MEDIO AMBIENTE

Aire más limpio

Un estudio revela una disminución en la concentración de uno de los principales contaminantes atmosféricos en la Región Metropolitana de São Paulo, emanados por los escapes de los automóviles impulsados con alcohol

Poluicao_EDU_0496 (1)Imagem: EDUARDO CÉSAREl aire que respiran los paulistanos ahora está menos contaminado. Un estudio realizado recientemente por científicos del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG/ USP) reveló que en los últimos 30 años ha caído considerablemente la concentración de acetaldehído en la atmósfera de la Región Metropolitana de São Paulo. Ese contaminante, que forma parte del grupo de los aldehídos, es liberado fundamentalmente por el escape de vehículos movidos con etanol. Aparte de provocar irritación en las mucosas, en los ojos y en las vías respiratorias, y desencadenar crisis asmáticas, los aldehídos son sustancias potencialmente carcinogénicas. También contribuyen al calentamiento global. De acuerdo con los resultados de la investigación realizada en la USP, la caída en la concentración de acetaldehído se debe básicamente a dos factores: el perfeccionamiento de la tecnología de los motores automovilísticos y las políticas públicas implementadas en Brasil durante las últimas décadas cuyo objetivo es el control de la contaminación vehicular, en particular, el Programa de Control de la Polución del Aire por Vehículos Automotores (Proconve).

En cierta forma, los resultados de este estudio son sorprendentes, pues durante los últimos años se ha verificado un aumento sustancial de la cantidad de vehículos movidos con etanol (o alcohol). Los coches con tecnología flex, lanzados en 2003, que pueden funcionar alimentados con gasolina, alcohol o una mezcla de ambos, constituyen la mayor parte del parque automovilístico brasileño, con más de 20 millones de unidades en circulación. A su vez, a la gasolina que se vende en las estaciones de servicio se la mezcla con alcohol en las refinerías, en una proporción del 75% de gasolina y un 25% de alcohol. “Pese a la expansión del parque automovilístico que utiliza etanol, un biocombustible renovable elaborado a partir de la caña de azúcar, no se ha verificado una elevación del nivel de acetaldehído en el aire del Gran São Paulo. Al contrario: nuestras mediciones, realizadas entre 2012 y 2013, apuntaron una concentración promedio de 5,4 partes por mil millones (ppmm) de acetaldehído en la atmósfera, mientras que un estudio de 1986 muestra que ese  valor era alrededor de tres veces mayor, de 16 ppmm”, dice Thiago Nogueira, químico y posdoctorando del IAG, quien encabezó la investigación. Una parte por mil millones es una medida de concentración utilizada para medir sustancias químicas cuando las soluciones están muy diluidas.

068-071_Ar Limpo_224-01Una tecnología automovilística fundamental para detener el aumento de los aldehídos es la de los catalizadores. Estos aparatos se instalan junto al caño de escape del coche y tienen la función de procesar los gases que se generan en el proceso de combustión antes que éstos se liberen en el ambiente. Todos los vehículos actuales, para encuadrarse en el Proconve, salen de fábrica equipados con catalizadores de tres vías, que reciben ese nombre debido a que ayudan a reducir la presencia de los principales contaminantes atmosféricos exhalados por los automóviles: monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NO2) y compuestos orgánicos volátiles, el grupo en el cual se insertan los aldehídos.

“Sin el catalizador sería imposible disminuir la presencia de aldehídos en la atmósfera o de cualquier otro contaminante vehicular”, explica el ingeniero mecánico Henrique Pereira, miembro de la comisión técnica de motores de la Sociedad de Ingenieros de la Movilidad (SAE Brasil). “Los catalizadores transforman los gases nocivos resultantes de la quema de combustible, entre ellos los aldehídos, en compuestos menos agresivos para la salud humana y el medio ambiente”. De acuerdo con Pereira, aunque sean fundamentales para la mejora de la calidad del aire,  los catalizadores no serían eficientes en caso de que los motores no hubiesen pasado por mejoras. “Para que el catalizador tenga un mejor rendimiento, el motor del coche debe recibir una mezcla ideal de combustible y aire. En tal sentido, la inyección electrónica constituyó una innovación crucial para el buen funcionamiento de los motores y, en consecuencia, de los catalizadores”, dice Pereira. La inyección electrónica, un dispositivo que reemplazó a los carburadores de los coches existentes hasta la década de 1980, le suministra el preparado de una combinación ideal de combustible y aire al motor.

