Einweg oder Stoff? Darauf kommt es an

Wer sich und andere vor einer COVID-19-Infektion schützen will, trägt Maske. Wie aber steht es mit der Umweltbelastung durch das millionenfach verwendete Massenprodukt? Schonen Masken aus Stoff eher die Umwelt, oder sind Einwegmasken zu bevorzugen? Empa-Forschende haben diese Fragen mittels Ökobilanzanalysen untersucht und Faktoren für ein nachhaltiges Design identifiziert.

Während der Coronavirus-Pandemie tragen wir sie ständig im Gesicht - Einwegmasken in weiss und blau oder Stoffmasken, so genannte Community Masken, in diversen Ausführungen. Millionenfach sind sie täglich in Gebrauch. Sie landen je nach Typus danach direkt im Abfall oder können in der Waschmaschine gereinigt und wiederverwendet werden. Neben der Schutzfunktion der Masken ist deshalb auch ihre Umweltverträglichkeit ein Thema. Sind Einwegmasken eine Verschwendung von Material und belasten die Umwelt? Wie schneiden Stoffmasken im Vergleich dazu ab? Welche Faktoren beinflussen die Umweltauswirkung am stärksten und wie können Masken ökologisch nachhaltiger gestaltet werden? Forschende der Empa sind in einem interdisziplinären Team diesen Fragen auf den Grund gegangen und haben ihre Ergebnisse nun publiziert.(Link zur Studie, Sustainability)

Für eine erste Umweltbilanz zu Masken haben die Forschenden chirurgische Einwegmasken mit zweilagigen Stoffmasken aus Baumwolle verglichen. «Es handelt sich um eine erste, einfache Ökobilanz, mit der wir die relevanten ökologischen Faktoren identifizieren konnten», sagt Empa-Forscherin Claudia Som von der Abteilung «Technologie und Gesellschaft» in St. Gallen, die die interdisziplinäre Studie koordiniert hat. «Unser Ziel war es, eine Grundlage zu schaffen, mit der sich die Nachhaltigkeit bereits beim Design der Masken optimieren lässt», so Som.

Berechnet wurden dazu die CO₂-Bilanz, der Energieverbrauch, der Wasserverbrauch sowie der Gesamt-Umwelteinfluss für die Produktion, Nutzung und Entsorgung der Masken (ausgedrückt in sogenannten Umweltbelastungspunkten, UBP). Dabei wurden die Effekte für eine Person betrachtet, die während einer Woche täglich mit den öffentlichen Verkehrsmitteln zur Arbeit fährt und dreimal Einkäufe erledigt. Basierend auf den Empfehlungen der «Swiss National COVID-19 Science Task Force» ( www.ncs-tf.ch ), nutzt diese Person pro Woche entweder zwei (abwechselnd eingesetzte) Stoffmasken, die nach Gebrauch bei 60°C gewaschen und nach fünf Mal Waschen entsorgt werden, oder 13 chirurgische Einwegmasken aus Polypropylen.

Die Berechnungen zeigen, dass der Energieverbrauch durch die Stoffmasken geringer ist als durch die chirurgischen Masken. Demgegenüber schneidet die chirurgische Maske bezüglich CO₂-Bilanz, Wasserverbrauch und Gesamtumwelteinfluss besser ab als das Pendant aus Baumwolle. «Der Grund dafür ist die wenig nachhaltige, ressourcen-intensive Baumwollproduktion», sagt Empa-Forscher Roland Hischier.

Die benutzten Daten basieren auf einer angenommenen globalen Durchschnittsproduktion, deren Wasserverbrauch aufgrund der Bewässerung, Düngung und Pestizidverwendung für die Baumwolle enorm hoch ist. «Würde man bei der Produktion auf Regionen mit hohem Anteil an Regen-Bewässerung und auf Biobaumwolle oder gar auf rezyklierte Baumwolle setzen, sähe der sogenannte Wasserfussabdruck von Baumwollmasken sehr wahrscheinlich deutlich besser aus», so Hischier.

Das Waschen der Stoffmasken fällt gegenüber der Produktion dagegen kaum ins Gewicht. «Das heisst, dass die stärkste Hebelwirkung bei der Nutzungsdauer der Stoffmasken liegt, da der grösste Teil der Umweltbelastung mit der Herstellung dieser Maske anfällt.»

In einem zweiten Schritt analysierten die Forschenden die Auswirkungen von diversen Optionen im Design der Masken, die die Umweltbelastung reduzieren können. Diese Sensitivitätsanalyse zeigt, dass leichtere Stoffmasken mit einem Gewicht von rund zehn Gramm - statt zwölf Gramm, wie in der ursprünglichen Analyse - bereits eine deutliche Reduktion der Belastung bewirken.

Einen noch grösseren Einfluss hat die Häufigkeit, mit der die Stoffmasken gewaschen werden, bevor sie entsorgt werden müssen. Kann eine Baumwollmaske sieben Mal oder häufiger gewaschen werden, schneidet die Stoffmaske nicht nur bezüglich Energieverbrauch, sondern auch bezüglich CO₂-Bilanz besser ab als die Einwegmaske. Ab 14 Mal Waschen liegt die Stoffmaske sogar bezüglich des Gesamtumwelteinflusses vorn. «Es gibt Hersteller, die bereits heute 20 oder sogar 30 Waschgänge pro Maske ermöglichen», sagt Melanie Schmutz, Hauptautorin der Studie.

Ebenfalls untersucht hat das Empa-Team den Einfluss unterschiedlicher Waschtemperaturen auf die Umweltbelastung durch eine Maske. Dort zeigte sich jedoch, dass kältere Waschtemperaturen von zum Beispiel 40 oder 30 Grad die Umweltbelastung kaum senken. Manche der gemäss den Anforderungen der «Swiss National COVID-19 Science Task Force» zertifizierten Stoffmasken bestehen aus anderen Materialien, zum Beispiel Polyester, die einen anderen Einfluss auf die Umwelt haben werden als Baumwolle. Zu diesen Masken kann diese erste Ökobilanz-Studie noch keine Aussagen machen.

Die Forschenden wollen als nächstes zusätzliche Faktoren in die Ökobilanz einfliessen lassen, etwa andere Materialien für Stoffmasken (z.B. Polyester), antivirale und/oder antibakterielle Beschichtungen, die die nötigen Waschgänge weiter reduzieren könnten, oder die Verpackung, die bei einzeln verkauften chirurgischen Masken einen anderen Stellenwert hat als bei Grosspackungen.

«Ein weiterer oft diskutierter Punkt ist zudem die Umweltverschmutzung durch nicht korrekt entsorgte Masken», sagt Empa-Forscherin Som. Ob diese Eintragungen in die Umwelt wirklich relevant sind, und ob bio-kompostierbare Masken dabei helfen, die Umweltbelastung zu reduzieren, soll nun geklärt werden. Und bei all dem muss miteinberechnet werden, dass die Masken vor allem eines können müssen: die Virusübertragung wirksam unterbinden.