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Las dos caras del ozono: ¿cuándo es beneficioso y cuándo perjudicial?

Por Pedro Trechera Ruiz * y Mar Gulis (CSIC)

El ozono es un gas incoloro formado por tres átomos de oxígeno (O3). Tiene un gran poder oxidante, por lo que resulta útil para desinfectar superficies o espacios interiores. Pero, ¿qué ocurre cuando los seres humanos respiramos este oxidante? ¿Y qué les sucede a las plantas?

En la troposfera, el ozono (O3) es un gas que se forma a partir de la reacción entre otros contaminantes y la radiación solar. / Pixabay

En la troposfera, el ozono (O3) es un gas que se forma a partir de la reacción entre otros contaminantes y la radiación solar. / Pixabay

Ozono ‘bueno’ y ozono ‘malo’

En la estratosfera (la capa de la atmósfera situada entre los 10 y los 50 km de altura), el ozono es esencial, ya que absorbe la radiación ultravioleta del sol, la que comúnmente entendemos como dañina. Gracias a esta capa estratosférica de ozono, la vida, tal como la conocemos, pudo evolucionar fuera de los océanos. Sin esta capa, la superficie terrestre sería arrasada por la radiación solar. Es lo que se conoce como ‘ozono bueno’.

El ‘ozono malo’ es el que se encuentra en la troposfera, la capa que va desde la superficie hasta los 10 km de altura. En este caso, el ozono se forma a partir de otros gases contaminantes, principalmente óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles, que provienen en gran parte de actividades humanas como el tráfico y las emisiones industriales. La radiación ultravioleta hace que estos gases sufran reacciones con el oxígeno, que dan lugar al ozono.

Estas reacciones tienen un cierto impacto positivo, ya que eliminan estos gases contaminantes. Sin embargo, generan el ozono troposférico, que tiene un impacto negativo sobre la salud humana y de los ecosistemas.

Según la Agencia Europea de Medio Ambiente, la exposición a O3 puede causar problemas de salud, como tos, dificultad para respirar o daños pulmonares por oxidación. Además, el ozono hace que los pulmones sean más susceptibles a las infecciones respiratorias, puede agravar enfermedades pulmonares, aumentar la frecuencia de los ataques de asma y aumentar el riesgo de muerte prematura por enfermedades cardíacas o pulmonares. El último informe de Calidad del Aire en Europa 2022 de la Agencia Europea de Medio Ambiente estima que, en 2020, los niveles de contaminación por O3 causaron 29.000 muertes prematuras en la Unión Europea.

El ozono en España

La velocidad y el grado de formación de ozono se ven muy incrementados con el aumento de la radiación solar y las emisiones de sus agentes precursores. Por ello sus niveles son más elevados en el sur de Europa y en primavera y verano.

Durante los últimos años, gracias a las políticas ambientales, se ha reducido la concentración de los contaminantes atmosféricos precursores del ozono. Sin embargo, esto no se ha traducido en una reducción proporcional del ozono, debido a la complejidad de su generación (su relación con los precursores no es lineal) y el transporte atmosférico de este compuesto a través de largas distancias.

Promedio anual del máximo diario concentración de ozono en las estaciones de calidad del aire españolas entre 2017 y 2020. Adaptación de los mapas del Plan de Ozono / Bases Científicas para un Plan Nacional de Ozono, MITECO

Promedio anual del máximo diario de concentración de ozono en las estaciones de calidad del aire españolas entre 2017 y 2020. Adaptación de los mapas del Plan de Ozono / Bases Científicas para un Plan Nacional de Ozono, MITECO

En 2021, el 10% de la población europea estuvo expuesta a niveles de ozono superiores al valor objetivo de protección a la salud establecido por la legislación europea (120 µg/m3). Sin embargo, si tenemos en cuenta el valor guía recomendado por la Organización Mundial de la Salud (OMS), que es de 100 µg/m3, más restrictivo que el de la norma europea, entonces el 94% de la población europea respira niveles de ozono superiores a los considerados como seguros.