Otra estructura que los fabricantes de automóviles mejoraron con el objetivo de limitar la emisión de contaminantes fue la cámara de combustión, el lugar donde se producen las explosiones de la mezcla aire-combustible. “Al mejorar la eficiencia de la quema de la mezcla, los coches disminuyen la emisión de sustancias contaminantes. Esto ha ayudado reducir la emisiones de aldehídos de los automóviles alimentados con etanol”, dice el ingeniero químico Alfredo Sílvio Castelli, director de la Asociación Brasileña de Ingeniería Automovilística (AEA).

068-071_Ar Limpo_224-02El desarrollo de motores se dio en gran medida en función de la aprobación de programas y leyes ambientales más restrictivas. Con el objetivo de reducir y controlar la contaminación atmosférica derivada de fuentes móviles, el Consejo Nacional de Medio Ambiente (Conama) lanzó en 1986 el Proconve, que estipuló plazos y límites máximos de emisión para automóviles nacionales e importados. “Antes de la reglamentación de las emisiones en el país, con el Proconve, los fabricantes de automóviles proyectaban sus modelos enfocándose en dos factores fundamentales: el desempeño del motor y el consumo de combustible. No se priorizaban las emisiones”, comenta Pereira. “Con el Proconve, el control de las emisiones pasó a ser prioritario en el desarrollo de nuevos vehículos.”

Desde la implementación del programa, el límite de aldehídos ha venido cayendo constantemente. Durante su primera fase, no existía un estándar para la emisión de dichos compuestos orgánicos, formados por una combinación de átomos de carbono, oxígeno e hidrógeno. A partir de la segunda etapa del Proconve, en 1992, se estipuló que los automóviles deberían salir de la fábrica emitiendo a lo sumo 150 miligramos (mg) de la sustancia por kilómetro rodado. Cinco años después, en la tercera fase, dicho valor se redujo a 30 mg, y actualmente, en la quinta fase, el límite es de 20 mg por kilómetro rodado. “El Proconve ayudó definitivamente a mejorar la calidad del aire de las ciudades brasileñas. En la actualidad, los llamados vehículos livianos fabricados en Brasil, el grupo que comprende a los automóviles, los utilitarios y las camionetas, obedecen a un límite de emisión de contaminantes del mismo estándar existente en Estados Unidos”, dice Castelli. “Los coches impulsados con etanol en el pasado emitían una cantidad mayor de acetaldehído que los automóviles flex fabricados actualmente”, añade. “El estudio es interesante, pues muestra cómo se encuentra actualmente la atmósfera de la Región Metropolitana de São Paulo”, opina el ingeniero Francisco Emilio Nigro, docente de la Escuela Politécnica de la USP y asesor técnico de la Secretaría de Desarrollo Económico, Ciencia y Tecnología del Estado de São Paulo.

Concentración localizada
En el estudio realizado en el IAG de la USP se midió no solo la concentración de acetaldehído existente en el aire de São Paulo, sino también la de formaldehído –otro tipo de aldehído, emitido fundamentalmente por vehículos alimentados con gasoil o gasolina–, de óxidos de nitrógeno (NO y NO2) y de ozono (O3). Las muestras analizadas se tomaron en el techo del edificio del IAG, en campus de la USP del barrio de Butantã, en la zona oeste de la ciudad de São Paulo, entre junio de 2012 y mayo de 2013. En comparación con estudios anteriores, se verificó un aumento de la concentración de formaldehído o metanal: 8,6 ppmm ahora ante 5,4 ppmm de tres décadas atrás.

