Por Juan J. Caprari* Los problemas de contaminación tienen origen en los conceptos de formulación manejados actualmente, que tienden a lograr un buen comportamiento en servicio y una buena ecuación económica para el proveedor del producto. De ello se infiere la gran importancia que tiene una adecuada selección de las materias primas a fin de reducir la emisión de compuestos orgánicos volátiles (VOCs) responsables, en parte, del deterioro observado en las distintas capas de la atmósfera.
Definiciones
¿Qué se define como Compuesto Orgánico Volátil y cuáles son sus principales fuentes de emisión?. Después de la aplicación, una pintura se transforma en una película sólida que recubre la superficie a proteger y que está compuesta por resinas, plastificantes, pigmentos, extendedores inertes, cargas, aditivos y secantes. Algunos de estos componentes quedan retenidos durante toda la vida útil del recubrimiento mientras que otros se van eliminando gradualmente.
Durante el proceso de formación de la película se produce la emisión de gran cantidad de componentes orgánicos volátiles tales como tolueno, benceno, xileno, cloruro de metileno, tricloroetano, etc. Según las normas ASTM se considera compuesto orgánico volátil (VOC) a todo aquel disolvente hidrocarbonado emitido que es susceptible de participar en reacciones fotoquímicas atmosféricas, produciendo lo que se conoce con el nombre de “smog” fotoquímico. Los niveles de VOC se expresan en gramos de disolventes por litro de pintura, y es posible calcularlos mediante la expresión:
donde:
A = Densidad de la pintura (g.1-1).
B = Contenido de volátiles en peso (incluida el agua) en la pintura (g).
C = Contenido de agua en peso en la pintura (g).
D = Contenido de disolventes excluidos en la pintura (g).
Dw = Densidad del agua (g.1-1). 193
Dex, = Densidad de los disolventes excluidos (g.1-1).
Se entiende por disolventes excluidos (D) los que participan de la fórmula pero son ecológicamente inactivos, razón por la cual es necesario descontarlos junto con el contenido de agua de la formulación.
Cuando se expresa que el contenido de VOCs en una laca convencional es de 720g.1-1 equivale a decir que cuando un litro de laca se aplica sobre una superficie, 720g de VOCs se evaporan y contribuyen a la polución atmosférica. Esta sola mención podría parecer en principio de escasa relevancia; sin embargo, en 1991 Munn estimaba que en el área de Los Angeles, California, se emitían 360 toneladas por día de disolventes hidrocarbonados debido solamente a la actividad de la industria de la pintura y a su utilización con fines decorativos o protectores.
Es tal la importancia asignada a este factor que en los países desarrollados se han tomado medidas cuya rigurosidad aumenta permanentemente. Después de muchos años de estudio, en función de los resultados obtenidos en numerosas determinaciones y de la composición de los disolventes utilizados y comercializados en el área, las comisiones de regulación de New York y New Jersey han determinado los límites VOCs para los diferentes revestimientos empleados en el pintado y mantenimiento arquitectónico de ambas ciudades (Tabla 7.1).
Las diferencias que se aprecian en las distintas regulaciones se deben a los diversos criterios adoptados por los responsables de la especificación aunque la tendencia es que dichos valores sean más restrictivos y se tomen en “boca de lata”. Esta posición es razonable dado que el límite VOC establece los valores máximos permitidos en el producto pero no toma en cuenta las posteriores operaciones de ajuste de viscosidad que difieren según el método de aplicación empleado. Fundamentalmente se trata de mantener dichos valores en los mínimos permitidos incluyendo la dilución.
Así los VOCs mencionados en la Tabla 7.1, con variaciones entre 450-680 para New York y 350-600 para New Jersey, se reducen en las especificaciones militares (MIL) a valores límite entre 144 y 420g.1-1 (Tabla 7.2). En la Tabla 7.3 se indican nuevos materiales definidos como peligrosos (año 1990).
Contaminación sobre el ecosistema
En un simposio realizado en marzo de 1994 entre expertos de marketing de diferentes compañías de la Comunidad Económica Europea, Sykes propuso a la Comisión Europea de Protección del Medio Ambiente una disminución de los VOCs para pinturas al agua de uso arquitectónico, partiendo de los valores de 1992 con un punto de referencia en 1996 y el final en el año 2000 (Tabla 7.4).
Los límites están basados en la comprobación de los efectos ecológicos producidos por la emisión de contaminantes que, además de lo expresado en la definición ASTM mencionada, alteran otros mecanismos naturales al verificarse una disminución de espesor y de extensión de la capa de ozono, un aumento del efecto invernadero, la producción de lluvias ácidas y el deterioro de las fuentes de agua (subterránea, de lagos, ríos y arroyos), lo que afecta la flora y la fauna.
Producción de “smog” fotoquímico
El “smog” fotoquímico es el principal fenómeno donde los disolventes hidrocarbonados empleados tienen gran influencia. Se desarrolla en la baja atmósfera y su composición depende fundamentalmente de la emisión de óxidos de nitrógeno generados por la actividad humana. Un estudio realizado en el año 1995 sobre las fuentes de producción de nitrógeno en la ciudad de París (Figura 7.1), permitió determinar que el 73,5% correspondía a emisiones de automóviles, autobuses, camiones livianos, etc., el 6,1% a las estaciones generadoras de energía eléctrica, el 12,2% a la actividad residencial y servicios auxiliares menores o de tercer orden (tintorerías, panaderías, lavaderos) y el 8,2% a la actividad industrial, donde se encuentra incluida la industria de la pintura en todos sus aspectos.
En presencia de luz ultravioleta e hidrocarburos, el óxido de nitrógeno reacciona según se indica en la Figura 7.2. Todos los productos de reacción son compuestos susceptibles de producir irritaciones agudas en ojos, sistema respiratorio o reacciones alérgicas de mayor o menor magnitud, en especial por un aumento de la concentración de ozono.
A la presencia de hidrocarburos debida a la mala combustión de motores y evaporación de combustibles en estaciones de servicios, se suma la evaporación de disolventes utilizados en operaciones de limpieza y los emitidos durante la formación de la película en la operación de pintado, manteniendo constante la alta concentración de ozono en una región atmosférica donde naturalmente no existe y donde participa cíclicamente en otras reacciones y en su propia regeneración.
Una alta concentración de ozono en zonas bajas de la atmósfera es perjudicial ya que afecta la salud del ser humano, mientras que en la atmósfera superior provoca el deterioro de la capa de ozono. De esta manera se afecta en la atmósfera, mientras que su destrucción en la capa superior anula el efecto regulador de la intensidad de radiación UV que llega a la superficie terrestre.
El problema es particularmente importante en aquellas zonas donde, por la ubicación geográfica, los altos niveles de radiación UV, el poco viento y las altas temperaturas, se produce una inversión atmosférica evitando que los contaminantes escapen rápidamente de la zona donde se originan. Aún cuando los períodos críticos tienen lugar en lapsos relativamente cortos, la velocidad de reacción de los hidrocarburos es el factor más importante en el aumento de la concentración de sustancias irritantes.
Por ello, una adecuada elección de la mezcla disolvente contribuye no sólo a lograr una película final de buenas características y resistencia sino también a evitar los daños que se podrían causar al ecosistema. En este sentido, los disolventes de estructura alifáticos son de menor agresividad que los aromáticos.
* Cidepint (Centro de Investigación y Desarrollo en Tecnología en Pinturas.
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