22/11/2021 - 9:38
Depois de estudar a eficácia de várias camadas de máscaras para impedir que as gotas respiratórias escapem das máscaras faciais, uma equipe de pesquisadores internacionais voltou sua atenção para modelar o que acontece com as gotas quando entram em contato com máscaras úmidas. Seus resultados mostram que as máscaras úmidas ainda são eficazes em impedir que essas gotículas escapem da máscara e se fragmentem em partículas aerossolizadas menores e mais fáceis de espalhar.
O estudo investigou apenas os efeitos das máscaras úmidas na penetração das gotículas. Os pesquisadores observam que as pessoas devem seguir as orientações de saúde pública para trocar a máscara se ela estiver molhada, uma vez que as máscaras úmidas tornam a respiração mais difícil, são menos eficientes na filtragem do ar inspirado e podem ventilar mais ao redor da borda da máscara do que as máscaras secas.
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“Embora as eficácias de várias máscaras faciais secas tenham sido exploradas, falta uma investigação abrangente de máscaras úmidas. No entanto, os usuários usam máscaras por longos períodos de tempo e, durante esse tempo, a matriz da máscara fica úmida devido às gotículas respiratórias liberadas pela respiração, tosse, espirro, etc.”, escreveu a equipe de engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego (EUA), do Instituto Indiano de Ciências e da Universidade de Toronto (Canadá).
Mecanismos diferentes
Os pesquisadores apresentaram suas descobertas em 21 de novembro na 74ª Reunião Anual da Divisão de Dinâmica de Fluidos da American Physical Society (APS). O mesmo artigo será publicado em dezembro na revista Physical Review Fluids.
Eles descobriram que, talvez de forma não intuitiva, as máscaras úmidas realmente tornam mais difícil para essas gotículas respiratórias penetrarem e escaparem da máscara, fragmentando-se em partículas aerossolizadas menores. A pesquisa mostrou que essas partículas menores são mais propensas a espalhar o vírus SARS-CoV-2, permanecendo no ar por mais tempo do que as gotas maiores que caem no solo. Ao modelarem a física por trás do motivo de isso acontecer, eles descobriram que dois mecanismos muito diferentes estão presentes para máscaras hidrofóbicas, como as máscaras cirúrgicas comuns, em comparação com as máscaras hidrofílicas, como as variedades de tecido.
Para estudar exatamente como a umidade afeta a penetração das gotículas, os pesquisadores geraram gotículas respiratórias simuladas usando uma bomba de seringa, que lentamente empurrou o líquido através de uma agulha e em um dos três tipos de materiais de máscara: uma máscara cirúrgica e duas máscaras de tecido de espessuras diferentes. Os pesquisadores registraram o que aconteceu quando as gotas atingiram a máscara usando uma câmera de alta velocidade capturando o impacto a 4 mil quadros por segundo, e continuaram a estudá-lo enquanto a máscara ficava úmida.
Resistência adicional
Eles descobriram que as gotículas de uma tosse ou espirro precisam viajar em uma velocidade mais alta para serem empurradas pela máscara quando molhadas, em comparação com quando ela está seca. Em máscaras hidrofóbicas com baixa capacidade de absorção, como as máscaras cirúrgicas, as gotículas respiratórias formam pequenos grânulos na superfície da máscara, proporcionando resistência adicional às gotículas impactadas contra possível penetração.
As máscaras de tecido hidrofílico não apresentam esse efeito. Em vez disso, o pano absorve o líquido, com a área molhada se espalhando conforme a máscara absorve mais volume. A matriz porosa dessas máscaras de tecido fica cheia de líquido, e as gotículas são, portanto, necessárias para deslocar um volume maior de líquido para penetrar na máscara. Devido a essa resistência adicional, a penetração é mais fraca.
“Em resumo, mostramos que as máscaras úmidas são capazes de restringir as gotículas respiratórias balísticas melhor do que as máscaras secas”, disse Sombuddha Bagchi, primeiro autor do artigo e doutorando em engenharia mecânica da Escola de Engenharia Jacobs da Universidade da Califórnia em San Diego.
Metodologia semelhante
“No entanto, também precisamos prestar atenção ao vazamento lateral e à qualidade de respiração das máscaras úmidas, que não foram investigadas em nosso estudo”, acrescentou Abhishek Saha, coautor e professor de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da Universidade da Califórnia em San Diego.
A equipe de engenheiros era bem versada nesse tipo de experimento e análise, embora estivesse acostumada a estudar a aerodinâmica e a física de gotículas para aplicações que incluem sistemas de propulsão, combustão ou sprays térmicos. Eles voltaram sua atenção para a física das gotículas respiratórias no ano passado, quando a pandemia de covid-19 começou, e desde então, têm estudado o transporte dessas gotículas respiratórias e seus papéis na transmissão de doenças do tipo covid-19.
Em março de 2021, essa mesma equipe publicou um artigo na Science Advances detalhando a eficácia das máscaras secas de uma, duas e três camadas para impedir que gotículas respiratórias penetrem na máscara. Usando uma metodologia semelhante a este experimento de máscara úmida, eles mostraram que as máscaras cirúrgicas de três camadas são mais eficazes em impedir que grandes gotas de uma tosse ou espirro sejam atomizadas em gotas menores. Essas grandes gotículas de tosse podem penetrar através das máscaras de camada única e dupla e se atomizar em gotículas muito menores, o que é particularmente importante, pois essas gotículas de aerossol menores podem permanecer no ar por períodos mais longos.
