Hollín

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Emisión de grandes cantidades de hollín por las chimeneas de un camión diésel.

Se llama hollín a las partículas sólidas de tamaño muy pequeño, desde unos 100 nanómetros (100 nm) hasta 5 micras (5 μm) como máximo. En su mayoría compuestas de carbono impuro, pulverizado, y generalmente de colores oscuros más bien negruzcos resultantes de la combustión incompleta de un material (madera, carbón, etc).[1]

Su aspecto es similar a la ceniza pero con un tono más negro.

Propiamente el hollín está restringido al producto resultante del proceso de combustión en su fase gaseosa, aunque normalmente se extiende a los residuos de partículas combustibles pirolizadas procedentes de carbón, madera carbonizada y coque de petróleo.

El hollín causa cáncer y enfermedades pulmonares.[2]

Es la segunda causa más importante del calentamiento global.[3]

Fuentes[editar]

El hollín es un contaminante aéreo que tiene muchas fuentes diferentes, todas ellas son resultado de alguna forma de pirólisis. Entre las fuentes están la quema de carbón, los motores de combustión interna,[1]​ centrales térmicas, calderas de barcos, calderas de vapor, incineradoras de basura, quema de rastrojos, fuegos domésticos, incendios forestales y hornos.

Entre las fuentes ubicadas bajo techo están el cocinado de alimentos, el fumar tabaco, la combustión de aceite de lámparas, la hoguera de la chimenea.[4]​ y los hornos defectuosos.

El hollín en muy bajas concentraciones es capaz de oscurecer las superficies o crear aglomerarados de partículas como los producidos en los sistemas de ventilación. El hollín es la primera causa de la decoloración de paredes, techos y suelos.

La formación de hollín depende fuertemente de la composición del combustible.[5][6]

Descripción[editar]

La formación de hollín es un proceso complejo, una evolución de la materia en la que un número de moléculas atraviesan muchas reacciones físicas y químicas en cuestión de milisegundos.[1]​ El hollín es carbono omorfo en forma parecida al polvo. El hollín en fase gaseosa contiene hidrocarburos aromáticos policíclicos.(PAHs).[1][7]​ The PAHs in soot are known mutagens[8]​ y están clasificados como un carcinógeno para los humanos por el International Agency for Research on Cancer (IARC).[9]

El hollín se forma durante la combustión incompleta desde moléculas precursoras como el acetileno. Consiste en nanopartículas aglomeradas con diámetros entre 6 y 30 nm.

Las partículas de hollín pueden mezclarse con óxidos metálicos y con minerales y pueden recubrirse con ácido sulfúrico.[1][10]

Mecanismo de formación del hollín[editar]

Muchos detalles de la química de la formación del hollín permanecen sin respuesta, pero hay algunos acuerdos:[1]

  • El hollín comienza con algún precursor químico o ladrillo de construcción.
  • Se produce una nucleación de moléculas pesadas para formar partículas.
  • El crecimiento de la superficie de la partícula se produce al absorber moléculas en fase gaseosa.
  • La coagulación se produce por colisiones partícula-partícula reactivas
  • La oxidación de las moléculas y las partículas de hollín reduce la formación de hollín.

Riesgos[editar]

El hollín es responsable de más de la cuarta parte de la polución del aire.[4][11]

Entre los componentes de la polución la materia particulada (PM) es una preocupación seria para la salud humana debido a su impacto directo en los pulmones. En el pasodo los médicos asociaron la materia particulada PM10 (diámetro < 10 μm) con la enfermedad pulmonar oclusiva crónica (EPOC), el cáncer de pulmón, el asma, la gripe y una tasa de mortalidad mayor. En estudios recientes se muestran mayores correlaciones con la materia particulada fina (PM2.5) y ultrafina (PM0.1).[1]

Es común, por ejemplo, encontrar grandes cantidades de hollín en las salidas de combustión de las calderas, las cuales, cuando poseen captadores de hollín, pueden almacenar varios metros cúbicos de este material.

Cuando proviene del quemado del combustible diésel, puede contener absorbidos hidrocarburos, compuestos principalmente por lubricantes y combustible sin quemar. Además puede contener otros sólidos como óxidos y sulfatos.