En España, el 45% de las estaciones de calidad del aire superan el nivel crítico de exposición a la población, y eso que solo el 39% de estas estaciones están situadas en zonas urbanas y suburbanas. No obstante, en 2020 y 2021 por primera vez no se superaron los valores objetivos del ozono en la costa mediterránea. Probablemente esto se debe a condiciones meteorológicas favorables y a la disminución drástica de los contaminantes precursores asociada a la pandemia, que supuso una reducción del tráfico automovilístico y aeroportuario y la ausencia de cruceros.

¿Cómo afecta el ozono a la vegetación?

Además de la salud humana, el ozono troposférico puede dañar a los cultivos, los bosques y la vegetación en general.

Este gas es absorbido por las plantas a través de los estomas, que son unos pequeños poros de las hojas donde se produce el intercambio gaseoso. La planta los abre para absorber el dióxido de carbono (CO2) que necesita para hacer la fotosíntesis, pero también absorbe otras moléculas como el ozono.

Una vez que el ozono está dentro de la planta, se producen una serie de reacciones que oxidan las propias células vegetales, lo que altera su funcionamiento. Para evitar estos efectos negativos, las plantas tienen sistemas de protección celular antioxidantes. Sin embargo, cuando los niveles de ozono superan la capacidad de protección de las células vegetales, se produce una disminución de su crecimiento y productividad, y una aceleración del envejecimiento celular.

En última instancia, esto aumenta la sensibilidad de la planta hacia otros condicionantes como las sequías, las altas temperaturas o las plagas. Incluso es posible que los daños producidos por el ozono puedan llegar a observarse visualmente como pigmentaciones características en hojas de tonos amarronados o rojizos.

Diferentes hojas afectadas por el ozono. Pigmentaciones amarronadas o rojizas en hojas de judía (a) y tomate (c) y necrosis más avanzada en hojas de sandía (b). / CIEMAT-MARM

Diferentes hojas afectadas por el ozono. Pigmentaciones amarronadas o rojizas en hojas de judía (a) y tomate (c) y necrosis más avanzada en hojas de sandía (b). / CIEMAT-MARM

Además, los cultivos pueden sufrir una reducción de la producción y/o la calidad de la cosecha, al igual que adquirir mayor sensibilidad frente al ataque de patógenos. En la Península Ibérica, las cosechas que más se ven alteradas son las que se encuentran en el área mediterránea, debido a las altas concentraciones de ozono y su alta producción agrícola.

Los elevados y prolongados niveles de ozono pueden llegar a disminuir significativamente las cosechas. Cuando sucede un aumento de 60 a 120 µg m-3 de ozono, esa disminución es de un 20-30% en guisantes, judías verdes, boniatos, naranjas, cebollas, nabos y ciruelas; de un 10-19% en lechugas, ciruelas, trigo, cebada, soja, alfalfa, sandía, tomates, oliva y maíz; y entre de un 5-9% en arroz, patatas y uvas. Se estima que las pérdidas económicas globales en 2030 provocadas por el ozono oscilarán entre 15 y 30 mil millones de euros al año.

Plantas como biosensores de la contaminación por ozono

En este contexto de contaminación, el proyecto europeo WatchPlant está desarrollando una nueva tecnología para monitorizar diversas condiciones atmosféricas, como el exceso de ozono. Se trata de un sistema bio-híbrido inteligente basado en sensores que se integrarán con las plantas para detectar las condiciones ambientales adversas a partir de la respuesta temprana de las propias plantas. Capaces de transmitir datos en directo, estos sensores permitirán la monitorización ambiental in situ, sobre todo en áreas urbanas, para establecer una relación entre la contaminación y la salud humana.

Biosensores instalados en plantas de tomate. / WatchPlant

Biosensores instalados en plantas de tomate. / WatchPlant

Resultados preliminares del proyecto muestran que sí hay una relación entre la respuesta fisiológica de plantas como el almendro, el olivo, el limonero o el naranjo y la contaminación atmosférica. Ahora el objetivo es producir un sensor bio-híbrido que mida parámetros de la savia de estas plantas que reflejen los niveles de contaminantes como el ozono (O3). Los datos recabados podrán ser utilizados como complemento a las redes de monitoreo de calidad del aire y por la propia ciudadanía.

Más información sobre WatchPlant: https://watchplantproject.eu/ Twitter: @WatchplantP

 

* Pedro Trechera Ruiz es investigador postdoctoral del Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA) del CSIC.

