Die Umweltbelastung durch Einwegmasken

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Seit Beginn der Covid-19-Pandemie im letzten Jahr sind Gesichtsmasken und andere persönliche Schutzausrüstung für das Gesundheitspersonal unverzichtbar geworden. Besonders gefragt waren Einweg-N95-Masken, um die Ausbreitung von SARS-CoV-2, dem Virus, das Covid-19 verursacht, zu verhindern.

Alle diese Masken sind mit finanziellen und ökologischen Kosten verbunden. Es wird geschätzt, dass die Covid-19-Pandemie jeden Tag bis zu 7.200 Tonnen medizinischen Abfall erzeugt, ein Großteil davon sind Einwegmasken. Und auch wenn sich die Pandemie in einigen Teilen der Welt verlangsamt, wird erwartet, dass die Beschäftigten im Gesundheitswesen die meiste Zeit weiterhin Masken tragen.

Dieser Tribut könnte durch die Einführung wiederverwendbarer Masken drastisch gesenkt werden, so eine neue Studie des MIT, die die finanziellen und ökologischen Kosten mehrerer verschiedener Maskennutzungsszenarien berechnet hat. Durch die Dekontaminierung normaler N95-Masken, sodass Mitarbeiter im Gesundheitswesen diese länger als einen Tag tragen können, werden Kosten und Umweltverschwendung um mindestens 75 Prozent gesenkt, verglichen mit der Verwendung einer neuen Maske bei jedem Kontakt mit einem Patienten.

„Vielleicht nicht überraschend, dass die Ansätze, die wiederverwendbare Aspekte einbeziehen, nicht nur die größten Kosteneinsparungen, sondern auch eine erhebliche Abfallreduzierung mit sich bringen“, sagt Giovanni Traverso, Assistenzprofessor für Maschinenbau am MIT, Gastroenterologe am Brigham and Women's Hospital und ... leitender Autor der Studie.

Die Studie ergab außerdem, dass vollständig wiederverwendbare N95-Silikonmasken eine noch größere Abfallreduzierung ermöglichen könnten. Traverso und seine Kollegen arbeiten nun an der Entwicklung solcher Masken, die noch nicht kommerziell erhältlich sind.

Jacqueline Chu, Ärztin am Massachusetts General Hospital, ist die Hauptautorin der Studie, die im British Medical Journal Open erscheint.

Reduzieren und wiederverwenden

In den frühen Stadien der Covid-19-Pandemie waren N95-Masken Mangelware. In vielen Krankenhäusern waren die Mitarbeiter des Gesundheitswesens gezwungen, einen ganzen Tag lang eine Maske zu tragen, anstatt für jeden Patienten, den sie sahen, eine neue zu wechseln. Später begannen einige Krankenhäuser, darunter das MGH und das Brigham and Women's Hospital in Boston, Dekontaminationssysteme zu verwenden, die Wasserstoffperoxiddampf zur Sterilisation von Masken verwenden. Dadurch kann eine Maske mehrere Tage lang getragen werden.

Letztes Jahr begannen Traverso und seine Kollegen mit der Entwicklung einer wiederverwendbaren N95-Maske, die aus Silikonkautschuk besteht und einen N95-Filter enthält, der nach Gebrauch entweder entsorgt oder sterilisiert werden kann. Die Masken sind so konzipiert, dass sie mit Hitze oder Bleichmittel sterilisiert und viele Male wiederverwendet werden können.

„Unsere Vision war, dass wir die Kosten senken könnten, wenn wir ein wiederverwendbares System hätten“, sagt Traverso. „Die meisten Einwegmasken haben auch erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt und es dauert sehr lange, bis sie abgebaut werden. Während einer Pandemie besteht die Priorität darin, die Menschen vor dem Virus zu schützen, und das bleibt sicherlich eine Priorität, aber auf längere Sicht gilt: Wir müssen aufholen, das Richtige tun und die potenziellen negativen Auswirkungen auf die Umwelt stark berücksichtigen und minimieren.“

Während der gesamten Pandemie haben Krankenhäuser in den Vereinigten Staaten unterschiedliche Maskenstrategien angewendet, basierend auf der Verfügbarkeit von N95-Masken und dem Zugang zu Dekontaminationssystemen. Das MIT-Team beschloss, die Auswirkungen verschiedener Szenarien zu modellieren, die Nutzungsmuster vor und während der Pandemie umfassten, darunter: eine N95-Maske pro Patientenkontakt; eine N95-Maske pro Tag; Wiederverwendung von N95-Masken mittels UV-Dekontamination; Wiederverwendung von N95-Masken mittels Wasserstoffperoxid-Sterilisation; und eine chirurgische Maske pro Tag.

Sie modellierten auch die potenziellen Kosten und Abfälle, die durch die wiederverwendbare Silikonmaske entstehen, die sie derzeit entwickeln und die entweder mit Einweg- oder wiederverwendbaren N95-Filtern verwendet werden könnte.

