Parmi les moyens de lutte contre les pandémies transmissibles par voie aérienne, les masques ont désormais leur place dans notre quotidien. Pour vous aider à y voir un peu plus clair quant à l’efficacité des masques à capturer les aérosols (très fines gouttelettes de 0.5 à 5 µm selon la littérature scientifique) pouvant se répandre dans toute une pièce et rester en suspension dans l’air plusieurs heures, nous avons testé l’efficacité de différents types de masques (UNS1, Chirurgicaux et FFP2). Rappelons que les virus (ex. : SARS-CoV-2 ou H1N1 : taille proche de 0.1 µm) sont contenus dans les gouttelettes et aérosols exhalés par le nez et la bouche lorsqu’on respire, parle, tousse, chante…

Notre protocole de test de l’efficacité de filtration des masques

Nos tests de filtration sont réalisés non pas sur les masques en condition réelle au porter mais sur les structures fibreuses multicouches planes qui les composent. Ces tests ne tiennent donc pas compte des fuites éventuelles au niveau du nez et des joues suivant leur design, la forme de notre visage ou la manière dont ils sont portés. Notre protocole utilise des particules de NaCl générés suivant des conditions proches des tests produits selon la norme EN 149 (masques FFP2). L’efficacité mesurée dépend de la taille des particules en suspension dans l’air (aérosols) à filtrer. Les graphiques présentent l’efficacité de filtration des masques en fonction de la taille des particules générées et mesurée dans les mêmes conditions.

Notre sélection de masques pour les tests

Les structures multicouches testées proviennent essentiellement de masques commercialisés à destination du grand public.

• Les masques UNS1 sont des masques à usage non sanitaire de catégorie 1 certifiés par la spécification AFNOR S76-001:2020 (PFE > 90% à 3 µm, protocole DGA, particules générées : poudre de Holi). Ils sont à base de structures tricotées ou tissées de fibres synthétiques, artificielles ou de coton.
• Les masques chirurgicaux sont qualifiés selon la norme EN 14683+AC : 2019 (BFE > 95% Type I ou BFE > 98% Type II, filtration bactérienne à 3 µm). Ces masques chirurgicaux (type I, II et IIR) sont composés d’une couche centrale de nontissé meltblown (la couche filtrante principale, voile de filaments en polypropylène de 1-5 µm) complétée de chaque côté par une couche de nontissé spunbond (voile de filaments en polypropylène de 20-25 µm). Sur le voile de meltblown (élément filtrant principal) est appliquée une charge électrostatique qui augmente le phénomène d’attraction des plus fines particules vers les fibres. Ce masque est initialement conçu pour un usage médical afin de protéger le patient de l’intervention d’un chirurgien. Il peut être complété par une protection anti-éclaboussure pour protéger le médecin des projections (Type IIR).
• Les masques FFP2 sont des EPI (équipement de protection individuel) qualifiés selon la norme EN 149:2001 +A1:2009 (PFE > 94% à 0.6 µm, particules : NaCl ou huile de paraffine). Les masques FFP2 sont également composés de plusieurs couches de voiles nontissés spunbond et meltblown de polypropylène. Les masques chirurgicaux et FFP2 sont à ce jour conçus pour être à usage unique, souvent incinérés en fin de vie.
• Un masque fait maison est également ajouté à notre sélection. Il est composé de tissus de coton.

Les masques ont-ils la même capacité à filtrer les aérosols ?

Nos résultats montrent dans des conditions similaires l’efficacité des masques chirurgicaux et des FFP2 en comparaison avec les masques UNS1. Les masques FFP2 ont une efficacité de filtration meilleure pour les petites tailles d’aérosols et surtout un design cherchant à minimiser les fuites au porter (attention à l’adéquation du masque avec la forme du visage). Notons toutefois qu’un masque chirurgical bien porté et ajusté propose une performance de filtration tout à fait correcte pour une perméabilité à l’air globalement plus élevée.

Les masques sont-ils aussi efficace en inhalation et en exhalation ?

Notre étude vise en complément à observer le comportement en filtration des masques chirurgicaux, FFP2 et UNS1 dans les deux sens de circulation de l’air, lors de l’inhalation et l’exhalation.

Le graphique présente l’efficacité de filtration des masques en fonction de la taille des particules générées, mesurée dans les mêmes conditions dans les deux sens de filtration, en inhalation et en exhalation.

Nos résultats montrent que la différence d’efficacité des trois types de masques testés en inhalation et exhalation n’est pas significative. Autrement dit, leur efficacité de filtration des aérosols est la même dans les deux sens.

Quels masques pour la lutte contre les pandémies ?

L’épisode du Covid-19 montre l’importance d’identifier ou de développer des solutions de protection respiratoire qui participent également au freinage de la diffusion du virus. Les maladies à transmission aériennes se propagent par les gouttelettes exhalées par nos voies respiratoires avec une taille allant de 0.5 µm à plusieurs dizaines de microns. La plupart des gouttelettes (> 5 µm) tombent par gravité à 1 ou 2 m autour du porteur. Par contre, les plus fines gouttelettes (< 5 µm) (parfois nommées gouttelettes noyaux et qualifiées d’aérosols) restent en suspension dans l’air et se répandent facilement dans une pièce non aérée. Certes, la quantité de virus transmis est globalement inversement proportionnelle à la taille des gouttelettes. Cependant l’augmentation de la contagiosité du virus oblige à nous intéresser aux très fines gouttelettes et à la capacité des masques à capturer ces aérosols.

Sachant que les mécanismes de filtrations des structures fibreuses sont différents pour ces tailles de particules très fines en suspension dans l’air (interception, diffusion brownienne, attraction électrostatique…), il est nécessaire de bien définir la structure filtrante du masque. En parallèle, il est également indispensable de s’intéresser à l’étanchéité entre masque et visage.

Pour faire face à la pandémie se pose la question de la stratégie d’emploi des masques existants. Les masques FFP2 sont les plus adaptés techniquement et performants, mais peu confortables, moins disponibles et plus chers. Les masques chirurgicaux, plus légers, ont été détournés de leur usage initial et ne sont pas forcément complètement adaptés en terme design pour garantir une étanchéité masque-visage, mais leur aptitude à capter les aérosols est bien réelle. Par ailleurs leur qualification ne valorise actuellement pas leur efficacité de filtration des aérosols. Enfin, les masques qualifiés UNS1 ont été développés en urgence, et bien qu’ils nous aient dépanné en début de pandémie, ils souffrent d’un niveau de performance discutable, en particulier au regard de leur faible niveau de filtration des aérosols.

D’autres perspectives de développements futurs sont à envisager, qui devraient davantage s’intéresser au confort au porter, à la fin de vie des masques (écoconception pour favoriser leur recyclabilité), ainsi qu’à leur réutilisation possible (lavage, pour le grand public), tout en étant produit par des procédés de fabrication à grande capacité de production, idéalement flexibles et économiquement viables. Il est sans doute souhaitable que ces futurs développements soient accompagnés de nouvelles réglementations ou normes, dans l’intérêt des entreprises qui investissent en France et en Europe.