Almacenamiento geológico de carbono: el patito feo de la descarbonización

Por Víctor Vilarrasa (CSIC)*

Ahora que aprieta el calor, no puedo dejar de pensar en el cambio climático. Los registros nos indican que aumenta el número de olas de calor, de noches tropicales y de episodios de gota fría o DANAs –depresiones aisladas en los niveles altos de la atmósfera que provocan fuertes tormentas–. Para mitigar estos y otros efectos del cambio climático, debemos conseguir un balance neto de emisiones de dióxido de carbono (CO2) igual o menor que cero en un futuro cercano. Es decir, la cantidad de CO2 que emitamos a la atmósfera tendrá que ser igual o inferior al CO2 que extraigamos de ella. En España, con unas emisiones de gases de efecto invernadero de 334 millones de toneladas equivalentes de CO2 en 2018, todavía nos queda un largo camino para conseguirlo. Aunque las hemos disminuido un 25% con respecto a 2005, siguen siendo un 15% mayores que las de 1990, año que se toma como referencia para cuantificar las reducciones en las emisiones.

Planta de almacenamiento de carbono. / Pexels

Planta de almacenamiento de carbono. / Pexels

Descarbonizar la economía

El primer paso para la neutralidad de carbono consiste en descarbonizar todos los sectores de la economía. El sector que emite más CO2 es el energético, ya que en la actualidad el 85% de la energía que consumimos se genera a partir de hidrocarburos. Las grandes petroleras y empresas energéticas se están comprometiendo a lograr el balance neto de emisiones de CO2 igual a cero en 2050. Esta transición implica basar la producción de energía en fuentes renovables; mayoritariamente las energías solar, eólica e hidroeléctrica, pero complementadas por la geotérmica, la mareomotriz (que aprovecha las mareas) y la undimotriz (que se obtiene del movimiento de las olas). También se plantea sustituir los hidrocarburos por biomasa en la producción de electricidad, dado que el carbono que se emitiría al quemarla sería el mismo que habrían capturado previamente las plantas. Igualmente, la energía nuclear, que no tiene emisiones de CO2 asociadas, seguirá formando parte del mix energético con gran probabilidad.

Esta transformación es más compleja que instalar una capacidad de producción igual a la demanda, dado que las fluctuaciones que se producen en la mayoría de las fuentes de energías renovables (luz solar, viento, caudal hidrológico, etc.) requieren la capacidad de almacenar cantidades ingentes de energía para compensar los déficits de producción con los excedentes. Cómo almacenar esta energía no es trivial, dado que las baterías no tienen suficiente capacidad y la producción de combustibles sin carbono para su uso posterior, como el hidrógeno, conlleva una eficiencia bastante baja. A pesar de estos retos, se considera que la descarbonización del sector energético es viable.

Al sector energético le siguen en emisiones de CO2 los sectores del transporte e industrial. Para reducir sus emisiones, estos sectores se tendrán que electrificar, lo que aumentará la demanda del sector energético. No obstante, al contrario que el sector de la energía, estos sectores difícilmente se podrán descarbonizar por completo. En el sector del transporte, el transporte marítimo y, sobre todo, el aéreo no cuentan, por el momento, con combustibles alternativos a los actuales. Por otra parte, aunque el sector industrial se abastezca de energías renovables, seguirá emitiendo millones de toneladas de CO2, porque la fabricación de ciertos productos, como el cemento, el acero y el etanol, conlleva la emisión de CO2 por las reacciones químicas que tienen lugar en su proceso de producción. En algunos casos, la investigación, desarrollo e innovación (I+D+i) podrá permitir la descarbonización de alguno de estos procesos mediante procedimientos alternativos, como en el caso del acero, que en la actualidad es responsable del 8% de las emisiones de CO2 a escala global. Sin embargo, otros procesos industriales solo se podrán descarbonizar mediante la captura del CO2 antes de ser emitido a la atmósfera y su posterior almacenamiento geológico. En España, 16 millones de toneladas de CO2 al año (Mt/a) son emitidas por 23 industrias que, a largo plazo, solo se podrán descarbonizar con la captura y almacenamiento de CO2 (CCS, por sus siglas en inglés); y 53 Mt/a, por 38 plantas de producción de energía, en las que se podría aplicar CCS a corto plazo para acelerar la transición hacia la neutralidad de carbono.

