Was steckt in all diesen Masken?

May 26, 2023

Selbstgemachte Masken sind zu einem der bleibenden Symbole der Pandemie geworden. Aber wie gut schlagen sie sich im Vergleich zu medizinischen Atemschutzmasken und chirurgischen Masken?

Besser als Sie vielleicht denken – und Ihre Ausatmung kann tatsächlich zu einer Leistungssteigerung führen.

Das ist das Ergebnis einer Untersuchung der Fähigkeit verschiedener Stoffe, Partikel unter Bedingungen herauszufiltern, die denen auf Ihrem Gesicht ähneln, wenn Sie in Ihre Maske atmen. Die Forschung wurde von Wissenschaftlern des National Institute of Standards and Technology (NIST) und des Smithsonian Museum Conservation Institute durchgeführt.

Als die Pandemie begann, begann ein Team von NIST-Wissenschaftlern zu untersuchen, wie gut verschiedene Stoffmaskenmaterialien Partikel filtern. Doch obwohl ihre ersten Untersuchungen zeigten, dass dicht gewebte Baumwollstoffe am effizientesten filtern, wurde ihre Arbeit in einem Labor mit trockener Luft und unter Verwendung von Standards aus der Zeit vor der Pandemie zur Messung der Maskenfiltration durchgeführt.

„Diese Methoden berücksichtigen nicht die meiner Meinung nach realen Bedingungen“, sagt Christopher Zangmeister, ein Forschungswissenschaftler am NIST, der die Studie leitete. Also änderten er und seine Kollegen ihren Ansatz. In ihrer in der Fachzeitschrift ACS Applied Nano Materials veröffentlichten Arbeit führten sie neue Messungen bei 99 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit durch. Das ist vergleichbar mit der Luftfeuchtigkeit, die der Atem eines Menschen erzeugt.

Die Wissenschaftler testeten 32 verschiedene Arten von Stoffen und befeuchteten jeweils zweilagige Stoffmuster, bevor sie sie vor ein Rohr legten, das Luft ausatmete, die Salzpartikel enthielt, die etwa so groß waren wie die im menschlichen Atem enthaltenen. Dann zählten sie die Anzahl der Partikel, die es geschafft hatten.

Wenn Baumwolle befeuchtet wurde, filterte sie deutlich mehr Partikel als im trockenen Zustand. Die Filtrationseffizienz von gewebten Flanellstoffen aus 100 Prozent Baumwolle stieg während der Tests von 12 Prozent auf 45 Prozent.

„Wenn Partikel in die feuchte Umgebung der Maske gelangen, quellen sie auf und lassen sich viel leichter filtern“, erklärt Zangmeister. „Es war ziemlich überraschend.“

Bei synthetischen Stoffen konnte das Team nicht den gleichen Effekt feststellen, selbst bei Baumwoll-Polyester-Mischungen. Da synthetische Stoffe Wasser abweisen, absorbieren sie den Atem nicht so gut wie Baumwollstoffe und ihre Filterleistung nimmt unter feuchten Bedingungen nicht zu. N95-Masken und Masken für medizinische Eingriffe zeigten unter feuchten und trockenen Bedingungen eine ähnliche Leistung.

Elektronenmikroskopische Aufnahmen der verschiedenen Tücher zeigten einen weiteren Grund dafür, dass Baumwolle besser filtert als Synthetikstoffe. Während Polyestermaterialien in einheitlichen Mustern gewebt sind, sehen die Fasern von Baumwollflanell unter dem Mikroskop chaotisch aus. Die Forscher gehen davon aus, dass sie dadurch zu besseren Filtern werden, da durchtretende Partikel eine größere Chance haben, mit einer der unorganisierten Fasern zu kollidieren und daran festzuhalten, als mit solchen mit einem vorhersehbaren Muster.

Die Bilder zeigen die seltsame Schönheit der Stoffe, die dazu beitragen, Menschen vor dem Coronavirus zu schützen, das die Krankheit Covid-19 verursacht.

Bei der Auswahl einer Maske sind nicht nur Materialien zu berücksichtigen, warnen Forscher. Wenn die Maske nicht fest sitzt, ist sie nicht so effektiv.

Zangmeister sagt, die Arbeit habe ihm geholfen, die bescheidene Baumwollmaske als Hilfsmittel zur Eindämmung der Pandemie zu schätzen. „Wenn man in eine einfache Baumwollmaske ausatmet, die aus zwei Schichten besteht, funktioniert sie mindestens genauso gut wie eine einschichtige OP-Maske“, sagt er. „Vielleicht ist es sogar besser.“

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