🩺🔬‍💊BUFALE: LE MASCHERINE CI FANNO RESPIRARE LA NOSTRA ANIDRIDE CARBONICA E NON SERVONO?

Quando si fanno alcune affermazioni, soprattutto in un campo complesso come la scienza e la tecnica, almeno gradirei che le persone che deliberatamente inondano il web di informazioni sappiano di cosa stiano parlando, quindi avere delle conoscenze e competenze specifiche, perché sennò si rischia oltre di fare una cattiva figura, ma questo penso sia abbastanza secondario, si rischia di diffondere disinformazione e panico generale, e questo secondo me è molto più grave. Siamo ormai abituati a sentire in televisione o in rete persone anche dello spettacolo ripetere a cantilena delle storie fantastiche dove si improvvisano medici o uomini di scienza e recitano la loro parte, ma nei panni di chi non li compete. Usare così la scienza sarebbe un oltraggio al pudore! Ma vediamo una delle tante, che oggi più che mai inondano il web, e cerchiamo con l’ausilio della chimica e della divulgazione di dare una corretta informazione. Ovviamente, ognuno potrà essere libero di pensare liberamente. Ma io penso che le tesi di questi soggetti che dicono di informarsi non siano esattamente attendibili. Lasciando perdere tutte le sciocchezze che hanno detto in merito al Covid-19 ed alle mascherine, questa volta mi vorrei soffermare solo sulla questione in merito all’anidride carbonica. L’idea che circola, ovvero che le mascherine ci farebbero respirare anidride carbonica è totalmente una “super cazzola”, citando un celebre film di Ugo Tognazzi.

Vediamo il perché. Prima di procedere, vorrei ricordare a tutti che l’uso delle mascherine, al di là delle proprie idee personali, è un “dispositivo di protezione individuale” o “DPI” ed il cui uso è normato dal D.Lgs. 81/08.

Qualsiasi attrezzatura destinata ad essere indossata e tenuta dal lavoratore allo scopo di proteggerlo contro uno o più rischi suscettibili di minacciarne la sicurezza o la salute durante il lavoro, nonché ogni complemento o accessorio destinato a tale scopo.”

I DPI seguono un’importante classificazione in 3 categorie:

  • categoria 1 della quale fanno parte tutti quei dispositivi che permettono di proteggere il lavoratore da rischi di lieve entità come agenti atmosferici a seguito di esposizione prolungata nel tempo;
  • categoria 3 della quale fanno parte i dispositivi destinati a proteggere il lavoratore dal rischio di morte o di danni permanenti;
  • categoria 2 della quale fanno invece parte quei dispositivi destinati a proteggere da danni di moderata entità, ovvero danni biologicamente rilevanti ma che non compromettono permanentemente la vita dell’individuo.

Le mascherina di protezione sono strumenti di uso comune e già noi chimici e in generale in molti luoghi come gli ospedali o in luoghi dove il personale si trova ad operare in presenza di aerosol e polveri sottili ne fanno uso. Queste ultime vengono in genere indicate come PMx, dove la x indica le dimensioni delle particelle espresse in μm.

Quindi facciamo riferimento a tutti quei sistemi dispersi in aria con un diametro tra 2 nm e 2 μm. Particelle, con un diametro così piccolo dove la forza di gravità non è in grado di prevalere e quindi devono intervenire altri fattori per far si che queste particelle si depositano al suolo. Ma le persone spesso e volentieri non hanno confidenza con i numeri troppo piccoli, il macro mondo non ci fa comprendere i piccoli particolari e le cose piccole sfuggono alla nostra comprensione. In chimica, siamo abituati a studiare le piccole unità di misura, anzi sono il nostro pane quotidiano. Per capire di quanto sia “piccolo o grande” quello che abbiamo precedentemente scritto, cominciamo a considerare queste unità di misura. Un micrometro (1 μm) è 1∙ 10-6 metri, cioè un milionesimo di metro; mentre un nanometro (1 nm) è 1∙ 10-9 metri, cioè un miliardesimo di metro. Poco? Tanto? Ecco dipende quale sia il nostro sistema di riferimento. E’ ovvio che se considero una sfera come un pallone da calcio che ha un diametro circa di 22 cm confrontandola con una sfera di diametro dell’ordine dei micrometri o nanometri ha poco senso, è normale che il pallone è molto più grande.


Fig.  Differenza tra sfera grande e piccola (non in proporzione)

Mentre, considerando che la lunghezza di un legame chimico, come il legame C-H, è di circa 0.1nm, se la paragonassimo alla misura di 1 nanometro, è una dimensione che corrisponde a circa 10 volte la distanza carbonio-idrogeno, mentre 1 micrometro (1 μm) corrisponde a circa 10000 volte la stessa distanza.  Questo esempio sembra ancora non comprensibile? Effettivamente parlare di legami chimici per i “non addetti ai lavori” può sembrare compito arduo. Allora, cerchiamo un esempio più adatto. Parliamo di acari della polvere! Un acaro ha una dimensione di circa 0,5 mm (millimetri), cioè 500 volte circa più grande della nostra sfera 1 micrometro. Un acaro non è visibile ad occhio nudo.

Ecco chiarito questo piccolo, ma fondamentale argomento, passiamo alle nostre mascherine di protezione. Le mascherine sono in grado di filtrare le polveri sottili che sono presenti nell’aria e di impedire che esse vengano inalate. Esistono almeno tre tipologie di maschere filtranti che vengono indicate con le sigle FFP1, FFP2 e FFP3. La sigla “FFP” sta per “Face Filtering Piece” mentre i numeri da 1 a 3 indicano l’efficacia del filtraggio.