Devolver el carbono al subsuelo

El almacenamiento geológico de carbono tiene como objetivo devolverlo a su lugar de origen: bajo tierra. Tecnológicamente, este procedimiento está probado con éxito con caudales de inyección de 1 Mt/a. El Panel Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) estima que la cantidad de CO2 almacenado en formaciones geológicas profundas debe aumentar de los 40 Mt/a actuales a 8.000 Mt/a en 2050. Esto implicaría tener unos 8.000 pozos inyectando 1 Mt/a de CO2. Puede parecer un número muy grande, pero es pequeño en comparación con los 8 millones de pozos que se han perforado para extraer gas y petróleo. No obstante, multiplicar por 200 el almacenamiento de CO2 en 30 años es sin duda un gran reto que implica un aumento del CO2 almacenado del 6% anual.

Víctor Vilarrasa

Víctor Vilarrasa

El almacenamiento se realiza a profundidades mayores de 800 metros en acuíferos salinos o en yacimientos agotados de gas o petróleo. A medida que aumenta la profundidad, como el subsuelo está saturado, es decir, los poros de las rocas están llenos de agua, la presión del agua que llena estos poros aumenta de forma equivalente al peso de la columna de agua que hay por encima. De manera similar, la temperatura también aumenta con la profundidad una media de 30°C por kilómetro. A profundidades mayores de 800 metros, la presión y la temperatura son suficientemente elevadas para que el CO2 se encuentre en su estado supercrítico. A pesar de lo extraño que pueda parecer el nombre de este estado, lo que nos indica es que el CO2 tiene propiedades tanto de un gas como de un líquido. Por un lado, su viscosidad es como la de un gas, es decir, muy baja, por lo que va a poder fluir con facilidad. Por otro, su densidad es como la de un líquido, es decir, elevada, y, por lo tanto, su almacenamiento va a ser eficiente porque ocupará un volumen relativamente pequeño. A pesar de presentar una densidad elevada, el CO2 es más ligero que el agua, por lo que tiende a flotar. Por este motivo, se necesita la presencia de una roca impermeable ubicada encima de la formación almacén, que se conoce como roca sello y que impide que el CO2 vuelva a la superficie. La formación almacén, al contrario que la roca sello, se caracteriza por una alta permeabilidad y porosidad, para albergar grandes cantidades de CO2 sin generar sobrepresiones elevadas.

Las posibilidades del CO2 almacenado

Socialmente, el almacenamiento geológico de carbono no acaba de estar bien aceptado, al menos en algunos países. Existe el efecto NIMBY (no en mi jardín trasero, por sus siglas en inglés), por el que se puede llegar a rechazar el desarrollo de proyectos de este tipo en ciertas zonas. Una posible solución es el almacenamiento en alta mar, como sucede en Noruega, donde llevan 25 años inyectando CO2 con éxito en acuíferos marinos, lo que convierte al país nórdico en líder mundial en almacenamiento de este gas. La manera en que esta tecnología es vista por la sociedad también puede mejorar cuando se aplica al CO2 que se genera en la combustión de biomasa para producir electricidad, ya que de esta forma conseguimos extraer CO2 de la atmósfera, en lo que se conoce como BECCS (por sus siglas en inglés).

Otra estrategia que puede ayudar a mejorar la imagen del almacenamiento geológico de carbono es utilizar el CO2 inyectado de alguna forma, para darle valor y que el proceso no se limite a deshacerse de un residuo. La opción más viable consiste en utilizar el CO2 inyectado para producir energía geotérmica, dado que, por sus propiedades, es un fluido mucho más eficiente que el agua en la extracción del calor de las profundidades de la Tierra. El CO2 inyectado se calienta cuando entra en contacto con la roca almacén, por lo que, si se extrae, se puede aprovechar la alta temperatura que ha adquirido para producir electricidad. Este ciclo es muy eficiente porque apenas se requiere energía para bombear el CO2: como tiende a flotar, sube hasta la superficie por sí solo. El CO2, una vez enfriado después de aprovechar la energía geotérmica, puede reinyectarse junto con más CO2 para su almacenamiento geológico. De esta forma, se reduciría la cantidad de CO2 en la atmósfera y se generaría energía limpia.