El trabajo también compiló mediciones de la concentración de aldehídos dentro de túneles de la ciudad de São Paulo realizadas durante los últimos 20 años. “La ventaja de las mediciones en esos sitios radica en que aíslan los contaminantes emitidos por los vehículos con relación a aquéllos que emanan de otras fuentes, tales como industrias o quemas, y también con respecto a los contaminantes formados por reacciones fotoquímicas en la atmósfera”, explica Nogueira. Se compararon concentraciones fundamentalmente en tres lugares de la capital paulista: en los túneles Presidente Jânio Quadros y Maria Maluf y en el Anillo Vial Mário Covas. Los datos revelan una disminución acentuada de acetaldehído en el túnel Jânio Quadros, de 60 ppmm en 2004 a 13,3 ppmm en 2011. En cuanto al formaldehído, la reducción fue de 50 ppmm a 10,3 ppmm.

Los resultados completos de la investigación se describen en un artículo publicado en la edición online de septiembre de la revista Fuel. La importancia de estudiar la concentración en la atmósfera de compuestos orgánicos volátiles tales como formaldehído y acetaldehído, y de óxidos de nitrógeno, radica en que éstos interfieren en el clima indirectamente. Ambos son sustancias que sufren reacciones fotoquímicas en condiciones ideales de temperatura y radiación solar, dando origen a contaminantes secundarios tales como el ozono. “Ese contaminante a menudo rebasa los estándares de calidad del aire en la Región Metropolitana de São Paulo”, dice Maria de Fátima Andrade, docente del IAG y coautora del estudio. “Existe una relación entre los compuestos primarios y secundarios que hace que la quema de etanol, pese a que deriva en una disminución de la contaminación primaria, no haya generado mejoras en lo que se refiere a la secundaria”, dice. Los primarios son los aldehídos, el monóxido de carbono, los óxidos de nitrógeno, el óxido de azufre y los hidrocarburos, y entre los secundarios se encuentra el ozono. Según Andrade, el ozono formado en la tropósfera (la capa más cercana a la superficie terrestre) contribuye al calentamiento local, a diferencia del ozono existente en la estratósfera (el nivel más elevado de la atmósfera), cuya función consiste en absorber la radiación solar, impidiendo que una gran parte de los rayos ultravioleta llegue a la Tierra.

“Pese a la disminución de algunos de los compuestos precursores de ozono, tales como el acetaldehído, la concentración de ese gas no ha disminuido durante los últimos años en São Paulo. Resulta importante estudiar qué está determinando ese  comportamiento. ¿No caerá a causa de la diferencia entre los compuestos orgánicos volátiles y los óxidos de nitrógeno? ¿Cuál es el papel del etanol en la producción de ozono en São Paulo? Estas son preguntas que todavía requieren respuestas”, afirma Andrade. El estudio que detectó la caída de la concentración de acetaldehído en São Paulo se realizó en el marco del proyecto temático que, con duración de cuatro años, contó con la coordinación de la profesora del IAG y comenzó en 2011.

Proyectos
1.
Narrowing the uncertainties on aerosol and climate changes in São Paulo State – nuances-Sps (nº 2008/ 58104-8); Modalidad Ayuda a la Investigación – Programa de Investigaciones sobre Cambios Climáticos Globales – Proyecto Temático; Investigadora responsable Maria de Fátima Andrade (USP); Inversión R$ 2.083.587,98 y US$ 1.314.236,24 (FAPESP)
2. Evaluación de las emisiones vehiculares de compuestos orgánicos e inorgánicos provenientes de la combustión de biocombustibles y sus contribuciones a la calidad del aire en la RMSP (nº 2011/ 18777-6); Modalidad Beca en el País – Regular – Posdoctorado; Investigadora responsable Maria de Fátima Andrade (USP); Becario Thiago Nogueira (USP); Inversión R$ 267.841,44 (FAPESP).

Artículo científico
NOGUEIRA, T. O. et al. Formaldehyde and acetaldehyde measurements in urban atmosphere impacted by the use of ethanol biofuel: Metropolitan Area of São Paulo (MASP), 2012-2013. Fuel. v. 134, p. 505. 13. oct 2014.