Peligro para la salud: partículas ultrafinas y nanopartículas

¿Cómo se forman en realidad las partículas finas y las partículas ultrafinas?

Las partículas finas, en especial las ultrafinas, no existen de forma natural. Se forman por fricción, procesos de combustión y reacciones químicas, cuando el dióxido de nitrógeno reacciona para formar partículas finas secundarias. Por lo tanto, puede ocurrir que el valor de partículas finas de una medición de gases de escape sea discreto, mientras que, con cierto desfase temporal, se formen partículas finas secundarias.

Gracias a procesos de combustión cada vez mejores, se observa la tendencia a producir partículas finas más pequeñas, o incluso partículas ultrafinas, en detrimento de la reducción de las partículas gruesas. 

«Los inyectores directos de alta presión producen así considerablemente más partículas finas (partículas ultrafinas) que los motores convencionales, ya que el combustible ya se descompone en partículas muy finas antes de la combustión. De este modo se sientan las bases para la emisión de partículas ultrafinas», explica Frank Hoferecht, experto en partículas finas de ETE EmTechEngineering GmbH, la primera spin-off del DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH.

Tampoco hay que desestimar las partículas finas que se producen por el desgaste de neumáticos y frenos durante el uso de vehículos. «Esto también ocurre con los vehículos eléctricos modernos», añade Frank Hoferecht.

Partículas finas, partículas ultrafinas, nanopartículas: ¿qué diferencias existen?

No todas las partículas finas son iguales. Conviene observar esto con detenimiento. La cantidad de partículas finas suele medirse en µg/m³ (microgramos por metro cúbico). Esto oculta el hecho de que las partículas de un tamaño de 10 µm (PM10) —también llamadas partículas finas gruesas— y las PM1 presentan una relación de volumen de aproximadamente 1:1.000. Una partícula PM10 pesa así, con la misma densidad, unas 1.000 veces más que una partícula PM1. En el caso de las PM0,1 (partículas ultrafinas), el factor es incluso de 1:1.000.000 en comparación con las PM10. Por tanto, por cada partícula PM10 hay un millón de partículas PM0,1 (partículas ultrafinas) para la misma cantidad en µg/m³.

De ello se deriva una posible interpretación errónea: normalmente, el valor medido de partículas finas PM10 también incluye todas las partículas más pequeñas (es decir, también PM2,5, PM1 e incluso las partículas ultrafinas). Sin embargo, en la práctica existen varios problemas:

1. No se pueden hacer afirmaciones diferenciadas sobre las distintas partículas. Si, por ejemplo, se ha reducido el número de partículas PM10, aun así puede haber muchas más partículas finas en el aire. Por ello, además de las PM2,5, también deberían medirse por separado las PM1. Además, se recomienda registrar el número de partículas y no solo una simple indicación de masa. Esto no supone ninguna diferencia para los científicos, pero hace que el efecto resulte más comprensible para los profanos.

1. Los sensores actuales miden, ciertamente, según el principio de que todas las partículas finas más pequeñas también se cuentan, pero, por razones técnicas, no pueden detectar por completo las partículas más pequeñas. Esto ocurre especialmente con los dispositivos de medición económicos. Según la ficha técnica de los fabricantes, a menudo solo se detecta como máximo el 10 % de las partículas más pequeñas.

1. Por tanto, no se puede afirmar de forma generalizada que los filtros reducen la proporción de partículas finas sin realizar estudios separados sobre las partículas gruesas, las partículas finas (PM2,5) y el rango de partículas ultrafinas (PM1; PM0,1 e inferiores). 

¿Qué tan peligrosas son las nanopartículas?

Más del 95 % de la superficie pulmonar está formada por un fino tejido alveolar. Este delicado tejido de los alvéolos pulmonares permite el intercambio eficiente de oxígeno y dióxido de carbono con la sangre. Además, constituye una barrera tisular de tan solo 1 micrómetro de grosor, que impide que penetren las partículas más grandes. Sin embargo, las partículas más pequeñas, como las nanopartículas de menos de 20 nanómetros, logran atravesarla y pueden 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. A través del torrente sanguíneo, las partículas alcanzan todos los órganos, como los ganglios linfáticos, el bazo, la médula ósea, la placenta, el hígado, los riñones, el corazón o incluso el cerebro. Cuando inhalamos partículas ultrafinas y nanopartículas, estas penetran profundamente en el cuerpo y pueden provocar efectos en la salud.