El tratamiento del CO2 debe seguir una evolución similar a la que ha tenido la gestión de nuestros residuos domésticos. Antiguamente se desechaban en cualquier parte, que es lo que hacemos ahora con el CO2. Posteriormente se recogían y se llevaban a vertederos, que es lo que se está empezando a hacer con el almacenamiento geológico de carbono. En la actualidad, reciclamos la mayoría de nuestros residuos y solo una fracción pequeña va a parar a los vertederos. En un futuro próximo deberemos hacer lo mismo con el CO2: almacenarlo y utilizarlo para conseguir que el balance neto de emisiones sea cero y así podamos mitigar los efectos del cambio climático.

 

* Víctor Vilarrasa es investigador del Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA-CSIC) y del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA, CSIC-UIB). Actualmente dirige un proyecto del European Research Council (ERC) para conseguir que los recursos de la Tierra contribuyan a la descarbonización.

¿Cómo lograr las emisiones cero? La solución está en el subsuelo

Por Víctor Vilarrasa (CSIC)*

En pocos años, para poder cumplir con los objetivos climáticos del Acuerdo de París de limitar el aumento de temperatura por debajo de 2 °C, y preferiblemente por debajo de 1,5 °C, muchos de nuestros desplazamientos tendrán que hacerse en coches eléctricos. Tras circular sin emitir gases de efecto invernadero, será necesario cargar el automóvil. ¿Pero de dónde procederá la energía con la que lo carguemos?

Por descontado, tiene que ser de origen renovable para no emitir dióxido de carbono (CO2) por otro lado. La mayoría de las veces tendremos que cargar el coche de noche, cuando por razones obvias los paneles fotovoltaicos no pueden producir electricidad. Tampoco hay garantías de que el viento sople cada noche, ni de que haya oleaje. La energía hidroeléctrica podría proporcionar parte de la demanda, pero difícilmente podrá satisfacerla por completo dado que el agua es un bien preciado y escaso, y su consumo se prioriza frente a la producción de energía. La solución al problema está bajo nuestros pies.

Energía geotérmica

Central geotérmica de Nesjavellir (Islandia).

La Tierra es una fuente inagotable de energía geotérmica. En la corteza terrestre, la temperatura aumenta de media 30 °C por cada kilómetro a medida que nos dirigimos hacia el interior de la Tierra. Por lo tanto, en torno a los 4 kilómetros de profundidad respecto a la superficie acostumbramos a encontrar temperaturas superiores a los 100 °C. Si hacemos circular agua hasta esas profundidades y la devolvemos a la superficie una vez se ha calentado, produciremos vapor de agua, ya que el agua entra en ebullición a 100 °C y a presión atmosférica. Este vapor lo podemos utilizar para mover turbinas que generen electricidad sin emitir emisiones de gases de efecto invernadero.

El vapor de agua, después de turbinado, se enfría y se condensa, pero mantiene una temperatura elevada, cercana a los 80 °C. El agua caliente resultante se puede utilizar como fuente de calor para proporcionar calefacción a un gran número de viviendas, con lo que eliminaremos también las emisiones de CO2 asociadas a calentar nuestras casas en invierno.

Un almacén subterráneo de energía

En verano, la demanda de calor es menor, por lo que habrá un excedente que conviene almacenar. De nuevo, el subsuelo nos proporciona la solución. El excedente de agua caliente se puede inyectar o hacer circular por un intercambiado de calor en el subsuelo. Este proceso aumenta la temperatura del suelo, que puede almacenar el calor durante largos periodos de tiempo con unas pérdidas de energía pequeñas. Para recuperar el calor, no hay más que inyectar agua fría y dejar que ésta se caliente al circular por el suelo que hemos calentado previamente.

El calor no es la única fuente de energía que tendremos que almacenar en la transición hacia un sistema económico con emisiones netas de carbono nulas. De hecho, las fluctuaciones de las renovables, tanto en la producción a lo largo del día como entre las diferentes estaciones del año, exigen disponer de cantidades inmensas de almacenamiento para poder utilizar los excedentes en periodos en los que la producción sea menor que la demanda. El almacenamiento necesario no se podrá cubrir con baterías, por gigantes que las lleguemos a construir.

eneergía eólica

Uno de los mayores desafíos de las energías renovables son sus fluctuaciones.

