¿Cómo se producen realmente las partículas o las partículas ultrafinas?
Las partículas, especialmente las ultrafinas, no se producen en la naturaleza. Las partículas se crean por fricción, procesos de combustión y reacciones químicas cuando el dióxido de nitrógeno reacciona para formar partículas secundarias. Por lo tanto, es posible que el valor de las partículas de una medición de gases de escape sea discreto, pero las partículas secundarias se producen con un retraso de tiempo.
Los procesos de combustión, cada vez más perfeccionados, tienden a producir menos polvo fino o polvo ultrafino en favor de una reducción del polvo fino grueso.
"Los motores de inyección directa a alta presión producen muchas más partículas (partículas ultrafinas) que los motores convencionales, ya que el combustible se descompone en partículas ultrafinas antes de la combustión. Esto crea una base para la emisión de partículas ultrafinas", afirma Frank Hoferecht, experto en partículas de ETE EmTechEngineering GmbH, la primera empresa derivada del DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH.
No hay que olvidar las partículas producidas por el desgaste de los neumáticos y los frenos durante el uso del vehículo. "Lo mismo ocurre con los vehículos eléctricos modernos", añade Frank Hoferecht.
Polvo fino, polvo ultrafino, nanopartículas: ¿Cuáles son las diferencias?
No todas las partículas son iguales. Es importante fijarse bien en este aspecto. La cantidad de partículas suele medirse en µg/m³ (microgramos por metro cúbico). Esto ignora el hecho de que las partículas con un tamaño de 10 µm (PM10) -también conocidas como partículas gruesas- y las PM1 tienen una relación de volumen de aproximadamente 1:1.000. Por consiguiente, una partícula PM10 con la misma densidad pesa aproximadamente 1.000 veces más que una partícula PM1. En el caso de las PM0,1 (polvo ultrafino), el factor es incluso 1:1.000.000 en comparación con las PM10. Esto significa que hay un millón de partículas PM0.1 (partículas ultrafinas) por cada partícula PM10 con la misma cantidad de µg/m³.
Esto da lugar a una posible interpretación errónea: el valor medido para las partículas PM10 suele incluir también todas las partículas más pequeñas (es decir, también PM2,5, PM1 e incluso partículas ultrafinas). En la práctica, sin embargo, se plantean varios problemas:
- No es posible hacer afirmaciones diferenciadas sobre las distintas partículas. Por ejemplo, si se ha reducido el número de partículas PM10, puede que siga habiendo muchas más partículas de polvo fino en el aire. Por este motivo, las PM1 deben medirse por separado, además de las PM2,5. También es aconsejable registrar el número de partículas y no sólo su masa. Aunque esto no supone ninguna diferencia para los científicos, sí aclara el efecto para los profanos.
- Aunque los sensores actuales miden según el principio de que todas las partículas finas más pequeñas también se cuentan, por razones técnicas no pueden detectar completamente las partículas más pequeñas. Este es el caso, en particular, de los dispositivos de medición de bajo coste. Según la ficha técnica del fabricante, a menudo sólo se detecta un máximo del 10% de las partículas más pequeñas.
- Por lo tanto, no se puede afirmar que los filtros reducen la proporción de partículas de polvo fino de forma generalizada sin llevar a cabo también pruebas por separado en la gama de polvo fino grueso, polvo fino (PM2,5) y polvo ultrafino (PM1; PM0,1 e inferiores).
¿Cuál es la peligrosidad de las nanopartículas?
Más del 95% de la superficie pulmonar está formada por tejido alveolar fino. El delicado tejido de los alvéolos permite el intercambio eficaz de oxígeno y dióxido de carbono con la sangre. Además, forma una barrera tisular de apenas 1 micrómetro de grosor que impide la entrada de partículas de mayor tamaño. Las partículas más pequeñas, como las nanopartículas de menos de 20 nanómetros, pueden atravesarlas y distribuirse en el organismo mucho mejor que las micropartículas de mayor tamaño. Cuanto más pequeñas son las partículas, más reactivas son. Esto se debe a la relación entre superficie y volumen. Las partículas llegan a todos los órganos, como los ganglios linfáticos, el bazo, la médula ósea, la placenta, el hígado, los riñones, el corazón e incluso el cerebro, a través del torrente sanguíneo. Si inhalamos polvo ultrafino y nanopartículas, penetran profundamente en el cuerpo y pueden causar efectos en la salud.