Mientras que los materiales biodegradables se diluyen al mezclarse con los fluidos corporales y se disuelven con el tiempo, los materiales biopersistentes se instalan de forma duradera en los tejidos y las células. Esto se vuelve peligroso cuando esas 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, en determinadas circunstancias, pueden desarrollar un efecto tóxico. Además del tamaño y la composición, la forma de las nanopartículas también es determinante para su efecto. Así, las partículas fibrosas se caracterizan por propiedades aerodinámicas que les permiten penetrar aún más profundamente en los pulmones y depositarse allí de forma más eficaz que las partículas esféricas de la misma masa. Las nanopartículas fibrosas aparecen, por ejemplo, en el amianto o en los nanotubos de carbono.

Mediante la llamada endocitosis, un proceso de transporte celular, las nanopartículas metálicas atraviesan la membrana celular y así acceden a cada célula del cuerpo. A un pH de entre 4 y 5, incluso los óxidos metálicos poco solubles se disuelven bien. Si estas sustancias se disuelven dentro de la célula, se generan concentraciones de metales a las que la célula apenas puede hacer frente. La célula reacciona entonces con reacciones de estrés e inflamación, y la muerte celular también puede ser una consecuencia posible.

Posibles efectos & riesgos para la salud derivados de las nanopartículas

Las nanopartículas a menudo no son reconocidas por las células depuradoras naturales del sistema inmunitario, los macrófagos. Esto permite que las partículas ultrafinas logren atravesar las membranas y las mucosas. Así, pueden acumularse en el tejido pulmonar o pasar de los pulmones a la sangre. El polvo de nanopartículas depositado puede desencadenar tanto efectos agudos, como arritmias cardíacas, como efectos a largo plazo sobre los pulmones.

Posibles efectos de las nanopartículas sobre la salud:

• enfermedades pulmonares crónicas & mayor probabilidad de tumores pulmonares
• aumento de los marcadores inflamatorios en la sangre
• mayor tendencia a la coagulación sanguínea
• mayor riesgo de arritmias cardíacas e infarto
• alergias & eccemas (por ejemplo, fiebre del heno, aumento de anticuerpos IgE frente a alérgenos comunes)
• reacciones inflamatorias locales (cambios fibrosantes/cicatriciales en los pulmones)

Grandes estudios poblacionales muestran que los efectos de las partículas ultrafinas y las nanopartículas se manifiestan especialmente en los niños, en quienes se observan más infecciones respiratorias.

¿Cómo se depositan las partículas finas?

Las partículas finas tienen tendencia a aglomerarse, es decir, a acumularse. La causa de ello son las interacciones de van der Waals, que hacen que las partículas se atraigan a nivel molecular. Por eso, las partículas finas tienden a unirse entre sí. Las partículas ultrafinas y las partículas finas se adhieren fácilmente a partículas de polvo de composición similar. Los cúmulos (aglomerados) que se forman así con el tiempo acaban siendo tan pesados que caen al suelo. Una humedad del aire elevada o la lluvia pueden acelerar aún más este efecto.

Cuando se eliminan del aire las partículas grandes (polvo y polvo grueso), quedan las partículas finas y ultrafinas. Debido a su tamaño y a las fuerzas de van der Waals más débiles entre estas partículas, chocan mucho menos entre sí y, por tanto, se adhieren también con menos frecuencia. Con el paso de los años, el polvo y el polvo grueso se han ido filtrando del aire gracias a técnicas de filtración cada vez mejores en los sistemas de escape de los vehículos. Quedan entonces el polvo fino y ultrafino, cuya presencia no puede reducirse mediante la tecnología de filtración.

«Según los estudios más recientes, las partículas finas más pequeñas y las partículas ultrafinas permanecen mucho tiempo, en parte de forma indefinida, en el aire, ya que no caen al suelo», argumenta Hoferecht, de ETE EmTechEngineering GmbH. Por tanto, existe un peligro derivado de las partículas finas muy pequeñas que, hasta ahora, se ha subestimado. 

