Donde la contaminación llega a la carretera: el creciente peligro de las llantas de caucho para el medio ambiente

Por muy omnipresentes que sean los neumáticos de goma por los muchos beneficios prácticos que ofrecen a los automóviles, camiones y otros vehículos, tienen una vida útil limitada. Con el tiempo, la parte del neumático que está en contacto con la superficie de la carretera se desgasta, hasta que es necesario reemplazar el neumático. Quizás, como era de esperar, el material que se desgasta no desaparece mágicamente, sino que termina en el medio ambiente.

Debido a los materiales utilizados para fabricar neumáticos, este material de desecho se cuenta como microplástico, que es un contaminante ambiental conocido. Además, recientemente se descubrió que un aditivo que se encuentra comúnmente en los neumáticos, llamado 6PPD, es altamente tóxico para ciertos tipos de peces y otras especies marinas.

También hay indicios de que estas diminutas piezas de caucho desgastado contribuyen a la PM.2.5 Cierta cosa. Este tamaño de partícula es lo suficientemente pequeño como para penetrar profundamente en los pulmones de los humanos y otros animales, donde pueden causar problemas de salud y empeorar la EPOC y condiciones similares. Estos hallazgos plantean muchas preguntas sobre el uso que hacemos de los neumáticos, junto con la pregunta de si los vehículos eléctricos podrían exacerbar aún más este problema.

mucho polvo

Fuente (herramientas y costes): S. Primpke et al.  aplicación  Espectrosc.  74, 1012-1047 (2020).
Fuente: S. Primpke et al. aplicación Espectrosc. 74, 1012-1047 (2020).

La pregunta obvia que surge ante esta pregunta es de cuánto material estamos hablando. Kole et al. (2017) publicó un estudio que responde a esta misma pregunta utilizando una colección de datos estadísticos y extrapolaciones informadas. Su estimación se reduce a entre 0,23 y 4,7 kg/año, con un promedio mundial de 0,81 kg/año/cápita. La contribución estimada de los neumáticos a los microplásticos que acaban en los océanos anualmente sería del 5-10 %.

Quizás lo más significativo de estos números es que significa que las partículas (PM2.5) la contaminación causada por el desgaste de los neumáticos es significativamente mayor que la contaminación producida por los tubos de escape de los vehículos con motor de combustión interna (ICE). Después de una década de regular los gases de escape de los motores de combustión interna, parece que ahora es el momento de buscar otras fuentes de este tipo de contaminación. Sobre todo porque este tipo de material particulado no es de los que desaparecerán cuando los vehículos cambien de ICE a motores de batería y eléctricos, ya que estos últimos seguirán teniendo neumáticos.

El elefante colocado de manera inconveniente en la habitación que complica aún más este asunto es el hecho de que los BEV tienden a pesar más que los autos impulsados ​​por hielo debido al peso de la batería. Esto puede provocar un desgaste más rápido de los neumáticos BEV y la creación de más microplásticos. Queda por ver si esto resultará ser un problema, ya que también se deben considerar factores como el estilo de conducción y el uso del frenado regenerativo.

Dado que los microplásticos, partículas de menos de 5 mm de longitud, se encuentran prácticamente en todas partes en la Tierra hoy en día, incluso en nuestra propia sangre, surge la desagradable pregunta de qué tan dañinos son. Esta parece una pregunta válida teniendo en cuenta que una de las propiedades de estos plásticos es que tardan mucho en degradarse. Si permanecen tanto tiempo, entonces seguramente no interactúan con los ecosistemas y el interior de nuestros cuerpos ni los dañan.

Como señaló

Aunque actualmente no hay evidencia que respalde la teoría de que los microplásticos y los nanoplásticos son activamente dañinos para la salud humana, excepto el PM2.5 contaminación, hay indicios de que, al menos en el caso del desgaste de los neumáticos, los aditivos que se escapan de los fragmentos al medio ambiente pueden causar daños graves.

Más que goma

Los neumáticos son construcciones bastante complejas. En lugar de solo caucho natural vulcanizado de forma extraña, su producción implica una combinación de caucho natural y sintético, junto con negro de humo, sílice y una gama de antioxidantes y antiozonizantes, los dos últimos sirven para hacer que el caucho sea más resistente a los rayos UV y al ozono. exposición.

Aproximadamente la mitad de la masa del caucho es negro de humo, que es una forma paracristalina de carbono. Hay pruebas limitadas (grupo 2B) de que la exposición al negro de humo puede ser cancerígena y, en niveles bajos, parece ser perjudicial para la salud pública. El caucho sintético de los neumáticos suele ser caucho de estireno-butadieno (SBR), que proporciona propiedades comparables al caucho natural cuando se protege con aditivos, el más común de los cuales es 6PPD (C18H24norte2), que actúa tanto como antioxidante como antiozonante.

