Material particulado atmosférico asociado a los procesos industriales

Origen, niveles y características físico-químicas

Cada día resulta más clara la necesidad de integrar el factor medioambiental como parte de la gestión global de las empresas. En este sentido, la industria metalúrgica está apostando por una producción más sostenible y eco-eficiente. A esto cabe añadir la creciente preocupación social por los problemas ambientales y la cada vez más exigente y restrictiva legislación medioambiental Europea, que impulsa la introducción de sistemas más amigables con el medio ambiente y con la salud de los trabajadores.

Uno de los aspectos que cobra especial interés en este ámbito es la generación y emisión de contaminantes a la atmosfera. De acuerdo a los datos del Registro Estatal de Emisiones y Fuentes del 2012 (PRTR), la industria dedicada a la producción y transformación de metales sigue siendo un foco importante de emisiones de material particulado (PM, particulate matter) y metales pesados.

El material particulado atmosférico engloba pequeñas partículas (< 100 μm) sólidas o líquidas, presentes en suspensión en la atmósfera, siendo las inferiores a 10 μm (PM₁₀) las más críticas, dado que pueden ser fácilmente inhaladas, con una potencial afección a la salud. Es, sin duda, uno de los factores a tener en consideración en la industria de fundición, generado en cada una de las fases del proceso, comenzando por el almacenamiento y transporte de materias primas, y terminando en el área de acabados de las piezas.

Más allá de los controles de emisión que exige la Autorización Ambiental Integrada (AAI), desde IK4-AZTERLAN se llevan a cabo avanzados proyectos de investigación y estudios de contaminación ambiental, con objeto de identificar las principales fuentes emisoras y establecer actuaciones de mejora que permitan la minimización de su impacto. 

La metodología a seguir varía dependiendo del tipo de estudio a realizar (inmisión, control de emisiones o calidad ambiental en planta), pero todos ellos comienzan con campañas de muestreo, para después caracterizar el correspondiente material particulado.

 

La utilización de técnicas analíticas avanzadas como base para la caracterización de estas muestras, llega a proporcionar una información determinante sobre la tipología y cercanía de las fuentes emisoras.

La espectroscopía de masas con Plasma Acoplado por Inducción (ICP-MS) permite realizar un análisis tanto cualitativo como cuantitativo en los rangos de tamaño en los que se ha realizado el muestreo (PM₁₀, PM_2,5 y PM₁), con unos límites de detección a nivel de ppb-ppt, lo que le hace especialmente interesante para analizar los elementos traza y metales pesados que se recogen en este tipo de estudios.

La asociación de metales pesados con los diferentes rangos de partícula, aporta una información valiosa que ayuda a identificar las fuentes de emisión.

La Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) es a su vez una herramienta importante para caracterizar las partículas individuales a muy alta resolución. Asimismo, permite obtener espectros de composición de los componentes de la muestra. Las diferencias en la composición química de las partículas hacen que aquellas que presenten mayor peso atómico (metales pesados en general) se visualicen más claras y brillantes que el resto.

Además del tamaño y forma de las partículas, la morfología proporciona información sobre la edad (o, en otros términos, cercanía de la emisión) y en algunos casos incluso ayuda a identificar los procesos que lo generan, así como su temperatura de síntesis.

La identificación de metales traza en la fracción fina se utiliza para realizar un mapeo de fuentes.

A continuación se detallan algunas imágenes de material particulado procedentes de procesos de transformación metal-mecánica.