Seifenblasen und fliegende Aerosole

Schützen Masken vor Corona? Neue Studie aus Göttingen kommt zu eindeutigem Ergebnis

Bundeskanzlerin Angela Merkel trägt eine Stoffmaske.
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Symbolbild: Schützen Stoffmasken vor Corona? Forscher aus Göttingen haben diese Frage untersucht.

Wie wirksam sind Stoff-Masken bei der Eindämmung von Corona? Wissenschaftler aus Göttingen haben diese Frage untersucht.

  • Zur Eindämmung der Corona-Krise gilt an vielen Orten eine Masken-Pflicht.
  • Forscher aus Göttingen haben untersucht, ob Aerosole durch eine Maske aufgehalten werden.
  • Die Wissenschaftler kommen zu einem eindeutigen Forschungsergebnis.

Göttingen – Stoffmasken über Mund und Nase beeinflussen den „Flug“ der Aerosole aus der Atemluft und schützen vor Infektionen. Zu diesem Ergebnis kamen Forscher aus Göttingen und anderen Standorten, die eigentlich in der Luft- und Raumfahrttechnik unterwegs sind. Die Wissenschaftler vom Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) in Göttingen beschäftigen sich wie auch ein Team vom örtlichen Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) mit der Verteilung der Aerosole im Raum und dem Schutzeffekt von „Masken“.

Die DLR-Forscher, auch aus anderen DLR-Standorten – wollen zudem wissen, wie die Atemluft beim Tragen einer Maske umgelenkt wird und wohin sich die Atem-Aerosole verteilen. Sie setzten dabei eigens entwickelte Optik- und Berechnungsverfahren ein. „Die Versuche zeigen deutlich den positiven Effekt von Alltagsmasken und das, obwohl kleine Aerosole den Stoff durchdringen können“, bilanziert Versuchsleiter Prof. Andreas Schröder vom DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik einen Aspekt der Resultate.

Beheizte Puppe mit Stoffmaske: Im Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) in Göttingen laufen Tests in abgeschlossenen Räumen zur Erforschung der Wirksamkeit von Mund-Nase-Bedeckungen. Ergebnis: Stoffmasken wirken, bremsen die Virus-Transporter Aerosole ab und lenken sie um.

Corona-Studie aus Göttingen: Maske bremst Aerosole

Erstaunlich: Obwohl die Bioaerosole beim Ausatmen meist kleiner als 5 µm sind und somit locker durch die Maschen der Masken schlüpfen können, wirken die Stoffmasken, weil die Atemluft samt Aerosole verlangsamt und umgelenkt werden. Mehr noch: Die Laborversuche zeigen, dass die Mund-Nasen-Masken den ausgeatmeten Luftstrom mit den Aerosolen effektiv abbremsen.

Maskentest im Glaskasten: Am DLR in Göttingen wird der Flug der Atemluft-Aerosole geprüft.

Helfen Masken gegen Corona: Bewegung der Aerosole werden in Göttingen untersucht

Aufschlüsse gaben die Versuche über die Bewegung der Aerosole im Raum – und dabei spielt selbst die Körperwäre eine Rolle. Sie sorgt für eine Thermik, lässt die Aerosole, die Transporter der infektiösen Partikel, zur Decke steigen.

Normalerweise würden sie in Körpernähe bleiben. An der Decke folgen sie der Luftströmung und verteilen sich langsam im Raum. Je weiter aber die Aersoloe unterwegs sind und durch Turbulenzen verwirbelt werden, desto stärker werden sie verdünnt. Ein Ergebnis: Die lokale Konzentration der Aerosole im Raum sinkt durch die Masken insbesondere gegenüber Personen, die sich in der Nähe aufhalten.

Corona-Studie aus Göttingen: Abstandsregeln sollten auch mit Maske beachten werden

Die DLR-Forscher mahnen dennoch: Auf regelmäßiges Lüften muss geachtet werden, weil so Anreicherungen möglicher Bioaerosole im Raum vermieden weren. Rein physikalisch stehen auch Konzentration und Abstand in Verbindung: Deshalb ist es auch beim Tragen einer Maske ratsam, die Abstandsregeln zu beachten.

Corona in Göttingen: Ablenkung durch Masken

Getestet und gemessen wurde in einem hermetisch abgeschlossenen Raum, in dem eine „atmende“ Puppe saß, die auch per Heizung erwärmt wurde – und kleine zuckerkornähnliche, bis 350 µm große Seifenblasen, mit denen der 12 Kubikmeter große Raum geflutet wurde.

Um die Bewegungen festzuhalten, wurden hochauflösende Kameras und Verfahren eingesetzt, eine „3D Particle Tracking-Technologie“ des Instituts für Aerodynamik und Strömungstechnik. Sichtbar, verfolgbar – und folglich auch messbar– wurden so der Luftstrom des Atems, seine Ablenkung durch Masken und der damit einhergehende Transport von Aerosolen.

Forscher aus Göttingen testen Infekt-Gefahr

Die DLR Forscher aber wollen mehr wissen und testen, wie es um die Infektiosität und Bewegung der sich im Raum verteilenden Aerosole steht. Diese Ergebnisse des Projektes Aeromask kündigt das DLR für Frühjahr 2021 an. (Thomas Kopietz)

Hintergrund

Seifenblasen-Invasion in der Testbox

Die Seifenblasen schweben durch ihre Helium-Luft-Füllung längere Zeit in der Luft und folgen dem Strömungsfeld des Raumes, in dem einesitzende Testpuppe atmet. Ihre künstliche Lunge erzeugt eine zyklische Luftströmung, wie beim lebendigen Menschen. Eine eingebaute Heizung gibt zudem exakt die Wärmeleistung eines Menschen ab und bildet die zugehörige Thermik in der umgebenden Luft.

Mehrere hochauflösende Streaming-Kameras mit jeweils 50 MPixel Auflösung halten die Bewegung der Seifenblasen fest, die mit pulsierendem Licht aus einem großen Aufbau von LED-Leuchten angestrahlt werden.

Nun müssen die Millionen von Bewegungslinien der Seifenblasen erfasst und ausgewertet werden – auch mittels eines von den DLR-Strömungsforschern emtwickeltem Verfahrens, das DLR eigene „Shake-The-Box“ (STB) Particle Tracking Verfahren erlaubt dieses.

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