Relaciones entre el tiempo de exposición, la concentración de exposición y la supervivencia en (A) trucha marrón y (B) trucha arcoíris durante exposiciones de 24 y 96 horas, respectivamente.  Las concentraciones letales medianas después de 24 y 96 horas de exposición se interpolaron para ambas especies usando (C) regresión logística de dos parámetros y (D) en comparación con las de otras especies previamente estudiadas.  Todas las concentraciones se basan en concentraciones medidas.  (Brinkmann et al., 2022)
Relaciones entre el tiempo de exposición, la concentración de exposición y la supervivencia de (A) la trucha marrón y (B) la trucha arcoíris durante la exposición
con una duración de 24 o 96 horas. Las concentraciones letales medianas después de 24 y 96 horas de exposición se interpolaron para ambas especies usando (C) dos
regresión logística de parámetros y (D) comparados con los de otras especies previamente estudiadas. Todas las concentraciones se basan en valores medidos
concentraciones (Brinkmann et al., 2022)

Investigaciones recientes (Tian et al. (2020), Brinkmann et al. (2022)) han demostrado que este aditivo 6PPD, de uso muy común, es muy tóxico para especies marinas como el salmón coho (Oncorhynchus kisutch) con CL50 (concentración letal media) de < 0,8 μg/L. La toxicidad ocurre cuando la molécula de 6PPD reacciona con el ozono para formar la forma de quinona (6PPD-quinona). Varios estudios ahora han intentado determinar qué especies marinas son más sensibles a esta sustancia 6PPD-quinona, con Brinkmann et al. encontrar que la trucha arcoíris (LC50 0,59 μg/L) y trucha marrón (LC50 1 μg/L) también son muy sensibles.

Para esas especies sensibles, los síntomas que se muestran después de la exposición a 6PPD-quinona en concentraciones suficientes incluyen aumento de la ventilación, jadeo, espirales y pérdida del equilibrio. Eventualmente, las especies de peces sensibles en estos estudios sucumbirían y morirían. Como señalaron Brinkmann et al., la 6PPD-quinona se encuentra en concentraciones significativas en aguas pluviales y en aguas superficiales a lo largo de la costa oeste de EE. UU. en concentraciones ≤ 19 μg/L. Esto en realidad significa que estas aguas son mortales para al menos un cierto número de especies que son de importancia ecológica, económica y cultural en esta área.

arreglando el desorden

Aunque las implicaciones ambientales, ecológicas y de salud de los microplásticos todavía se debaten acaloradamente hoy en día, es difícil discutir con los impactos bien documentados de PM en la salud.2.5 partículas, sin mencionar la 6PPD-quinona en especies marinas. El impacto del desgaste de los neumáticos en la salud humana será más visible en la aparición y gravedad de la EPOC y condiciones similares cerca de las carreteras y áreas similares donde se produce un desgaste significativo de los neumáticos.

Sin embargo, para las especies marinas, las implicaciones para la salud parecen considerablemente más sombrías. Mientras que algunas especies de peces parecen no sentirse impresionadas incluso por los niveles de saturación total de 6PPD-quinona, para muchas otras incluso las concentraciones bastante bajas parecen invariablemente letales. Dado que muchas de estas especies sensibles son de interés comercial, existe un riesgo real de que la creciente presencia de esta molécula en el medio marino las lleve a la extinción o al menos imposibilite su explotación comercial.

Desafortunadamente, como lo señaló la Asociación de Fabricantes de Neumáticos de EE. UU. (USTMA), no existe una alternativa conocida al 6PPD que pueda reemplazar fácilmente este aditivo para neumáticos. Mientras tanto, se están investigando métodos de mitigación y se insta a los conductores a mantener la presión adecuada en los neumáticos para reducir el desgaste de los neumáticos. Esperamos encontrar pronto un reemplazo para 6PPD que resuelva el problema de toxicidad.

En cuanto al tema de los microplásticos, es un problema que lamentablemente se extiende mucho más allá de los neumáticos. Sin embargo, hay intentos ambiciosos de capturar las partículas de desgaste de los neumáticos en su origen, utilizando un método de captura electrostático o filtración de aire conectado directamente cerca del neumático. Si tiene éxito, esto podría incluso ayudar a aliviar el problema de 6PPD, aunque aparentemente no todas las partículas de neumáticos desgastados se capturan tan fácilmente, como muestran las huellas de los neumáticos en cada tramo de asfalto.

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