Una solución que se plantea es producir combustibles que no contengan carbono, como el hidrógeno, a partir de los excedentes de energía renovable; y luego almacenarlos para utilizarlos en periodos de escasez de producción de este tipo de energía. Garantizar la demanda energética en esos periodos implicará almacenar millones de toneladas de hidrógeno. Uno de los mejores lugares para hacerlo son las capas permeables con alta porosidad del subsuelo, que permiten que el combustible se inyecte y recupere con facilidad.

Captura de CO2 bajo tierra

El reto de descarbonizar la economía va más allá de producir energía limpia con las renovables y electrificar los modos de transporte. Existen procesos industriales que difícilmente pueden dejar de emitir CO2, ya que este gas de efecto invernadero es el resultado de las reacciones químicas que tienen lugar en diversos procesos productivos. Por ejemplo, la fabricación de acero y cemento conlleva la emisión de CO2.

Las emisiones asociadas a procesos industriales representan el 20% de las emisiones actuales. La solución a estas emisiones vuelve a estar en el subsuelo. En este caso hay que capturar el CO2 antes de que sea emitido a la atmósfera, para lo que existen diferentes técnicas, y posteriormente inyectarlo en formaciones geológicas profundas para su almacenamiento permanente. Con esto, no estaríamos más que devolviendo el carbono a su lugar de origen, ya que el carbono que hemos emitido y seguimos emitiendo a la atmósfera proviene de la quema de combustibles fósiles, que hemos extraído y extraemos del subsuelo.

Campo de géiseres El Tatío (Chile).

Aunque hacemos vida sobre él, el hecho de no poder ver lo que hay en el subsuelo lo convierte en un gran desconocido. Y, como todo lo desconocido, produce temores y cierta desconfianza. Sin embargo, no nos podemos permitir excluir los recursos geológicos en el gran reto de alcanzar la neutralidad de carbono. No existe una única solución para conseguir la descarbonización y necesitamos de la contribución de todas las tecnologías disponibles.

Al igual que el resto de tecnologías, las relacionadas con el subsuelo no están exentas de riesgos, como por ejemplo la sismicidad inducida, desafortunadamente conocida en España por los terremotos del almacén de gas de Castor. La investigación científica en geoenergías pretende minimizar esos riesgos para poder contar con el subsuelo en la descarbonización. Los recursos geológicos, como origen del problema, deben formar parte también de la solución.

 

* Víctor Vilarrasa es investigador del Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA-CSIC) y del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA, CSIC-UIB). Actualmente dirige un proyecto del European Research Council (ERC) para aumentar la viabilidad de las geoenergías.

Desde Norteamérica a Europa: sustancias tóxicas voladoras

Por Mar Gulis (CSIC)

Es difícil ponerle puertas al campo y también al aire. La comunidad investigadora y los gestores políticos conocen desde hace tiempo que los polibromodifeniléteres (PBDEs), una de las familias de retardantes de llama más ampliamente utilizada, se liberan con facilidad de los objetos a los que han sido añadidos y pasan al medio ambiente. Recientemente además se ha descubierto que estos compuestos que evitan la combustión pueden viajar por el aire miles de kilómetros y cruzar de un continente a otro. Así es como productos manufacturados en Estados Unidos liberan PBDEs que acaban depositados en lagos de alta montaña de Europa.

Los PBDEs se empezaron a comercializar en los años 70 en productos como ropa, aparatos electrónicos, tapicerías o mobiliario, para evitar su inflamación. Estos aditivos se añaden durante el proceso de fabricación de tal forma que no quedan ligados por enlaces químicos a los materiales; lo que facilita que puedan ser emitidos al medio ambiente durante su utilización y cuando se desechan.