También se pueden encontrar restos de este material en la parte interna de los transformadores de potencia refrigerados con aceite dieléctrico después de ocurrido un fallo interno. Esto se debe a que el transformador posee, en su interior, madera, cartón, metal, etc. y en el momento de producirse un fallo que produzca un arco eléctrico, éste provoca la combustión del aceite que afecta a los materiales internos, dejando grandes cantidades de hollín en la cuba del transformador.

Se fabrica industrialmente con el nombre de negro de humo. El negro de humo es un tipo de negro de carbón que se produce por la combustión incompleta de combustibles ricos en compuestos aromáticos que se queman en recipientes planos. Se caracteriza por una amplia distribución de tamaños de partícula (hasta 100 nm). puede causar daños en el sistema respiratorio si es inspirado en cantidad.

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. a b c d e f g Omidvarborna. «Recent studies on soot modeling for diesel combustion». Renewable and Sustainable Energy Reviews 48: 635-647. doi:10.1016/j.rser.2015.04.019.  Parámetro desconocido |display-autors= ignorado (ayuda)
  2. Bond, T. C.; Doherty, S. J.; Fahey, D. W.; Forster, P. M.; Berntsen, T.; Deangelo, B. J.; Flanner, M. G.; Ghan, S.; Kärcher, B.; Koch, D.; Kinne, S.; Kondo, Y.; Quinn, P. K.; Sarofim, M. C.; Schultz, M. G.; Schulz, M.; Venkataraman, C.; Zhang, H.; Zhang, S.; Bellouin, N.; Guttikunda, S. K.; Hopke, P. K.; Jacobson, M. Z.; Kaiser, J. W.; Klimont, Z.; Lohmann, U.; Schwarz, J. P.; Shindell, D.; Storelvmo, T.; Warren, S. G. (2013). «Bounding the role of black carbon in the climate system: A scientific assessment». Journal of Geophysical Research: Atmospheres 118 (11): 5380. doi:10.1002/jgrd.50171. 
  3. Juliet Eilperin (26 de enero de 2013). The Washington Post, ed. «Black carbon ranks as second-biggest human cause of global warming». Consultado el 04 de febrero de 2013. 
  4. a b Omidvarborna. «Characterization of particulate matter emitted from transit buses fueled with B20 in idle modes». Journal of Environmental Chemical Engineering 2 (4): 2335-2342. doi:10.1016/j.jece.2014.09.020.  Parámetro desconocido |display-autors= ignorado (ayuda)
  5. Seinfeld, John H. ; Pandis, Spyros N. Atmospheric Chemistry and Physics - From Air Pollution to Climate Change (2nd Edition).. John Wiley & Sons.
  6. *Graham, S. C, Homer, J. B., and Rosenfeld, J. L. J. (1975) "The formation and coagulation of soot aerosols generated in pyrolysis of aromatic hydrocarbons", Proc. Roy. Soc. Lond. A344, 259-285.
    • Flagan, R. C., and Seinfeld, J. H. (1988) Fundamentals of Air Pollution Engineering, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.
  7. Rundel, Ruthann, "Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, Phthalates, and Phenols", in Indoor Air Quality Handbook, John Spengleer, Jonathan M. Samet, John F. McCarthy (eds), pp. 34.1-34.2, 2001
  8. Rundel, Ruthann, "Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, Phthalates, and Phenols", in Indoor Air Quality Handbook, John Spengleer, Jonathan M. Samet, John F. McCarthy (eds), pp. 34.18-34.21, 2001
  9. Inchem.org, ed. (20 de abril de 1998). «Soots (IARC Summary & Evaluation, Volume 35, 1985)». Consultado el 04 de febrero de 2013. 
  10. Niessner, R. (2014), The Many Faces of Soot: Characterization of Soot Nanoparticles Produced by Engines. Angew. Chem. Int. Ed., 53: 12366–12379. doi 10.1002/anie.201402812
  11. Nctcog.org (ed.). «Health Concerns Associated with Excessive Idling». Consultado el 04 de febrero de 2013. 

Enlaces externos[editar]