Tercer Milenio
En colaboración con ITA
La ciencia responde
Las mascarillas de rejilla, un coladero para virus y bacterias
No hay más que verlas de cerca, con una lupa de unos pocos aumentos: los virus serían como canicas hacia una portería; las bacterias, pelotas de tenis.
Comienza a verse una mascarilla confeccionada con una tela de rejilla, como un velo o una media relativamente gruesa. Es tentadora: gran respirabilidad (cómo no), no empaña las gafas del portador (¿por qué iba a hacerlo?) y se vende con gran "eficacia de retención microbiana", superior al 90%. Esta imagen compara el aspecto, visto con la lupa binocular, del filtro de microfibra de una mascarilla quirúrgica, a la izquierda, con el de la mascarilla de rejilla que corre el riesgo de popularizarse. Sin necesidad de determinar qué eficiencia de retención de partículas inferiores a una micra podría tener este tejido, se observa que el paso de este ‘tamiz’ es de aproximadamente 200 micras. Un símil realista de su eficacia frente a bacterias podría ser el de lanzar una nube de pelotas de tenis contra una portería de fútbol. En el caso de los virus, si viajaran aislados, un símil más ajustado podría ser el de canicas contra esa misma portería: ¿es razonable esperar que una mayoría acierten con los palos? Aunque el fabricante de estas mascarillas proclama "una eficacia superior al 91,7%", nadie debería llevarse a engaño: una red no protege (salvo de los mosquitos).
Los equipos del Laboratorio de Investigación en Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión (LIFTEC) y su experiencia en el campo de aerosoles –nubes de partículas o gotas suspendidas en un gas– han servido para determinar la eficiencia de retención de partículas de distintos filtros y combinaciones de ellos, así como mascarillas completas sobre cabezas de maniquí. Además de la capacidad de retención del tejido, influye el ajuste a la cara del usuario.
El Liftec colabora con personal del Instituto de Investigaciones Sanitarias de Aragón (en concreto, con Marta Baselga) en dos líneas de investigación y desarrollo de tejidos filtrantes y mascarillas de eficiencia media y alta.
¿Qué tipos de mascarillas podemos ver por las calles?
Podemos clasificar las mascarillas omnipresentes en las calles en tres grupos: KN95 o FFP2, y en especial un modelo que suele denominarse de pico de pato; higiénicas o quirúrgicas, originalmente azules pero ahora disponibles en otros colores; y el resto, en general de tela, con o sin supuestos filtros añadidos.
¿Qué normas deben cumplir las FFP?
Destinadas a filtrar partículas en suspensión, las FFP deben cumplir con la norma EN-149, que establece ensayos para el tejido y la mascarilla completa en el rango de partículas más problemático, por debajo de una micra (es decir, menores que la milésima parte de un milímetro: aproximadamente, cien veces menor que el grosor de un pelo).
¿Y las higiénicas o quirúrgicas?
Se rigen por la norma EN-14683, que exige del tejido (pero no de la mascarilla ajustada a la cara) una alta eficiencia en la retención de bacterias de unas pocas micras, es decir, unas diez veces mayores que las FFP. Unas y otras están constituidas por microfibras.
¿Y el resto?
El resto de mascarillas suelen referenciar, cuando son comerciales, la especificación UNE-0065, redactada en abril de este 2020 como una forma de apoyar la iniciativa ciudadana y empresarial de fabricación de mascarillas en una situación de gran escasez. La especificación exige en principio cumplir con el mismo criterio de filtración de las higiénicas (o sea, retención eficaz de bacterias) y al mismo tiempo sugiere una serie de tejidos de los que se sabía o se podía suponer esa retención.
¿Cómo se estudia su eficiencia?
El Liftec no dispone de equipos para medir la eficiencia de retención de bacterias, pero sí de partículas finas. En esencia, se genera una nube de partículas de sal y se muestrea esa nube directamente o a través de trozo de filtro.
Para caracterizar mascarillas completas se reproduce este esquema con un maniquí dentro de una cámara con concentración constante de partículas. En los dos casos, la eficiencia de retención se determina por la relación de las medidas con y sin filtro, con y sin mascarilla (90% significaría que determinado filtro retiene al 90% de las partículas, dejando pasar un 10%). En general, la eficiencia de un filtro depende del tamaño de las partículas y de la velocidad del gas que las arrastra.
Arriba, un filtro de microfibra, como el de la capa intermedia en una mascarilla quirúrgica o una FFP; abajo, una tela, representativa de las mascarillas caseras y buena parte de las comerciales lavables; a la izquierda, un material utilizado en ocasiones en mascarillas caseras, pero que en las FFP y quirúrgicas tiene solo una función estructural e hidrófoba en las capas exterior e interior (fibras de polipropileno; el cuadrado corresponde a los que pueden verse a simple vista en esas mascarillas). La línea en la escala indica medio milímetro, todavía 500 micras… Es evidente el distinto tamaño de las fibras y su densidad en cada caso.
¿Cómo influye el tamaño de las fibras y su densidad?
Influye en la eficiencia de retención de las partículas más problemáticas de filtrar, las submicrónicas (1.000 nanómetros = 1 micra; un virus aislado ronda los pocos cientos de nm). Según los ensayos realizados, un filtro de microfibra como el de la capa intermedia en una mascarilla quirúrgica o una FFP tiene una eficiencia entre media y alta en todo el rango de tamaños de partículas. Pero tanto un material de fibras de polipropileno utilizado en ocasiones en mascarillas caseras, y que en las FFP y quirúrgicas tiene solo una función estructural e hidrófoba en las capas exterior e interior, como una tela, representativa de las mascarillas caseras y buena parte de las comerciales lavables son un ‘coladero’ para partículas finas. Algo esperable cuando los agujeros en el tejido pueden verse con una lupa de pocos aumentos e incluso a simple vista, en el caso de la tela.
¿Cómo influye el ajuste?
Cuando el cierre es bueno, la eficiencia de una mascarilla KN95 (de pico de pato, sin espuma) es la del tejido (~95%). En cambio, muy pequeños desajustes en la colocación de la mascarilla (atribuibles solo a la forma de mascarilla y cara y la habilidad del usuario, pero no a su falta de voluntad) reducen la eficiencia promedio a valores entre 65 y 80%. La barba supone una reducción drástica en la eficiencia de estas mascarillas. En cuanto a las mascarillas higiénicas o quirúrgicas, la eficiencia pura del tejido en el rango submicrónico suele estar en torno al 60%, pero los inevitables desajustes la reducen básicamente a la mitad. Aún así, el resultado mejora con mucho el de las telas.
Santiago Jiménez Científico Titular, Laboratorio de Investigación en Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión (LIFTEC) (CSIC-UNIZAR)
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