Los estudios más recientes demuestran que las partículas finas especialmente pequeñas son mucho más nocivas que las partículas finas grandes, ya que penetran, a través de los alvéolos, en el torrente sanguíneo e incluso en las células humanas. Allí pueden provocar reacciones inflamatorias que pueden derivar en cáncer. La frecuencia de las enfermedades y la mortalidad, especialmente en las grandes ciudades y áreas metropolitanas, aumenta de forma drástica ¹.

Nanopartículas & contaminantes procedentes de impresoras láser y fotocopiadoras

Las nanopartículas, como las partículas ultrafinas, no solo se emiten a través de los gases de escape del tráfico rodado. Los dispositivos técnicos como las impresoras láser y las fotocopiadoras son otra fuente de contaminantes atmosféricos. Se estima que, en todo el mundo, más de mil millones de impresoras láser y fotocopiadoras emiten, sin filtrar, una mezcla de partículas finas, nanopartículas y contaminantes, contaminando así el aire que respiran personas y animales. Las emisiones contienen nanopartículas metálicas, así como nanopartículas de carbono procedentes de los tóneres, que penetran en el cuerpo con cada respiración. En los pulmones, la sangre y en todos los órganos y células alcanzados, las nanopartículas pueden depositarse y desencadenar estrés oxidativo dañino para las células, inflamaciones o incluso efectos genotóxicos.

Síntomas típicos de una exposición a nanopartículas por impresoras láser

¿Tiene contacto frecuente con impresoras láser, fax/fotocopiadoras o polvo de tóner, por ejemplo, en la oficina o en su lugar de trabajo en casa? En ese caso, debería prestar atención a los posibles efectos. Observe su salud y su bienestar cerca de estos dispositivos. ¿Aparecen con frecuencia los siguientes síntomas?

• síntomas de resfriado como estornudos, secreción nasal, tos, dolor de garganta, asma o bronquitis crónica (EPOC)
• ojos rojos, con picor, con ardor
  enrojecimiento cutáneo, picor, pústulas, especialmente en zonas descubiertas como el rostro, el escote o las manos
• dolores de cabeza o dolores del aparato locomotor, especialmente a nivel muscular
• inflamaciones de la vejiga o la próstata
• trastornos de concentración, memoria y de búsqueda de palabras
• agotamiento, burnout o depresiones

¿Observa estos síntomas de forma regular en contacto con los dispositivos y remiten, por ejemplo, cuando está de vacaciones y, por tanto, alejado de ellos? ¿Se intensifican además los síntomas cuando los dispositivos funcionan más o cuando se ventila menos? En ese caso, el tóner o las emisiones de los dispositivos pueden ser la causa de sus molestias.

¿Cómo se pueden reducir los efectos de las impresoras láser & fotocopiadoras?

• Prefiera una impresora de inyección de tinta (tinta, en lugar de tóner)
• Utilice siempre un filtro para las impresoras láser (sistemas de impresión basados en tóner).
• Instale las impresoras láser y las fotocopiadoras, en la medida de lo posible, en estancias separadas. Lo ideal sería que esta estancia dispusiera de su propia entrada y salida de aire, no acoplada al aire acondicionado central.
• Compruebe 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, administraciones y organizaciones. La fundación muestra así medidas concretas y desarrollos que permiten una impresión segura.

Detecte las partículas finas de forma fiable con el dispositivo de medición del aire air-Q

El analizador de aire air-Q puede detectar partículas finas de diferentes tamaños. Gracias a sus sensibles sensores, el dispositivo de medición del aire detecta en tiempo real los tres tamaños diferentes PM₁, PM₂,₅ y PM₁₀. Cuando se supera el valor de partículas finas o los valores límite de otros contaminantes atmosféricos, el air-Q activa una alarma. Gracias a su sistema de semáforo, intuitivo de entender, los indicadores LED le muestran si la calidad del aire cambia y cómo lo hace. Las tablas y gráficos del navegador web o de nuestra air-Q Web App recogen en detalle la evolución de los valores medidos.