¿Dónde se producen las dioxinas?

2004/10/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Algo confuso. Aparentemente es la única sustancia, como el amoniaco o el ácido sulfúrico, pero la dioxina no es el nombre de una sola molécula. Cuando se habla de dioxinas se habla de una familia de sustancias.

Además, dentro de esta familia hay dos grupos: las dibenzo-p-dioxinas policloradas y las dibenzofuranas policloradas. Por ello, en ocasiones, en lugar de mencionar sólo las dioxinas, se habla de dioxinas y furanos. Y a través de esos nombres representan a una familia muy extensa. En total, 210 moléculas se incluyen en este grupo de dioxinas, con efectos sanitarios muy diferentes. Algunos no causan daño, otros son productos muy peligrosos y preocupados, sobre todo porque las dosis muy pequeñas son suficientes para causar el daño.

Estas moléculas no se disuelven en el agua, por lo que en los tejidos vivos se acumulan en las grasas, es decir, se necesitan unos siete años para eliminar la mitad de la cantidad de dioxina corporal. Las dioxinas también se acumulan en el suelo, plantas, etc. Sin embargo, la única fuente de dioxinas no son las incineradoras, lo que hay que tener en cuenta en la cuestión.

Aunque son muchas, las dioxinas son muy difíciles de detectar en la atmósfera. Por un lado, las concentraciones son muy bajas y requieren necesariamente métodos de precisión que los químicos deben realizar en cámaras limpias para evitar la contaminación de muestras con otras moléculas.

Normalmente se ha utilizado cromatografía de captura de electrones, pero se trata de una técnica bastante compleja, por lo que actualmente muchos químicos detectan dioxinas mediante espectroscopía de masas de gran precisión. Por otra parte, se trata de compuestos altamente tóxicos, por lo que los patrones utilizados en los análisis también son tóxicos. Por ello, además de un análisis difícil, requiere muchas medidas de seguridad.

Donde quieras

El hombre no utiliza las dioxinas para nada, es decir, no son moléculas sintetizadas intencionadamente, sino productos laterales de diferentes procesos. Se generan en cualquier combustión de materia orgánica, en cantidades muy pequeñas pero que se forman. En definitiva, son moléculas orgánicas que contienen átomos de cloro, lo que significa que las moléculas basadas en átomos de carbono se forman siempre que se queman juntas los átomos de cloro.

Es lo que ocurre, entre otras cosas, en la naturaleza. Cuando se quema un bosque, se consume mucha materia orgánica y los átomos de cloro siempre están implicados. Lo mismo ocurre en las erupciones volcánicas, que siempre detectan dioxinas en la atmósfera en los análisis posteriores a la erupción. No hay duda de que son moléculas que genera la naturaleza, por lo que en los informes relacionados con las dioxinas siempre se mencionan estas dos fuentes. Sin embargo, las cantidades generadas por la naturaleza no son las mismas que las generadas por el hombre.

Existen numerosas fuentes de dioxinas por acción humana. Se trata de una de las principales fuentes industriales, emitidas por la industria del cemento, el papel, el metal, los polímeros y los que utilizan la madera y el carbón como combustible. También emite incineraciones de basuras y, al margen de la industria, destacan los motores diesel y los fuegos domésticos

Pero, además de todo esto, hay que tener en cuenta otras combustión, como el propio tabaco. La cantidad de dioxina que genera la quema de un cigarro no es elevada, aunque entra directamente en la vía aérea de una persona. Desde el punto de vista de la salud, es mucho más peligroso que el que genera la chimenea de una industria, ya que la concentración de dioxinas que el fumador introduce junto a la respiración es muy elevada, muy superior a la concentración atmosférica.

Análisis

Muchas fuentes, con el consiguiente riesgo de dioxinas. Sin embargo, ¿qué fuente emite más dioxinas a la atmósfera? Si los contaminantes son peligrosos y tienen tanta incidencia en la salud, ¿cuáles son las fuentes que más nos preocupan?

Para ello han realizado numerosos estudios. En Estados Unidos, por ejemplo, invirtieron mucho dinero en la segunda mitad de los 80 para responder a esta pregunta. Por encargo de la EPA (Environmental Protection Agency) se realizaron numerosos análisis, se identificaron las fuentes y se concluyó que la principal fuente de dioxinas era la incineración de la basura. Además, con cualquier otra fuente existía una gran diferencia, siendo la incineración responsable del 71% de las dioxinas nocivas.

Hace tiempo que se llevó a cabo esta investigación, y durante ese tiempo se han mejorado mucho las incineradoras. Como consecuencia, se ha reducido considerablemente la proporción de dioxinas generadas por la incineración. No obstante, en los informes publicados por la EPA se señala que la incineración sigue siendo la principal fuente de dioxinas peligrosas.

Cuestiones de temperatura

Desde el punto de vista químico, existe un rango de temperaturas para la formación de dioxinas. Normalmente, la mayor parte de las dioxinas se producen cuando el proceso de combustión se produce en 700 C. No obstante, en la mayoría de los casos, el medio químico está formado por metales que actúan como catalizadores.

No todos los metales catalizan la reacción, por ejemplo, han demostrado que el aluminio no facilita la reacción. Desgraciadamente, los metales que catalizan bien la reacción son habituales en las basuras: cuando hay hierro y sobre todo cobre, las dioxinas se forman a temperaturas mucho más bajas. Con el cobre 400 C son suficientes para producir dioxinas.