Mientras que los materiales biodegradables se diluyen al mezclarse con los fluidos corporales y se disuelven con el tiempo, los biopersistentes se asientan en tejidos y células. Esto se vuelve peligroso cuando dichas nanopartículas biopersistentes contienen metales de transición y/o sus óxidos, por ejemplo zinc, cadmio, cobre o plata. Estos iones metálicos se liberan en el organismo y pueden tener un efecto tóxico (venenoso) en determinadas circunstancias. Además del tamaño y la composición, la forma de las nanopartículas también es decisiva para su efecto. Las partículas con forma de fibra se caracterizan por sus propiedades aerodinámicas, que pueden penetrar aún más profundamente en los pulmones y depositarse allí con mayor eficacia que las partículas esféricas con la misma masa. Las nanopartículas similares a fibras se encuentran, por ejemplo, en el amianto o en los nanotubos de carbono.
A través de la llamada endocitosis, un proceso de transporte celular, las nanopartículas que contienen metales superan la membrana celular y acceden así a todas las células del organismo. A un valor de pH de 4 a 5, incluso los óxidos metálicos poco solubles son fácilmente solubles. Si las sustancias se disuelven dentro de la célula, se producen concentraciones de metales contra las que la célula apenas puede defenderse. La célula reacciona con estrés y reacciones inflamatorias, y la muerte celular también puede ser una posible consecuencia.
Posibles efectos y riesgos sanitarios inminentes de las nanopartículas
Las nanopartículas no suelen ser reconocidas por las células limpiadoras naturales del sistema inmunitario, los macrófagos. En consecuencia, las partículas ultrafinas son capaces de penetrar en las membranas y mucosas. Como consecuencia, pueden acumularse en el tejido pulmonar o entrar en el torrente sanguíneo a través de los pulmones. El nanopolvo depositado puede desencadenar tanto efectos agudos, como arritmias cardiacas, como efectos a largo plazo en los pulmones.
Posibles efectos de las nanopartículas sobre la salud:
- Enfermedades pulmonares crónicas y mayor probabilidad de tumores pulmonares
- Aumento de los marcadores inflamatorios en la sangre
- Mayor tendencia a la coagulación de la sangre
- Mayor riesgo de arritmia cardiaca e infarto de miocardio
- Alergias y eczemas (por ejemplo, fiebre del heno, aumento de anticuerpos IgE contra alérgenos comunes)
- Reacciones inflamatorias locales (cambios fibrosantes/escarificantes en los pulmones)
Grandes estudios de población demuestran que los efectos de los polvos ultrafinos y las nanopartículas son especialmente evidentes en los niños, que son más propensos a desarrollar infecciones respiratorias.
¿Cómo se separan las partículas?
Las partículas tienden a aglomerarse, es decir, a acumularse. Esto se debe a las interacciones de van der Waals, que hacen que las partículas se atraigan entre sí a nivel molecular. Por eso, las partículas de polvo fino tienen tendencia a combinarse entre sí. Los polvos ultrafinos y finos se adhieren fácilmente a polvos de material similar. Las acumulaciones (aglomerados) que se forman con el tiempo acaban siendo tan pesadas que caen al suelo. Este efecto puede verse acelerado por la humedad elevada o la lluvia.
Si ahora se eliminan del aire las partículas grandes (polvo y polvo grueso), quedan las partículas de polvo fino y polvo ultrafino. Debido a su tamaño y a las menores fuerzas de Van der Waals de estas partículas, chocan con mucha menos frecuencia y, por tanto, se adhieren unas a otras con menos frecuencia. A lo largo de los años, el polvo y el polvo grueso se han ido filtrando del aire mediante una tecnología de filtrado cada vez mejor en los sistemas de escape de los vehículos. Lo que queda son los polvos finos y ultrafinos, cuya presencia no puede reducirse con la tecnología de filtrado.
"Según los últimos estudios, las partículas de polvo fino más pequeñas y el polvo ultrafino permanecen en el aire durante mucho tiempo, a veces indefinidamente, ya que no caen al suelo", argumenta Hoferecht, de ETE EmTechEngineering GmbH. Esto significa que las partículas de polvo fino muy pequeñas suponen un peligro que se ha subestimado hasta la fecha.
