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Leben und Stil

Welche Maske schützt am besten vor Corona?

Ein Freiberger Professor erklärt in einem Experiment, wie sich die Atemluft verteilt – und warum Lüften so wichtig ist.

Mitarbeiter Emanuel Thom spricht durch eine Maske. Der Schlierenspiegel im Hintergrund bündelt LED-Lichtstrahlen, reflektiert sie und macht so die Aerosole sichtbar.
Mitarbeiter Emanuel Thom spricht durch eine Maske. Der Schlierenspiegel im Hintergrund bündelt LED-Lichtstrahlen, reflektiert sie und macht so die Aerosole sichtbar. © Eckardt Mildner

Seit Corona streiten sich Experten und Laien: Ist das Tragen einer Maske wirklich sinnvoll? Und wenn ja: Welche Maske schützt am besten? Wissenschaftler des Instituts für Mechanik und Fluiddynamik an der TU Bergakademie Freiberg haben die Frage jetzt in einem Experiment untersucht. Im Gespräch mit der SZ erklärt Rüdiger Schwarze die Ergebnisse. Seit 2016 ist er Professor für Strömungsmechanik und Strömungsmaschinen.

Herr Professor Schwarze, Sie haben im Labor die Wirkung verschiedener Masken untersucht. Ist das nicht längst erforscht?

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Vor dem Masken-Experiment hatten wir bereits ein Video gedreht, in dem die Verteilung der Atemluft mit und ohne Maske demonstriert wird. Daraufhin bat uns die Sächsische Landesärztekammer, diesen Versuch mit verschiedenen Maskentypen zu wiederholen – vor dem Hintergrund, dass die Wirkung von Masken auch unter Medizinern recht kontrovers diskutiert wird. Wir konnten dabei zeigen, wie verschiedene Masken die Bewegungsrichtung der ausgeatmeten Luft unterschiedlich verändern.

>>> Sehen Sie hier das Video<<<<

Wie ist Ihr Versuch abgelaufen?

Ein Mitarbeiter hat vor laufender Kamera eine bestimmte Konsonantenfolge gesprochen und dabei verschiedene Masken getragen. Die Atemluft wurde mit der sogenannten Schlierentechnik sichtbar gemacht. Den Effekt kennen die meisten vom Sommer, wenn sich in der Luft ein Hitzeflimmer über heißem Asphalt bildet. Er entsteht durch eine Verzerrung der Lichtstrahlen aufgrund von Temperaturunterschieden. Ähnlich ist das beim Sprechen: Die ausgeatmete Luft hat Körpertemperatur, also etwa 37 Grad Celsius, und ist damit deutlich wärmer als die Umgebungstemperatur. So konnten wir zeigen, wohin die Luft strömt.

Auf dem PC-Bildschirm ist deutlich zu sehen, wie die Aerosole aus der Maske entweichen und nach oben aufsteigen.
Auf dem PC-Bildschirm ist deutlich zu sehen, wie die Aerosole aus der Maske entweichen und nach oben aufsteigen. © Eckardt Mildner

Ihr Video zeigt, dass keine der einschlägigen Masken die Atemluft zurückhält – nur die Richtung, in der sie entweicht, ist anders.

Das ist nicht überraschend – die ausgeatmete Luft muss ja raus und frische Luft in den Körper. Das gilt übrigens auch für FFP2- und FFP3-Masken; sie geben die Luft ebenfalls ungefiltert ab, bieten aber einen besseren Selbstschutz.

Die Wirkung von Masken für den Träger ist also begrenzt?

Richtig. Mit einer Maske schützen Sie vorrangig nicht sich selbst, sondern andere Menschen. Masken sorgen dafür, dass Ihre Atemluft abgeleitet wird und Ihr Gegenüber sie nicht sofort einatmet. Sie müssen sich vorstellen, dass die Aerosole, über die die Viren verbreitet werden können, kleiner als fünf Mikrometer sind, also kleiner als der Durchmesser eines Haares. Aerosole schweben daher sehr lange in der Luft. Größere Tropfen, die Sie beim Husten und Niesen abgeben, werden von Masken direkt abgefangen.

Welcher Typ schützt nun am besten?

OP-Masken und selbst genähte, mehrlagige Masken haben ungefähr die gleiche Wirkung. Vom Halstuch würden wir abraten, erst recht, wenn es nur einlagig getragen wird. Der Nutzen ist etwa so, wie wenn Sie Ihre Finger vor den Mund halten – da findet die Luft auch immer eine Lücke.

Und das Visier?

