Ensayo del equipo AiroCide y su capacidad de eliminar contaminantes del aire. Efectos secundarios Pruebas realizadas en el Departamento de Ingeniería Química y Ambiental, por el grupo Química del Medio Ambiente de la UPCT.

Cartagena, 17 de octubre de 2006 Introducción El presente estudio se realizó para determinar la capacidad depuradora del equipo comercial AiroCide basado en la fotocatálisis mediante TiO2 y radiación ultravioleta. Cada vez existen más datos acerca de los peligros que acarrea la contaminación de ambientes interiores. Se estima que permanecemos más del 90% de nuestro tiempo en ambientes interiores, ya sea en el trabajo o en el hogar. Por otro lado, en la conservación de alimentos en cámaras frigoríficas existen determinados compuestos químicos, que aceleran los procesos de degradación de los alimentos, sirva como ejemplo el etileno y la senescencia, o maduración acelerada, de los frutos climatéricos. Estos ejemplos ilustran la necesidad de mantener los ambientes interiores con una calidad adecuada. Existen diversas tecnologías que permiten reducir la concentración de contaminantes en el aire interior, ozono, permanganato o carbón activo. Todos ellos llevan en el mercado mucho tiempo y hay múltiples empresas dedicadas a su comercialización. Sin embargo, no hay una de estas técnicas que se haya implantado de forma clara. Desde el punto de vista práctico es un dato significativo pues indica que hay un hueco por llenar. En este trabajo se van a presentar los resultados obtenidos en una serie de análisis de eliminación de α-pineno mediante el AiroCide en una cámara de muestreo construida para este estudio. El α-pineno es un monoterpeno muy frecuente, que está presente de forma natural en la composición de la mayoría de los olores de los frutos y de la madera; y se emplea como desodorante por su agradable olor a pino, y se encuentra en la mayoría de los limpiadores y desodorantes de uso cotidiano. Su fórmula química es C10H16, y su estructura aparece en la figura 1.

Figura 1.- Estructura del α-pineno

Objetivos Los objetivos de este trabajo son: 1.- Determinar la capacidad de eliminar contaminantes orgánicos (COV) del aire, especialmente α-pineno. 2.- La evolución temporal de la concentración de dichos contaminantes y 3.- La ausencia de efectos secundarios, en forma de compuestos indeseables formados durante el proceso de depuración.

Materiales y métodos Para la realización del trabajo se construyó una cámara de muestreo de 500 litros de volumen en la que se introdujo el equipo AiroCide. Mediante dos válvulas instaladas en la cámara se tiene acceso al interior de la cámara, lo que permite inyectar un contaminante y obtener muestras del interior de la misma. Para la medida del α-pineno se utilizaron trampas adsorbentes de carbón activo, que posteriormente se analizaron empleando un sistema de cromatografía de gases y espectrometría de masas con desorción térmica (GCMS-ATD, Perkin Elmer ATD 400, AutoSystem XL y TurboMass Gold). La secuencia de muestreo fue: Una primera muestra antes de encender el AiroCide para conocer el nivel de fondo de α-pineno en el interior de la cámara de muestreo, posteriormente se conectó el AiroCide y se tomaron muestras tras 0.5, 1, 2, 3, 7 y 72 horas respectivamente. Siendo analizadas inmediatamente tras su obtención para evitar pérdidas o contaminaciones cruzadas. Resultados Los resultados obtenidos se reflejan en las gráficas 2 y 3. La gráfica 2 muestra la evolución de la concentración de α-pineno en relación con los valores obtenidos en el muestreo inicial antes de conectar el AiroCide, la tabla 1 recoge los valores de las concentraciones de α-pineno en las 7 muestras. La gráfica 3 muestra los cromatogramas obtenidos para las 7 muestras analizadas.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Antes 30 min 1 hora 2 horas 3 horas 7 horas 72 horas

Tiempo transcurrido tras encender el AiroCide

Alfa-pineno

Alfa-pineno

Figura 2.- Evolución de las concentraciones de α-pineno.

Muestra Conc % Antes 1 30 min 0.98 1 hora 0.94 2 horas 0.72 3 horas 0.57 7 horas 0.31 3 dias 0.01