Fig.  Mascherine FFP e relative capacità filtranti

I filtranti facciali si sono adattati all’uso sanitario, nei reparti di malattie infettive, perché il materiale che li costituisce, ha un’alta capacità di filtraggio dell’aria. Sono realizzati con tessuti-non-tessuti con proprietà e funzionalità differente.  Lo strato esterno della mascherina protegge dalle particelle di dimensioni più grandi, lo strato intermedio è solitamente in tessuto melt blown e filtra le particelle più piccole. Lo strato interno, a contatto con il volto, ha la doppia funzione di mantenere la forma della maschera e di proteggere la maschera dall’umidità prodotta con il respiro, tosse o starnuti. Lo strato filtrante agisce meccanicamente (come un setaccio). Quindi in linea generale, più spesso è lo strato di materiale filtrante, più efficacia è la protezione. Statisticamente le mascherine tipo FFP1 riescono a bloccare particelle di dimensioni superiori ai 5 micrometri, le FFP2 bloccano particelle di circa 2 micrometri e infine le FFP3 particelle di dimensioni  maggiori di 0,6 micrometri, ovvero particelle di dimensioni circa 1000 volte più piccole dell’acaro.Se invece parliamo di batteri e virus le dimensioni cambiano ancora di più. Nel caso del nostro non amato attuale virus, I coronavirus hanno dimensioni di 100-150 nanometri di diametro (600 volte più piccoli di un capello) e si trasmettono mediante goccioline (droplets) delle secrezioni di naso e bocca che vengono emanate durante la normale respirazione, quando si parla, e in grandi quantità in caso di tosse e starnuti. In particolare, lo starnuto può spingere queste goccioline ad una distanza fino a 4 metri. Queste goccioline possono raggiungere anche dimensioni di pochi micron nel caso di formazione di aerosol, come accade in alcune manovre sanitarie.   

E’ ovvio pensare che a queste dimensioni, ricordo per il Coronavirus siamo intorno ai 0,10 – 0,15 micrometri nessuna mascherina sarebbe in grado di proteggerci completamente. Tuttavia, se virus e batteri “viaggiano” attaccati a particelle colloidali le cui dimensioni sono superiori a 0,6 μm, allora le nostre mascherine possono avere un certo grado di protezione. È importante, quindi, sottolineare che, sia a livello di luoghi di lavoro che di ambienti di vita, il primo provvedimento per evitare la diffusione del virus COVID-19  è il rispetto ed il mantenimento dell’ormai famoso distanziamento sociale, almeno di un metro.

Ma torniamo alla nostra anidride carbonica. Per gli amici chimici CO2. Ecco la CO2 per chi non avesse conoscenze in materia (anche se l’anidride carbonica è una cosa che si impara fin dalle elementari se non prima) è un ossido acido. La sua molecola è formata da un atomo di carbonio legato a due atomi di ossigeno.

La distanza C-O nell’anidride carbonica è circa 116,3 pm. 1 pm (picometro) sono 10-12 metri, ovvero 0,000000000001 metri.

Adesso consideriamo la CO2 alla stregua di una sfera, certo da far rabbrividire i chimici questo paragone, ma ci serve per i nostri scopi divulgativi. Il diametro che allora avrà questa ipotetica sfera sarà circa 232,6 picometri ovvero 2,33 ∙  10-10 metri. Molto ma molto piccola, vero!

Ecco, adesso prendiamo una mascherina o un DPI che ha una capacità filtrante molto efficace, del tipo 0,2 μm, ovvero la 0,2 milionesima parte del metro, in altre parole 0,2∙10-6 m. 

Facciamo un semplice rapporto tra le dimensioni dei filtri della mascherina e la nostra CO2:

0,2 ∙ 10-6 m  / 2,33 ∙  10-10 metri = 860

Ecco la reale informazione, calcoli alla mano il poro più piccolo della mascherina più efficace è circa 860 volte più grande della molecola di anidride carbonica. La mascherina è una sorta di rete da pesca e come tale, fa passare alcune cose e ne ferma altre. Come la rete da pesca, il cosa possa passare e il cosa no è un discorso prettamente dimensionale. Capite bene che la differenza dimensionale è enorme.

Ma se ancora con tutti questi numeri siete un poco confusi, cerchiamo un esempio che probabilmente chiarirà il problema! Io sono alto circa 1,75 metri. Immaginiamo che sia una molecola di anidride carbonica e voglia passare in mezzo ai pori della mascherina che abbia quelle dimensioni descritte in precedenza. Allora io dovrò moltiplicare la mia altezza per 860 per sapere la grandezza del foro da cui decido di passare. In questo caso sarebbe 1505 metri, ovvero circa 1 Km e 500 metri. E’ ovvio pensare che io alto 1,75 metri riesca a passare abbondantemente in questo foro largo 1,5 Km.

Ecco una bufala smontata con l’uso della chimica e della matematica. Chi continua a perpetrare queste fake-news non è un negazionista, è un semplice ignorante in matematica.

Dott. Francesco Domenico Nucera

FONTI:

[art. 74 del Testo Unico sulla sicurezza sul lavoro (D.Lgs 81/08)] 

COVID-19 Has Caused A Shortage Of Face Masks. But They’re Surprisingly Hard To Make, su NPR.org. 

2007 Guideline for Isolation Precautions: Preventing Transmission of Infectious Agents in Healthcare Settings 

https://ehs.msu.edu/occ/respirator/dustmask-vs-resp.html

https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/hcp/respirators-strategy/crisis-alternate-strategies.html

Kyung Cho, Irvin F. Hawkins, Carbon Dioxide Angiography: Principles, Techniques, and Practices, CRC Press, 2007, ISBN 1-4200-1626-1.

https://www.britannica.com/science/carbon-dioxide

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