A umidade na respiração torna as máscaras de algodão mais eficazes para retardar a propagação de COVID-19
p Imagens de microscópio eletrônico de varredura de flanela de algodão (esquerda) e poliéster (direita). As fibras de algodão absorvem a umidade da respiração, o que aumenta a filtração. Cada segmento das barras de escala da imagem tem 50 micrômetros, ou milionésimos de metro - aproximadamente a largura de um cabelo humano. Crédito:E.P. Vicenzi / Smithsonian's Museum Conservation Institute e NIST
p Os pesquisadores descobriram uma maneira melhor de testar quais tecidos funcionam melhor para máscaras destinadas a retardar a disseminação do COVID-19. Ao testar esses tecidos em condições que imitam a umidade do hálito de uma pessoa, os pesquisadores obtiveram medidas que refletem com mais precisão o desempenho dos tecidos quando usados por um vivo, pessoa que respira. p As novas medições mostram que, em condições úmidas, a eficiência de filtragem - uma medida de quão bem um material captura partículas - aumentou em média 33% em tecidos de algodão. Os tecidos sintéticos tiveram um desempenho ruim em relação ao algodão, e seu desempenho não melhorou com a umidade. O material das máscaras de procedimento médico também não melhorou com a umidade, embora tenha um desempenho quase igual ao do algodão.
p Este estudo, conduzido por cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e do Instituto de Conservação do Museu Smithsonian, foi publicado em
Nanomateriais aplicados ACS .
p Um estudo anterior feito pela mesma equipe de pesquisa mostrou que máscaras de camada dupla feitas de tecidos de algodão fortemente entrelaçados com uma franja elevada, como flanelas, são particularmente eficazes na filtragem da respiração. Esse estudo foi realizado em condições relativamente secas no laboratório, e sua principal descoberta ainda permanece.
p "Tecidos de algodão ainda são uma ótima escolha, "disse o cientista pesquisador do NIST, Christopher Zangmeister." Mas este novo estudo mostra que os tecidos de algodão realmente funcionam melhor em máscaras do que pensávamos. "
p Os pesquisadores também testaram se a umidade torna os tecidos mais difíceis de respirar e não encontraram nenhuma alteração na respirabilidade.
p Os Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC) recomendam que as pessoas usem máscaras para retardar a disseminação do COVID-19. Quando usado corretamente, essas máscaras filtram algumas das gotículas cheias de vírus que uma pessoa infectada exala e também oferecem alguma proteção ao usuário ao filtrar o ar que entra.
p Este estudo é um entre vários, conduzido pelo NIST e outras organizações, isso contribuiu para os primeiros padrões para máscaras de tecido destinadas a desacelerar a disseminação do COVID-19. Esses padrões foram lançados recentemente pela organização de desenvolvimento de padrões ASTM International.
Uma amostra de tecido de algodão que foi exposta a alta umidade típica do ar exalado de uma pessoa (esquerda) filtra mais gotas do que uma amostra de tecido de algodão que não foi exposta a alta umidade (direita). Crédito:NIST p A eficiência de filtragem dos tecidos de algodão aumenta em condições úmidas porque o algodão é hidrofílico, o que significa que gosta de água. Ao absorver pequenas quantidades de água na respiração de uma pessoa, as fibras de algodão criam um ambiente úmido dentro do tecido. Conforme as partículas microscópicas passam, eles absorvem parte dessa umidade e ficam maiores, o que os torna mais propensos a ficarem presos.
p A maioria dos tecidos sintéticos, por outro lado, são hidrofóbicos, o que significa que eles não gostam de água. Esses tecidos não absorvem umidade, e sua eficiência de filtração não muda em condições de umidade.
p Para este estudo, a equipe testou amostras de tecido, não máscaras reais. Primeiro, eles prepararam amostras de tecido de camada dupla, colocando-as dentro de uma pequena caixa onde o ar era mantido a 99% de umidade - quase o mesmo que o ar exalado de uma pessoa. Para comparação, um segundo conjunto de amostras foi preparado com 55% de umidade. Após os tecidos atingirem o equilíbrio com o ar umidificado, os pesquisadores os colocaram em frente a um cano que emitia ar com aproximadamente a mesma velocidade da respiração exalada. Esse ar carregava partículas de sal em uma variedade de tamanhos típicos das gotículas que uma pessoa exala ao respirar, falando e tossindo. Este método de partícula de sal é recomendado pelo Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH) do CDC para medir o desempenho de filtração de materiais de fabricação de máscaras.
p Os pesquisadores calcularam a eficiência da filtração medindo o número de partículas no ar antes e depois de passar pelo tecido. Eles mediram a respirabilidade medindo a pressão do ar em ambos os lados do tecido à medida que o ar passava por ele.
p Os pesquisadores testaram nove tipos diferentes de flanela de algodão, que sob condições úmidas aumentaram suas eficiências de filtração de 12% para 45%, com um aumento médio de 33%. Eles testaram seis tipos de tecido sintético, incluindo náilon, poliéster e rayon. Todos tiveram um mau desempenho em comparação com a flanela de algodão, independentemente da umidade. Máscaras de procedimento médico e máscaras de respirador N95 forneceram a mesma eficiência de filtração em condições de alta e baixa umidade.
p Embora a mudança no desempenho das flanelas de algodão seja grande, na verdade, eles não absorvem muita água. Sob condições úmidas, uma máscara de flanela de algodão de duas camadas absorve cerca de 150 miligramas de água do hálito humano, o equivalente a apenas uma ou duas gotas. Se as máscaras de tecido realmente ficarem molhadas de outras maneiras, eles podem se tornar difíceis de respirar, e o CDC aconselha que as pessoas não os usem para atividades como natação. Se as máscaras ficarem molhadas devido ao clima, eles devem ser mudados.
p Embora esta pesquisa forneça informações úteis para pessoas que usam máscaras faciais, ele também contém lições para cientistas que estão trabalhando para melhorar as máscaras e medir seu desempenho.
p "Para entender como esses materiais funcionam no mundo real, "Zangmeister disse, "precisamos estudá-los em condições realistas."