A principios del siglo XXI se comenzaron a descubrir sus efectos para la salud y el medio ambiente. Diversas investigaciones comprobaron que son persistentes y que se acumulan en los seres vivos. En los últimos años se ha observado que los niños de madres con niveles altos de PBDEs en sangre muestran una disminución de peso, de circunferencia abdominal y de diámetro de la cabeza durante la gestación. También hay indicios de cierto retraso intelectual en niños que han recibido dosis altas de PBDEs mediante alimentación materna.

En Estados Unidos se prohibió el uso de estos compuestos en el año 2006. En Europa se hizo escalonadamente entre 2004 y 2013. Desde 2009 forman parte de la lista de los Contaminantes Orgánicos Persistentes (COPs) de la Convención de Estocolmo. Sin embargo, los productos que fueron fabricados en años previos siguen estando en el mercado y liberando PBDEs al medio ambiente.

Detectores PBDEs

Sistemas de recogida de muestras en los lagos de montaña europeos / Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (CSIC).

La alta volatilidad de estos compuestos favorece su transporte por el aire y su deposición en ecosistemas acuáticos y terrestres. De hecho, una investigación desarrollada por el Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA) del CSIC ha identificado sustancias procedentes de Norteamérica en zonas de alta montaña de Europa. El estudio se desarrolló entre los años 2004 y 2006, durante los cuales se tomaron muestras directas de agua y nieve en cuatro zonas de alta montaña del continente. Concretamente en el lago Redón (Pirineo catalán), en Gossenköllesee (Alpes, Austria), Lochnagar (Grampian Mountains, Escocia) y Skalnate (Tatras, Eslovaquia). Estas zonas ya habían sido objeto de estudio por parte de diferentes grupos de investigación, lo que permitía contar con datos para la comparación.

Los estudios de deposición atmosférica han mostrado un incremento de estos compuestos en los lagos situados más al oeste, Lochnagar y Redon, cuando las masas de aire vienen de esta dirección. Sin embargo, en los lagos del centro de Europa esto no se observa porque la emisión continental europea de estos compuestos sobrepasa el aporte transcontinental. “La coincidencia de resultados entre los lagos pirenaicos y escoceses situados a una distancia de 1.600 kilómetros y con regímenes climáticos diferentes pone de manifiesto lo que influye la transferencia transoceánica”, explica Joan Grimalt, uno de los investigadores autores del estudio y director del IDAEA del CSIC.

En el caso de Lochnagar y Redón “hemos visto un aumento en la concentración de retardantes de llama con la entrada de masas de aire provenientes del Atlántico Norte, lo que significa que estas muestras deben de proceder de Norteamérica”, apunta Pilar Fernández, también investigadora del equipo del CSIC. Es decir, por primera vez se demuestra que existe una transferencia continental de contaminantes entre América y Europa.

En investigaciones previas se había comprobado la presencia de retardantes de llama en estas zonas de alta montaña, pero las muestras se habían tomado en nieve acumulada o en peces, por lo que no se podía conocer cuándo habían llegado, desde dónde y bajo qué circunstancias. La última investigación ha tomado muestras en nieve nueva a lo largo de un tiempo, lo que ha permitido ver cómo se iba produciendo la contaminación.

Otro resultado del estudio confirma que se da un aumento de la concentración de estas sustancias cuando las temperaturas son más elevadas y cuando hay mayor deposición de lluvia y de partículas, añade Grimalt.

¿Fuego o contaminación? Un dilema en la prevención de incendios

Ethel EljarratPor Ethel Eljarrat*

El fuego es una fuente importante de daños a la propiedad y de pérdida de vidas. Por ejemplo, en 2006 se produjeron a nivel mundial en torno a 7 millones de incendios que causaron 70.000 muertes y 500.000 heridos. Además, se estima que el coste económico total de los incendios representa en torno al 1% del producto interior bruto en la mayoría de los países avanzados. Así pues, existe una necesidad de proteger los materiales contra posibles incendios y de allí que haya normativas de seguridad específicas. Con el fin de cumplir con estas normas de seguridad contra incendios, se aplican sustancias ‘retardantes de llama’ o ‘materiales ignífugos’ a los materiales combustibles, tales como plásticos, maderas, papel, textiles y equipos electrónicos. Se trata de productos químicos que se añaden a los materiales combustibles para aumentar su resistencia al fuego, dificultando su ignición o impidiéndola en forma completa si el fuego es pequeño.

