Los Compuestos orgánicos volátiles

Los compuestos orgánicos volátiles. Son sustancias químicas que contienen carbono y se encuentran en todos los elementos vivos. Los compuestos orgánicos volátiles, a veces llamados VOC (por sus siglas en inglés), o COV (por sus siglas en español), se convierten fácilmente en vapores o gases. Junto con el carbono, contienen elementos como hidrógeno, oxígeno, flúor, cloro, bromo, azufre o nitrógeno.

Los COV son liberados por la quema de combustibles, como gasolina, madera, carbón o gas natural. También son liberados por disolventes, pinturas y otros productos empleados y almacenados en la casa y el lugar de trabajo.

Algunos ejemplos de compuestos orgánicos volátiles son:

• Naturales: isopreno, pineno y limoneno
• Artificiales: benceno, tolueno, nitrobenceno

Otros ejemplos son el formaldehído, clorobenceno, disolventes como tolueno, xileno, acetona, y tetracloroetileno (o percloroetileno), el principal disolvente usado en la industria de lavado en seco. Muchos compuestos orgánicos volátiles se usan comúnmente en disolventes de pintura y de laca, repelentes de polillas, aromatizantes del aire, materiales empleados en maderas, sustancias en aerosol, disolventes de grasa, productos de uso automotor y disolventes para la industria de lavado en seco.

Muchos compuestos orgánicos volátiles son peligrosos contaminantes del aire. La importancia de los COV reside en su capacidad como precursores del ozono troposférico y su papel como destructores del ozono estratosférico. Contribuyen a la formación del smog fotoquímico al reaccionar con otros contaminantes atmosféricos (como óxidos de nitrógeno) y con la luz solar. Se da principalmente en áreas urbanas, dando lugar a atmósferas ricas en ozono de un color marrón. Reduciendo la emisión de estos compuestos orgánicos volátiles y de los óxidos de nitrógeno se conseguiría evitar la formación del smog.

Se ha de mencionar que los compuestos orgánicos volátiles son también responsables del 90% de las precipitaciones en zonas boscosas, siendo estos formados por partículas microscópicas como esporas de hongos, polen, así como también isoprenos; las cuales parcialmente fotoxidadas atraen a las moléculas de agua logrando la precipitación.

Los compuestos orgánicos volátiles (COV) son contaminantes del aire y cuando se mezclan con óxidos de nitrógeno, reaccionan para formar ozono (a nivel del suelo o troposférico). La presencia de concentraciones elevadas de ozono en el aire que respiramos es muy peligrosa.
Los efectos sobre la salud de la exposición a ozono incluyen: irritación de ojos y vías respiratorias; astenia, cefaleas; alergias; disminución de la función pulmonar y lesiones al hígado, riñones, pulmones y sistema nervioso central. Los efectos sobre el medio ambiente incluyen la alteración de la función fotosintética de las plantas.
También participan activamente en numerosas reacciones, en la troposfera y en la estratosfera, contribuyendo a la formación del smog fotoquímico y al efecto invernadero.
Los COV se liberan durante la quema de combustibles, como gasolina (el transporte es una de las principales fuentes de emisión de COV), madera, carbón o gas natural y también desde disolventes, pinturas, adhesivos, plásticos, aromatizantes y otros productos empleados en procesos industriales.
Son COV todos aquellos hidrocarburos que se presentan en estado gaseoso a la temperatura ambiente normal o que son muy volátiles a dicha temperatura. Suelen presentar una cadena con un número de carbonos inferior a doce y contienen otros elementos como oxígeno, flúor, cloro, bromo, azufre o nitrógeno.
Según el RD 117/2003 sobre limitación de emisiones de compuestos orgánicos volátiles debidas al uso de disolventes en determinadas actividades, es todo compuesto orgánico que tenga a 293,15K una presión de vapor de al menos 0.01 kPa, o que tenga una volatilidad equivalente en las condiciones particulares de uso. Refiriéndose siempre a la sustancia y compuestos, tanto como a los productos que los contengan.
Los efectos de los compuestos orgánicos volátiles para la salud pueden variar mucho según el compuesto y comprenden desde un alto grado de toxicidad hasta ausencia de efectos conocidos. Esos efectos dependerán de la naturaleza de cada compuesto y del grado y del período de exposición al mismo.
La exposición a largo plazo a los compuestos orgánicos volátiles puede causar lesiones del hígado, los riñones y el sistema nervioso central.
La exposición a corto plazo puede causar irritación de los ojos y las vías respiratorias, dolor de cabeza, mareo, trastornos visuales, fatiga, pérdida de coordinación, reacciones alérgicas de la piel, náusea y trastornos de la memoria.
Algunos COV son muy tóxicos, como el benceno, el óxido de estireno, el percloroetileno o el tricloroetileno, que son cancerígenos, o el formaldehído y el estireno, que además son disruptores endocrinos.
Las emisiones que podemos encontrar en un centro de trabajo pueden ser de dos tipos :