Unser Video zeigt, dass die Atemluft zunächst nach unten ausströmt und dann nach oben steigt. Ich beobachte oft, dass die Träger das Schild nicht senkrecht tragen. Wenn es schräg sitzt, ist die Luftverteilung aber noch ungünstiger. In diesem Zusammenhang ist noch ein Punkt wichtig: Auch der menschliche Körper strahlt Wärme ab. Das heißt, er erwärmt die Umgebungsluft und trägt die Atemluft nach oben.

Professor Rüdiger Schwarze (54) lehrt und forscht zur Strömungsmechanik an der TU Bergakademie Freiberg.
Professor Rüdiger Schwarze (54) lehrt und forscht zur Strömungsmechanik an der TU Bergakademie Freiberg. © Matthias Rietschel

Angenommen, in der ausgeatmeten und nach oben geleiteten Luft befinden sich Viren. Wohin fliegen die? Sinken sie nicht irgendwann wieder zu Boden?

So ist es. Es kommt aber auch auf die Größe des Raumes an. Ein Klassenzimmer beispielsweise ist etwa 2,5 bis drei Meter hoch. Hier sinken die Aerosole spätestens nach drei bis vier Minuten über die Wände wieder nach unten. Deshalb ist der Ratschlag, regelmäßig zu lüften, so wichtig.

Wie oft und wie lange muss das passieren, damit die Viren auch tatsächlich verschwinden?

Wenn wir beim Beispiel eines Klassenzimmers bleiben, das in der Regel keine Klimaanlage hat: Alle zehn Minuten sollte der Raum gelüftet werden. Die Dauer hängt wesentlich auch von der Zahl der Personen ab, die sich darin aufhalten. Ein gutes Indiz für den Luftaustausch ist, wenn die Temperatur in dem Raum deutlich abgesunken ist. Eine Alternative ist eine CO2-Ampel. Sensoren erkennen die Konzentration von Kohlendioxid in der Luft, und Ampelfarben zeigen an, wenn der Gehalt zu hoch oder okay ist. Man kann davon ausgehen, dass eine hohe CO2-Konzentration auch mit einem hohen Gehalt an Aerosolen einhergeht.

Ein teurer Spaß, wenn man alle Klassenräume damit ausstatten würde.

Das muss man gar nicht. Aus meiner Sicht würde ein Gerät pro Flur ausreichen. Wenn jede Klasse zwei, drei Tage damit trainiert, gewinnt man ein gutes Gefühl dafür, wann es wieder Zeit zum Lüften ist. Eine entsprechende Empfehlung hat das Umweltbundesamt vor Kurzem herausgegeben.

Mit diesen Geräten wird geforscht.
Mit diesen Geräten wird geforscht. © Matthias Rietschel

Wenn Menschen eng beieinanderstehen oder -sitzen, der Abstand also weniger als einen Meter beträgt, dann ist eine Maske auch im Freien sinnvoll. Bei größerem Abstand und insbesondere bei Wind kann man sie aus meiner Sicht abnehmen.

Viele Menschen bedecken nur den Mund. Genügt das nicht?

Nein. Wir atmen ja auch durch die Nase aus. Und auf den Sinn einer Maske beim Niesen habe ich bereits hingewiesen.

Macht es einen Unterschied, ob man die Maske mit den Falten nach oben oder unten trägt?

Wichtig ist, dass die Baumwollmaske mehrere Lagen hat. Bei Masken mit Falten ist es dann egal, ob diese nach oben oder unten offen sind.

Haben Sie einen Tipp, damit beim Maske tragen nicht ständig die Brille beschlägt?

Leider nein. Ich bin selbst Brillenträger und habe noch keinen Ratschlag gehört, der wirklich gegen das Beschlagen hilft.

Vor dem Maskentest haben Sie bereits zur Ausbreitung von Aerosolen beim Singen und in Patientenräumen geforscht. Mit welchem Ergebnis?

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Bei diesen Untersuchungen kooperieren wir mit der Uni Leipzig. Der Test mit Chören scheiterte zunächst daran, dass wir dabei natürlich niemanden gefährden können – es dürfen also nur gesunde Sänger teilnehmen. Der Thomanerchor hat sich jetzt bereit erklärt, uns zu unterstützen. Der Versuch soll mit CO2-Markern stattfinden. Der Test in Patientenräumen scheiterte bisher daran, dass es im ganzen Sommer sehr wenige Corona-Infizierte in Patientenzimmern gab. Das dürfte sich nun ändern. Wir sind also dran.

Das Gespräch führte Steffen Klameth.

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