Incendio en Nueva Orleans

El objetivo de los retardantes de llama es evitar incendios / DirectNIC.com.

Actualmente, las sustancias químicas que se comercializan como retardantes de llama están presentes de manera generalizada en nuestros hogares. Pueden integrar del 5 al 30% del peso total de los productos que los llevan. Además, algunos de ellos son simples aditivos de los materiales sin estar demasiado unidos químicamente a ellos. Con el tiempo, los retardantes de llama se liberan y contaminan nuestros hogares, nuestros cuerpos y nuestro medio ambiente, incluso en lugares distantes de donde se fabricaron y se usaron.

Las vías de exposición humana a estos compuestos son, mayoritariamente por ingesta de alimentos, así como por inhalación de aire. Debido a las propiedades físicoquímicas de los retardantes de llama, estos tienden a acumularse en los alimentos más grasos, como los de origen animal: pescados, carnes, lácteos y huevos. Los retardantes de llama, una vez emitidos al medio ambiente, son biodisponibles y por eso se acumulan en los tejidos de diferentes organismos tanto acuáticos como terrestres. Cuando una persona se alimenta de estos organismos, incorpora ese contaminante a sus propios tejidos donde queda acumulado.

Dentro de los retardantes de llama se cuentan algunos que preocupan hoy en día a la comunidad científica por su toxicidad, alta persistencia y capacidad de difundirse por el medio ambiente. Durante décadas se han realizado estudios de presencia y comportamiento ambiental, así como de efectos tóxicos de una de las familias de retardantes de llama más ampliamente utilizada, los polibromodifeniléteres (PBDEs). La exposición humana a los PBDEs provoca la alteración del equilibrio de las hormonas tiroideas, daños permanentes en el aprendizaje y la memoria, cambios de conducta, pérdida de audición, retraso en inicio de la pubertad, disminución del número de espermatozoides, malformaciones fetales y, posiblemente, cáncer (como el de tiroides).

Debido a la preocupación creciente en el ámbito de la salud pública, se han tomado medidas internacionales para su regulación y eliminación. La Unión Europea ha dictado normas para eliminar o reducir la presencia de algunas de estas sustancias. También han sido incluidas en el Convenio de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes a fin de reducir su presencia a nivel mundial. A consecuencia de estas y otras medidas, estos PBDEs identificados como conflictivos están siendo sustituidos por otras sustancias.

salón

Los retardantes están presentes en nuestros hogares en los muebles, edredones, alfombras, etc. / Wikipedia.

Sin embargo, la industria química ha respondido a estas legislaciones reemplazando los PBDEs por otras sustancias químicas de propiedades muy similares a las ya prohibidas. Estos nuevos retardantes de llama están apareciendo ahora en el medio ambiente, en la fauna silvestre y en los seres humanos en todas partes del mundo, ¡con lo que podríamos estar repitiendo la misma historia que con los PBDEs!

Un comité de expertos del Convenio de Estocolmo propone alternativas como pueden ser cambios en el diseño de los productos, procesos industriales y otras prácticas que no requieran el uso de ningún retardante de llama. Por ejemplo, las alternativas no químicas en los muebles pueden ser telas sintéticas o barreras inherentemente retardantes de llama que además resistan las fuentes de ignición que arden sin llama. Los productos electrónicos pueden ser rediseñados para separar las partes con alto voltaje de las cubiertas externas, o protegidos con metal en vez de plástico. Las técnicas de construcción con resistencia al fuego pueden eliminar la necesidad de usar sustancias químicas retardantes de llama en el material de aislamiento, reemplazándolo por materiales alternativos, como los hechos con fibras.

En el Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua del CSIC llevamos 15 años estudiando el impacto de los retardantes de llama en el medio ambiente, en organismos vivos y en humanos. Diversos estudios han proporcionado los primeros datos de niveles en España de PBDEs en suelos, fangos de depuradora, sedimentos, peces, aves y leche materna. Asimismo, y a raíz del uso de los nuevos retardantes de llama, actualmente la actividad científica de nuestro grupo de investigación se centra en tener un mejor conocimiento del impacto ambiental de estos sustitutos de los PBDEs.

* Ethel Eljarrat es investigadora en el Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua del CSIC