Los últimos estudios demuestran que las partículas de polvo finas especialmente pequeñas son mucho más nocivas que las partículas de polvo finas grandes, ya que penetran en el torrente sanguíneo a través de los alvéolos y también en las células humanas. Allí pueden provocar reacciones inflamatorias que pueden desembocar en cáncer. La incidencia de enfermedades y la mortalidad, sobre todo en las grandes ciudades y centros urbanos, están aumentando de forma espectacular 1.
Nanopartículas y contaminantes de impresoras y fotocopiadoras láser
Las nanopartículas, como las partículas ultrafinas, no sólo son emitidas al aire por los gases de escape del tráfico. Los dispositivos técnicos, como las impresoras láser y las fotocopiadoras, son otra fuente de contaminantes atmosféricos. Se calcula que más de mil millones de impresoras láser y fotocopiadoras de todo el mundo emiten una mezcla de polvo fino, nanopartículas y contaminantes sin filtrar, contaminando así el aire que respiran los seres humanos y los animales. Las emisiones contienen nanopartículas metálicas y de carbono procedentes de los tóneres, que entran en el cuerpo con cada respiración. Las nanopartículas pueden depositarse en los pulmones, la sangre y todos los órganos y células alcanzados y desencadenar estrés oxidativo dañino para las células, inflamación o incluso efectos genotóxicos.
Síntomas típicos de la exposición a nanopartículas procedentes de impresoras láser
¿Utiliza con frecuencia impresoras láser, faxes/copiadoras o tóner en polvo, por ejemplo en la oficina o en su lugar de trabajo? Entonces debería ser consciente de los posibles efectos. Vigile su salud y bienestar cerca de estos aparatos. ¿Siente con frecuencia los siguientes síntomas?
- Síntomas de resfriado como estornudos, secreción nasal, tos, dolor de garganta, asma o bronquitis crónica (EPOC).
Enrojecimiento, picor y ardor en los ojos Enrojecimiento de la piel, picor, pústulas, especialmente en zonas sin ropa como la cara, el escote o las manos.- Cefaleas o dolor en el sistema musculoesquelético, especialmente en los músculos.
- Inflamación de la vejiga o la próstata
- Trastornos de la concentración, la memoria y la búsqueda de palabras
- Agotamiento, agotamiento o depresión
¿Experimenta regularmente los síntomas cuando está en contacto con los aparatos y los síntomas remiten cuando está de vacaciones, por ejemplo, y por lo tanto no está cerca de los aparatos? ¿Los síntomas también empeoran cuando los aparatos funcionan más o cuando hay menos ventilación? Entonces el tóner o las emisiones de los aparatos pueden ser la causa de sus síntomas.
¿Cómo reducir el impacto de las impresoras y copiadoras láser?
- Imprime con una impresora de inyección de tinta (tinta en lugar de tóner)
- Utilice siempre un filtro para impresoras láser (sistemas de impresión basados en tóner).
- Si es posible, coloque las impresoras láser y las fotocopiadoras en salas separadas. Lo ideal es que esta sala tenga su propio suministro y extracción de aire que no esté vinculado al sistema central de aire acondicionado para el suministro y extracción de aire.
- Comprueba la calidad del aire con un dispositivo de medición del aire como el air-Q.
Consejo: nano-Control, la fundación internacional para un aire interior saludable, asesora a empresas, colegios, guarderías, autoridades y organizaciones. La fundación muestra medidas y desarrollos concretos sobre cómo es posible una impresión segura.
Detección fiable de partículas con el medidor de aire air-Q
El analizador de aire air-Q puede detectar polvo fino de diferentes tamaños de partículas. El sensible analizador de aire utiliza sensores para detectar los tres tamaños diferentes de PM₁, PM₂,₅ y PM₁₀ en tiempo real. Si se supera el valor de partículas o los valores límite de otros contaminantes atmosféricos, el air-Q emite una alarma. Mediante el intuitivo sistema de semáforos, puede ver a través de las luces LED si la calidad del aire está cambiando y cómo. Las tablas y gráficos del navegador web o de nuestra aplicación web air-Q muestran una evolución detallada de los valores medidos.
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