1. 1. Emisiones puntuales: son aquellas que tienen una salida a la atmósfera localizada. Es decir, suelen tener un punto concreto por donde salen a la atmósfera, como puede ser una chimenea, una torre de humos, etc. Al estar localizadas, estas emisiones son fácilmente controlables y medibles. Se habla entonces de focos fijos cuando nos referimos a aquellos puntos por donde salen las emisiones de una industria a la atmósfera.
   2. Emisiones difusas: son emisiones no localizadas (no salen por una chimenea) , y por ello son difíciles de controlar, como por ejemplo los vapores o emanaciones de gases ocasionados por fugas, derrames, manipulación de sustancias, etc, que antes de salir a la atmósfera se propagan por el interior de las instalaciones.

Algunos de estos COVs son:

• butano
• propano
• xileno
• alcohol butílico
• metiletilcetona
• acetona
• etilenglicol
• tricloroetileno
• clorobenceno
• limoneno

Definición y propiedades de compuestos orgánicos

El término compuestos orgánicos volátiles (COVs) incluye un conjunto de hidrocarburos que, en circunstancias normales se encuentran en forma gaseosa a temperatura ambiente, o bien, tienen una alta volatilidad en esas condiciones. La normativa europea los define como compuestos orgánicos con una presión de vapor inferior a 0,01kPa a 293,15 K.

Son compuestos ligeros, con menos de 12 átomos de carbono, y grupos funcionales diversos. Hay más de un millar de compuestos que pueden considerarse COVs, pero los más abundantes son: metano, etano, propano, n-butano, n-pentano, benceno, tolueno, xileno y etileno.

Las fuentes pueden ser naturales (metano, isoprenoides emitidos por la vegetación) o antrópicas (disolventes).

Los compuestos orgánicos volátiles presentan propiedades características responsables de sus efectos sobre la salud y el medio ambiente. Son compuestos volátiles, liposolubles, tóxicos e inflamables.

• Volatilidad: Son compuestos orgánicos que se evaporan rápidamente a la atmósfera. Esta propiedad da lugar tanto a contaminación atmosférica como a importantes riesgos para la salud. La vía de entrada más peligrosa al organismo es la inhalación.
• Liposolubilidad: Son moléculas orgánicas y por lo tanto son liposolubles, presentan afinidad por las grasas y se acumulan en los tejidos grasos del cuerpo humano. Productos resultantes de su metabolismo dentro del organismo si presentan hidrosolubilidad.
• Inflamabilidad: Generalmente son compuestos inflamables, es decir que arden con facilidad en contacto con el aire.
• Toxicidad: Las propiedades tóxicas van a depender de cada compuesto y de las condiciones de exposición. A corto plazo pueden causar reacciones alérgicas o mareos y en exposiciones más prolongadas se relacionan con lesiones neurológicas y otros efectos psiquiátricos como irritabilidad, falta de memoria, dificultad de concentración.
• Reactividad química: Estos compuestos tienen una química atmosférica muy activa y, en unión a la luz solar y los óxidos de nitrógeno, generan un tipo de contaminación atmosférica conocido como smog. Otros efectos ambientales asociados a algunos COVs son la destrucción de la capa de ozono (metano, tetracloruro de carbono) o el cambio climático (metano…)

Fuentes de compuestos orgánicos volátiles

La fuente de los COV puede ser natural o artificial. La fuente natural más común es el metano, un gas de efecto invernadero, generado por la descomposición de la materia orgánica, por la quema de biomasa o por animales rumiantes como las vacas. Otros COV de origen natural son los aceites esenciales constituidos por terpenos.

Las fuentes artificiales de compuestos orgánicos volátiles tienen su origen principalmente en actividades industriales como la industria de pinturas, del calzado o siderúrgica, los disolventes de la industria de lavado en seco, la evaporación de disolventes orgánicos, los automóviles e incluso el humo del tabaco. Dentro del hogar podemos encontrar numerosas fuentes de COV, como en los productos de limpieza, productos de higiene personal, cosméticos, pinturas, plásticos

¿Dónde se encuentran los COVs?