Tabla 1.- Concentración de α-pineno en % de la concentración encontrada antes de la

conexión del AiroCide

, 13-Oct-2006 + 14:00:15A89587 antes airocide

3.55 5.55 7.55 9.55 11.55 13.55 15.55 17.55 19.55Time0

100

%

10132006 airocidebox 01 1: Scan EI+ TIC

5.79e99.22

7.055.29 6.38 10.729.97 15.19 17.44

, 13-Oct-2006 + 14:45:06A89353 media hora airocide

3.55 5.55 7.55 9.55 11.55 13.55 15.55 17.55 19.55Time0

100

%

10132006 airocidebox 02 1: Scan EI+ TIC

5.79e99.23

7.075.29 6.40 10.73 15.19 17.44

, 13-Oct-2006 + 15:30:02A89104 una hora airocide

3.55 5.55 7.55 9.55 11.55 13.55 15.55 17.55 19.55Time0

100

%

10132006 airocidebox 03 1: Scan EI+ TIC

5.79e99.23

7.075.31 6.40 10.73 15.19 17.44

, 13-Oct-2006 + 16:14:55A8A86454 dos horas airocide

3.55 5.55 7.55 9.55 11.55 13.55 15.55 17.55 19.55Time0

100

%

10132006 airocidebox 04 1: Scan EI+ TIC

5.79e99.22

7.075.292.47

3.84 20.7510.72 15.18 17.44

, 13-Oct-2006 + 16:59:51A88905 tres horas airocide

3.55 5.55 7.55 9.55 11.55 13.55 15.55 17.55 19.55Time0

100

%

10132006 airocidebox 05 1: Scan EI+ TIC

5.79e99.23

7.075.312.47

3.82 10.73 15.19 17.44

, 13-Oct-2006 + 18:05:06A89104 7 horas airocide

3.55 5.55 7.55 9.55 11.55 13.55 15.55 17.55 19.55Time0

100

%

10132006 airocidebox 06 1: Scan EI+ TIC

5.79e9

9.227.075.292.47

3.62 15.1910.72 17.44

A86454 72 horas AiroCide , 16-Oct-2006 + 13:30:56

3.55 5.55 7.55 9.55 11.55 13.55 15.55 17.55 19.55Time0

100

%

10162006 airocidebox 02 1: Scan EI+ TIC

5.79e9

17.4415.18

Figura 3.- Cromatogramas de las muestras obtenidas de la cámara de muestreo en la que se observan los distintos picos correspondientes a los compuestos presentes. El α-pineno es el pico principal con un tiempo de retención de 9.22 minutos. Discusión Los resultados expuestos anteriormente corroboran los objetivos del presente estudio. En primer lugar la gráfica 2 muestra la reducción en la concentración de α-pineno, desde el comienzo del estudio. A las 3 horas se ha reducido al 57%. Tras 7 horas la concentración inicial se ha reducido al 31%, y tras 72 horas la concentración de α-pineno es despreciable.

Los mismos resultados se observan en los cromatogramas de la figura 3. Sin embargo esta representación requiere cierto grado de entrenamiento. Pero para el objetivo 3, la ausencia de compuestos secundarios como consecuencia del proceso de depuración se ve claramente en esta gráfica. Es necesario volver a la molécula de α-pineno (C10H16) y entender que quiere decir depurar. En este caso el proceso de fotocatálisis es una oxidación cuyo resultado final es CO2 y H2O. Para que eso ocurra es necesario oxidar todos y cada uno de los átomos de carbono de la molécula de α-pineno, un total de 10. Es decir, al menos hacen falta 10 reacciones sucesivas para completar el proceso. Es fácil pensar que en el proceso, que se desarrolla en el interior del AiroCide, no necesariamente se complete la oxidación hasta CO2 y H2O. Precisamente eso es lo que llamamos efectos secundarios, es decir, que se formen compuestos intermedios de las reacciones de oxidación que puedan ser igual o más perjudiciales que el propio contaminante inicial. La figura 3 demuestra que ese fenómeno no ocurre. Si miramos la serie de cromatogramas vemos que además de haber una disminución gradual en la altura de los diferentes picos, especialmente el que se encuentra a 9.22 min (α-pineno), observamos que, a medida que avanzamos en las muestras y el AiroCide lleva más tiempo conectado, el número de picos que aparecen en los cromatogramas disminuye también. Esto es importante pues si para convertir el α-pineno en CO2 y H2O hemos completado al menos 10 reacciones, quiere decir que ninguno de los compuestos intermedios generados en la serie de reacciones ha escapado del interior del AiroCide, pues si hubiera escapado alguno de los picos existentes habría crecido, o aparecerían picos nuevos. Por lo que se comprueba que no hay formación de compuestos indeseables durante el proceso de depuración. Conclusiones El AiroCide ha demostrado su capacidad para eliminar un contaminante frecuente el las atmósferas interiores como es el α-pineno. Por una parte reduce la concentración de los contaminantes presentes, y lo que es más importante, no libera compuestos secundarios resultantes de las reacciones de oxidación que ocurren en su interior. Esta característica lo hace interesante para su utilización en alimentación, cámaras frigoríficas, cuarta gama, tratamiento de alergias, quirófanos o lugares donde sea necesaria la presencia de personas y que tengan problemas de contaminación.