulsa un núvol de partícules microscòpiques capaces de transportar virus i bacteris, que actuen com a vectors de malalties respiratòries com la grip, la covid-19 o la tuberculosi. Entendre com aquests aerosols es dispersen a l’aire és crucial per minimitzar la transmissió de patògens en espais interiors, però la seva dinàmica és complexa i depèn de molts factors: la força de l’exhalació, la morfologia del sistema respiratori, les característiques de l’espai, etc. Ara, un nou estudi liderat per investigadors de la Universitat Rovira i Virgili ha demostrat que la temperatura també hi té un paper important.

Els resultats indiquen que la diferència entre la temperatura de l’aire exhalat i la de l’ambient fa que el núvol de partícules es mantingui més concentrat i arribi més lluny. Com més gran és aquest marge —per exemple, quan una persona amb febre tus en un entorn fred—, més perceptibles en són els efectes. La recerca dona continuïtat a una línia de treball iniciada pel grup de recerca ECoMMFiT de la URV, que ja havia desenvolupat un simulador capaç de reproduir tos i esternuts per estudiar com es dispersen els aerosols respiratoris. En aquella primera fase, l’equip va demostrar que la cavitat nasal modifica de manera significativa la trajectòria de les partícules expulsades. En aquest nou treball, els investigadors han incorporat un nou factor a l’anàlisi: la temperatura.

Per fer-ho, han modificat el simulador per escalfar l’aire exhalat fins als 37 °C, una temperatura que imita la d’una persona amb febrícula. La fase experimental es va executar dins d’una cambra climàtica de l’Institut de Recerca en Energia de Catalunya (IREC), on els investigadors de la URV van poder recrear diferents condicions ambientals controlades. En concret, van estudiar el comportament dels aerosols respiratoris en ambients a 27 °C, 17 °C i 7 °C, i van combinar aquestes temperatures amb diferents intensitats d’exhalació i les dues configuracions del simulador: esternudant amb la cavitat nasal oberta i tancada. En total van analitzar divuit configuracions experimentals diferents, repetides deu vegades cadascuna per garantir la fiabilitat dels resultats, fins a completar 180 experiments.

“Volíem entendre fins a quin punt la temperatura ambiental pot alterar la dinàmica dels núvols de partícules”, explica Nicolás Catalán, investigador del Departament d’Enginyeria Mecànica de la URV i coautor de l’estudi. “El que vam observar és que, quan augmenta la diferència de temperatura entre l’aire exhalat i l’ambient, el núvol es manté més cohesionat i recorre distàncies més grans”, afegeix. Aquest comportament és important per entendre millor com es transmeten els patògens per via aèria i pot contribuir al disseny de protocols de seguretat, sistemes de ventilació i estratègies de control més eficients. Els resultats poden ser molt útils en espais interiors sensibles, com escoles, hospitals, laboratoris biològics o transports públics, on el risc de transmissió de malalties respiratòries és més elevat.

Per registrar aquests fenòmens, l’equip investigador va utilitzar càmeres d’alta velocitat i sistemes d’il·luminació làser, que van permetre visualitzar i registrar en detall la dispersió dels aerosols. Les imatges mostren com, en entorns freds, les diferències de densitat entre l’aire calent exhalat i l’aire ambiental generen forces de flotabilitat que modifiquen la trajectòria i l’estructura del núvol de partícules respiratòries. Això fa que els aerosols mantinguin durant més temps concentracions elevades i es desplacin més lluny abans de dispersar-se completament.

El paper del nas continua sent determinant

L’anàlisi també confirma que la geometria del sistema respiratori continua sent determinant. Quan el flux d’aire passa parcialment pel nas, es redueix l’abast horitzontal i la dispersió vertical augmenta. En canvi, quan l’exhalació es produeix exclusivament per la boca, el núvol tendeix a avançar de manera més horitzontal. Aquesta combinació entre temperatura, intensitat de l’exhalació i participació del nas genera patrons de dispersió molt diferents segons les condicions ambientals.

Més enllà dels resultats, la recerca aporta dades experimentals molt poc habituals en aquest camp. Fins ara, molts estudis sobre aerosols respiratoris s’havien basat en simulacions numèriques o en experiments amb voluntaris humans, cosa que dificulta controlar amb precisió variables com el cabal, la temperatura o la geometria respiratòria. El simulador desenvolupat per la URV permet reproduir aquestes condicions de manera estable i repetible, i per tant genera dades molt valuoses per alimentar models computacionals capaços de simular amb més precisió la dinàmica dels aerosols i la transmissió de malalties respiratòries.

Tot i això, els investigadors subratllen que el comportament real dels aerosols respiratoris és extremadament complex i que encara cal continuar investigant factors com la humitat, la ventilació o la persistència de les partícules en suspensió.

Referència: Catalán, N., Cito, S., Varela Ballesta, S., Fabregat, A., Vernet, A., Graus, D., & Pallarès, J. (2026). Bioaerosol transport dynamics in cold and warm environments: An experimental study using a three-dimensional-printed human airway model. Physics of Fluids. https://doi.org/10.1063/5.0303143