Por ello, los cables eléctricos contienen las materias primas idóneas para la producción de dioxinas: por un lado, el aislante es un polímero que contiene cloro, el PVC, y por otro, el propio cable es un hilo de cobre. Esto significa que el riesgo de dioxinas se encuentra en un rango de temperaturas muy amplio.

Por ello, se supera al menos el 850 C y en algunos casos el 1.100 C. Las dioxinas se deshacen a estas temperaturas, pero el problema no termina, los gases que se obtienen deben enfriarse y al enfriarse se vuelven a formar las dioxinas.

Otros factores

Al quemar la materia orgánica es muy difícil controlar bien la temperatura de la combustión y los productos resultantes. La tecnología más avanzada tampoco puede evitar la generación de compuestos tóxicos, por lo que es necesario añadir otros recursos para su tratamiento. Además, la temperatura no es el único factor a controlar.

La EPA ha realizado grandes esfuerzos para reducir las emisiones de dioxinas de las incineradoras. De hecho, los expertos de la organización proponían controlar tres factores de la combustión: la temperatura, el tiempo de combustión y los remolinos que que se generan en el proceso.

Esto quiere decir que con la modificación de estos tres factores se realizaron muchos experimentos y se identificaron las condiciones que proporcionaban la mejor proporción de dioxinas tóxicas y no tóxicas. Según los informes publicados por la EPA, el vertido de dioxinas no ha concluido, ni mucho menos, pero los resultados han sido satisfactorios.

El problema nunca se solucionará del todo. Pero el objetivo es que al menos la cantidad de sustancias peligrosas sea aceptable. Y no sólo eso, es imprescindible conocer bien el daño que estas sustancias pueden causar a la salud.

17 de 210 moléculas tóxicas

Dentro del grupo de las dioxinas hay muchas sustancias, algunas tóxicas y otras no.

En realidad son dos familias moleculares, las dibenzo-p-dioxinas policloradas y las dibenzofuranas policloradas (dioxinas y furanos). Muchas veces se expresan mediante abreviaturas PCDD y PCDF.

En definitiva, la diferencia entre estas dos familias es sólo un átomo de oxígeno, pero la fluctuación de un mismo átomo provoca muchos cambios en las estructuras y características de las moléculas.

Por eso no son dos moléculas, sino dos familias. En función de los hidrógenos y cloro de cada molécula, existen numerosas combinaciones posibles en los grupos de las dioxinas 75 y 135 y furanos respectivamente.

Las estructuras básicas de estas familias son:

Donde está escrito X puede haber un átomo de hidrógeno o cloro.

En total son 210 moléculas, de las que sólo 17 son tóxicas. Por ejemplo, al quemar una chuleta se producen muchas dioxinas, pero es muy difícil que una de estas diecisiete se produzca en cantidad suficiente como para ser peligrosa.

Los químicos indican mediante números dónde está el átomo de cloro en cada molécula. Por ejemplo, el más conocido y tóxico de los 210 es el 2,3,7,8-PCDD:

Tiene cuatro átomos de cloro en las posiciones 2, 3, 7 y 8. Según los estudios, es imprescindible que los átomos de cloro estén en esas posiciones para ser tóxicos. Todos los tóxicos contienen al menos cuatro átomos de cloro en esas posiciones.

Medida de toxicidad

Normalmente se utiliza el método TEQ ( Toxic Equivalent Quantity ) para expresar la toxicidad de las dioxinas. La idea es sencilla, en lugar de informar de la masa de dioxinas, el resultado indica la toxicidad asociada a dicha masa.

No todas las dioxinas son tóxicas y no todas las tóxicas tienen el mismo efecto. Tras numerosos estudios, los científicos han atribuido a estos diecisiete factores de toxicidad de cero en uno. El factor más tóxico es 1 y el menos tóxico es 0.

Por lo tanto, el método TEQ indica el número de dioxinas presentes, pero la cantidad de cada molécula corregida por el factor correspondiente. Así, diez moléculas con un factor 0,1 y una única con factor 1 tendrán la misma toxicidad.

No sólo dioxinas

Los ecologistas realizan campañas contra procesos e instalaciones que emiten dioxinas y furanos. Sin embargo, estas moléculas no son los únicos productos que se producen en la combustión, ni tampoco los únicos que pueden tener toxicidad. La quema de materia orgánica genera y destruye miles de compuestos.

Al quemar la basura, además, se generan muchos otros compuestos. Por un lado se generan gases (ácido clorhídrico, fluorhídrico bromhídrico, anhídrido sulfuroso y óxidos de nitrógeno), muchos de los cuales producen acidez al unirse al agua.

Por otro lado, compuestos orgánicos aromáticos simples, policíclicos y organoclorados. Muchas de ellas son menos tóxicas que las dioxinas, pero se producen en concentraciones mayores que ellas.

Cloro y anillos aromáticos Los ecologistas preguntarán por los principales productos contaminantes y hablarán sobre los organoclorados. No sólo de ellas, sino que ocupan un lugar importante en la lista. Entre ellos se incluirán PCB, dioxinas y furanos. Todos ellos contienen átomos de cloro unidos a anillos aromáticos. Y eso genera toxicidad. Existen otras sustancias tóxicas con anillos aromáticos, pero menos tóxicas que las organocloradas. De hecho, la "contribución" de los átomos de cloro dificulta la degradación de la molécula al atraer los electrones del anillo aromático. Además, en la mayoría de los casos el cuerpo elimina sustancias a través del agua (sudor, orina, etc.), pero los PCB, dioxinas y furanos no se disuelven en el agua, lo que significa que se acumulan en el organismo.