Los científicos ambientales dirigidos por el Virginia Tech College of Science han descubierto que la quema de carbón produce partículas increíblemente pequeñas de una forma muy inusual de óxido de titanio.

Cuando se inhala, estas nanopartículas pueden ingresar a los pulmones y potencialmente al torrente sanguíneo.

Las partículas, conocidas como nanopartículas de subóxido de titanio, se producen involuntariamente a medida que se quema el carbón. creando estas partículas más pequeñas, tan pequeño como 100 millonésimas de metro, dijo el equipo dirigido por Virginia Tech. Cuando las partículas se introducen en el aire, a menos que sean capturadas por trampas de partículas de alta tecnología, pueden flotar lejos de las pilas de las centrales eléctricas y viajar en las corrientes de aire a nivel local. regionalmente, e incluso a nivel mundial.

Como ejemplo de esto, estas nanopartículas se encontraron en las calles de la ciudad, aceras, y en agua estancada en Shanghai, Porcelana.

Los hallazgos se publican en el último número de Comunicaciones de la naturaleza bajo el líder del equipo Michael F. Hochella Jr., Profesor Distinguido de Geociencias de la Universidad de la Facultad de Ciencias, y Yi Yang, profesor de la Universidad Normal del Este de China en Shanghai. Otros participantes del estudio incluyen la Universidad de Duke, la Universidad de Kentucky, y Laurentian University en Canadá.

"El problema con estas nanopartículas es que no existe una forma fácil o práctica de prevenir su formación durante la combustión del carbón". "Hochella dijo, agregando que en naciones con fuertes regulaciones ambientales, como los Estados Unidos, la mayoría de las nanopartículas quedarían atrapadas por trampas de partículas. No es así en África, Porcelana, o la India, donde las regulaciones son laxas o inexistentes, con cenizas de carbón y humo entrando al aire libre.

"Debido a la tecnología avanzada utilizada en las centrales eléctricas de carbón con sede en EE. UU., por mandato de la Ley de Aire Limpio y la Agencia de Protección Ambiental, la mayoría de estas nanopartículas y otras partículas diminutas se eliminan antes de la emisión final de los gases de escape de la planta, ", Dijo Hochella." Pero en países donde las partículas del carbón quemado no se eliminan de manera tan eficiente, o eliminado en absoluto, estas nanopartículas de subóxido de titanio y muchos otros tipos de partículas se emiten a la atmósfera, en parte resultando en cielos brumosos que plagan muchos países, especialmente en China e India ".

Hochella y su equipo encontraron estas nanopartículas previamente desconocidas no solo en las cenizas de carbón de todo el mundo y en las emisiones de desechos gaseosos de las plantas de carbón, pero en las calles de la ciudad, en suelos y estanques de aguas pluviales, y en plantas de tratamiento de aguas residuales.

"No podía creer lo que encontré al principio, porque habían sido reportados muy raramente en el ambiente natural, "dijo Yang, quien una vez trabajó como profesor invitado en el Departamento de Geociencias de Virginia Tech con Hochella. "Me tomó varios meses confirmar su presencia en muestras de cenizas de carbón".

El subóxido de titanio recién descubierto, llamado fases Magnéli, alguna vez se pensó que era raro, encontrado solo con moderación en la Tierra en algunos meteoritos, de una pequeña área de formaciones rocosas en el oeste de Groenlandia, y ocasionalmente en rocas lunares. Los hallazgos de Hochella y su equipo indican que, de hecho, estas nanopartículas están muy extendidas a nivel mundial. Solo ahora se están estudiando por primera vez en entornos naturales utilizando potentes microscopios electrónicos.

¿Por qué ocurrió el descubrimiento ahora? Según el informe, casi todo el carbón contiene trazas de los minerales rutilo y / o anatasa, ambos "normales, " de forma natural, y óxidos de titanio relativamente inertes, especialmente en ausencia de luz. Cuando esos minerales se queman en presencia de carbón, La investigación descubrió que se convertían fácil y rápidamente en estas inusuales nanopartículas de subóxido de titanio. Las nanopartículas luego quedan atrapadas en los gases que salen de la planta de energía.

Cuando se inhala, las nanopartículas entran profundamente en los pulmones, potencialmente hasta los sacos de aire que mueven el oxígeno al torrente sanguíneo durante el proceso de respiración normal. Si bien aún no se conoce la toxicidad pulmonar humana de estas partículas, una prueba preliminar de biotoxicidad de Hochella y Richard Di Giulio, profesor de toxicología ambiental, y Jessica Brandt, un candidato a doctorado, ambos en la Universidad de Duke, indica que las partículas sí tienen potencial de toxicidad.

Según el equipo, claramente se necesitan más estudios, especialmente las pruebas de biotoxicidad directamente relevantes para el pulmón humano. Sería ideal asociarse con plantas de energía de carbón en los Estados Unidos o China, dijo Yang.

Más preocupante, el estudio muestra que las nanopartículas de subóxido de titanio son biológicamente activas en la oscuridad, haciendo que las partículas sean altamente sospechosas. Aún se desconocen los efectos exactos sobre la salud humana.

"Los estudios futuros deberán investigar con mucho cuidado y acceder a la toxicidad de las nanopartículas de subóxido de titanio en el pulmón humano". y esto podría llevar años un pensamiento aleccionador considerando su peligro potencial, "Dijo Hochella.

Como la propia nanopartícula de subóxido de titanio se produce de manera incidental, Hochella y su equipo encontraron la nanopartícula por accidente mientras estudiaban un derrame de cenizas de carbón en 2014 en el río Dan. Carolina del Norte. Durante el estudio del movimiento aguas abajo de metales tóxicos en las cenizas en el río Dan, el equipo descubrió y reconoció la presencia de pequeñas cantidades del subóxido de titanio altamente inusual.

Posteriormente, el grupo produjo nanopartículas de subóxido de titanio al quemar carbón en una simulación de laboratorio.

Este nuevo peligro potencial para la salud de la contaminación del aire se basa en hallazgos ya establecidos de la Organización Mundial de la Salud. Se estima que 3,3 millones de muertes prematuras ocurren en todo el mundo por año debido a la contaminación del aire, Dijo Hochella. En China, Se estiman 1,6 millones de muertes prematuras anualmente debido a lesiones cardiovasculares y respiratorias por contaminación del aire. La mayoría de las megaciudades chinas superan los 100 días muy brumosos cada año con concentraciones de partículas de dos a cuatro veces más altas que las pautas de la OMS. Dijo Yang.

Los efectos directos en la salud de los seres humanos son solo un factor. Los hallazgos de miles de científicos han determinado que el mayor impulsor del calentamiento del planeta y el cambio climático resultante es la quema de carbón a escala industrial. El impacto de las nanopartículas de subóxido de titanio que se encuentran en la atmósfera, además de los gases de efecto invernadero, en animales, agua, y las plantas aún no se conocen.