Wenn jeder Mitarbeiter des Gesundheitswesens in den Vereinigten Staaten in den ersten sechs Monaten der Pandemie für jeden Patienten, dem er begegnet, eine neue N95-Maske verwenden würde, würde sich ihrer Analyse zufolge die Gesamtzahl der benötigten Masken auf etwa 7,4 Milliarden belaufen, was einem Kostenaufwand von 6,4 US-Dollar entspricht Milliarde. Dies würde zu 84 Millionen Kilogramm Abfall führen (das entspricht 252 Boeing 747-Flugzeugen).

Sie stellten außerdem fest, dass jede der wiederverwendbaren Maskenstrategien zu einer erheblichen Reduzierung der Kosten und des erzeugten Abfalls führen würde. Wenn jeder Mitarbeiter im Gesundheitswesen N95-Masken wiederverwenden könnte, die mit Wasserstoffperoxid oder ultraviolettem Licht dekontaminiert wurden, würden die Kosten innerhalb von sechs Monaten auf 1,4 bis 1,7 Milliarden US-Dollar sinken, und es würden 13 bis 18 Millionen Kilogramm Abfall entstehen (das entspricht 39 bis 56 747).

Diese Zahlen könnten mit einer wiederverwendbaren N95-Silikonmaske möglicherweise noch weiter reduziert werden, insbesondere wenn die Filter ebenfalls wiederverwendbar wären. Die Forscher schätzten, dass dieser Maskentyp innerhalb von sechs Monaten die Kosten auf 831 Millionen US-Dollar und den Abfall auf 1,6 Millionen Kilogramm (etwa fünf 747) senken könnte.

„Masken werden auf absehbare Zeit bestehen bleiben, daher ist es wichtig, dass wir Nachhaltigkeit in ihre Verwendung integrieren, ebenso wie in die Verwendung anderer persönlicher Einwegschutzausrüstung, die zum medizinischen Abfall beiträgt“, sagt Chu.

Umweltbelastung

Die Daten, die die Forscher für diese Studie verwendeten, wurden in den ersten sechs Monaten der Pandemie in den Vereinigten Staaten (Ende März 2020 bis Ende September 2020) gesammelt. Ihre Berechnungen basieren unter anderem auf der Gesamtzahl der Beschäftigten im Gesundheitswesen in den Vereinigten Staaten, der Zahl der damaligen Covid-19-Patienten und der Dauer des Krankenhausaufenthalts pro Patient. In ihre Berechnungen fließen keine Daten zur Maskennutzung der Bevölkerung ein.

„Wir haben uns hier auf das Gesundheitspersonal konzentriert, daher ist es wahrscheinlich, dass die Gesamtkosten und die Umweltbelastung unterrepräsentiert sind“, bemerkt Traverso.

Während die Impfung dazu beigetragen hat, die Ausbreitung von Covid-19 einzudämmen, geht Traverso davon aus, dass das Gesundheitspersonal in absehbarer Zukunft wahrscheinlich weiterhin Masken tragen wird, um sich nicht nur vor Covid-19, sondern auch vor anderen Atemwegserkrankungen wie Influenza zu schützen.

Er und andere haben ein Unternehmen namens Teal Bio gegründet, das nun daran arbeitet, ihre wiederverwendbaren Silikonmasken weiter zu verfeinern und zu testen und Methoden für deren Massenproduktion zu entwickeln. Sie planen, noch in diesem Jahr die behördliche Genehmigung für die Maske einzuholen. Während Kosten und Umweltauswirkungen wichtige zu berücksichtigende Faktoren seien, müsse auch die Wirksamkeit der Masken Priorität haben, sagt Traverso.

„Letztendlich wollen wir, dass die Systeme uns schützen. Deshalb ist es wichtig zu erkennen, ob das Dekontaminationssystem die Filterkapazität beeinträchtigt oder nicht“, sagt er. „Was auch immer Sie verwenden, Sie möchten sicherstellen, dass Sie etwas verwenden, das Sie und andere schützt.“

Die Forschung wurde vom MIT Undergraduate Research Opportunities Program, den National Institutes of Health und der Fakultät für Maschinenbau des MIT finanziert. Zu den weiteren Autoren des Artikels gehören Omkar Ghenand, ein MIT-Student; Joy Collins, leitende Koordinatorin für klinische Forschung am Brigham and Women's Hospital und ehemalige technische Mitarbeiterin am MIT; James Byrne, Radioonkologe am Brigham and Women's Hospital und Forschungsmitarbeiter am Koch Institute for Integrative Cancer Research des MIT; Adam Wentworth, Forschungsingenieur am Brigham and Women's Hospital und Forschungsmitarbeiter am Koch Institute; Peter Chai, Notarzt am Brigham and Women's Hospital; Farah Dadabhoy, eine MIT-Forschungspartnerin; und Chin Hur, Professor für Medizin und Epidemiologie an der Columbia University.

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