Los COVs proceden de distintas fuentes naturales y artificiales, aunque su mayor producción se realiza en actividades industriales. Algunas de los principales preparados que contienen COVs son:

• Pinturas y barnices con base disolvente
• Disolventes
• Pegamentos
• Dispersantes
• Agentes desengrasantes y limpiantes

Entre las sustancias naturales podemos encontrarlo en:

• Disolventes biodegradables (limoneno procedente de los cítricos)
• Emisiones generadas por los vegetales

Actividades donde es posible encontrar COVs

• Pinturas y barnices
• Industria del calzado (por las pinturas, disolventes y pegamentos)
• Industria siderúrgica (desengrasado de piezas utilizando disolventes)
• Industria de la madera (disolvente de lacas y barnices: trementina, tolueno)
• Industria cosmética (como dispersante)
• Industria farmacéutica
• Industria de la limpieza en seco
• Artes gráficas…

En cualquier actividad donde se empleen fundamentalmente disolventes orgánicos es susceptible de generar VOC’s.

Importancia de los COVs (VOCS)

Son importantes tanto desde el punto de vista de la prevención de riesgos laborales como desde el punto de vista medio ambiental.

Desde la perspectiva medio ambiental

Tienen una doble vertiente aparentemente contradictoria, por un lado como destructores del ozono estratosférico y por otro lado como precursores del ozono troposférico.

Como destructores del ozono, los Compuestos Orgánicos Volátiles pueden influir en la degradación de la capa de ozono como son el

1,1,1-tricloroetano y el tetracloruro de carbono. El protocolo de Kyoto y de Montreal contemplan actuaciones para disminuir las emisiones de estos compuestos a la atmósfera de manera que se evite su efecto sobre el ozono estratosférico.

Como precurosres del ozono troposférico se producen como consecuencia de su reacción con los óxidos de nitrógeno presentes en la atmósfera y la luz solar. Se producen una serie de reacciones químicas que provocan formación de ozono a nivel del suelo. Estas reacciones son mucho más intensas en presencia de luz solar que es la que necesitan para producirse. A este fenómeno se le conoce como smog fotoquímico creándose atmósferas ricas en ozono de un color marrón – rojizo. El ozono es perjudicial para los seres humanos y las plantas, pues puede provocar graves daños respiratorios. A consecuencia de esto, en todo el territorio español existen redes de alerta a la población por contaminación de ozono. Por ejemplo, en el caso de la ciudad de Alcoy son niveles que se mantienen muy vigilados dado que la industria textil de la zona tradicionalmente ha utilizado tintes y disolventes ricos en estos compuestos, generando emisiones difusas a la atmósfera.

Efectos sobre la salud

Los efectos sobre la salud son variados, dependen del compuesto y del periodo al que se ha estado expuesto. Los compuestos orgánicos volátiles son liposolubles, y gracias a su afinidad por las grasas se acumulan en diversas partes del cuerpo humano. A corto plazo pueden causar:

• irritación de ojos y garganta, nariz,
• náuseas, irritación de garganta,
• dolor de cabeza, vómito de sangre,
• reacciones alérgicas, hinchazón,
• mareos, dolores estomacales e intestinales
• fatiga, manchas en la piel.

Y a largo plazo pueden dañar el hígado, los riñones o el sistema nervioso central. También pueden ser carcinógenos, como por ejemplo el benceno. también daña el intestino delgado a tal punto que se crean orificios que causan la muerte

Los COV se pueden clasificar según su peligrosidad en 3 grupos:

• Compuestos extremadamente peligrosos para la salud: Benceno, cloruro de vinilo y 1,2 dicloroetano y azufre.
• Compuestos de clase A: Son compuestos que pueden causar daños significativos al medio ambiente, como Acetaldehído, anilina, tetracloruro de carbono, 1,1,1-tricloroetano, tricloroetileno, triclorotolueno etc.
• Compuestos de clase B: con menor impacto en el medio ambiente como Acetona, etanol y combustibles fósiles.

Control en laboratorios de fecundación in vitro (FIV)

Es muy importante evitar la entrada de estos compuestos perjudiciales para la salud en los laboratorios de FIV ya que pueden contener compuestos embriotóxicos que perjudiquen a los embriones. Sin embargo, estos compuestos presentan la dificultad de que no pueden ser eliminados mediante los filtros normales y causan la muerte.

Para la eliminación de estos COV en los laboratorios de FIV se emplean filtros de carbón activo con distintas concentraciones de permanganato potásico. Estos filtros se disponen en todas las entradas de gas del laboratorio, como en los sistemas de climatización y la entrada de gases al incubador. Sin embargo, esto filtros no son capaces de eliminar totalmente estos compuestos y hay que renovarlos cada cierto tiempo dependiendo de su poder de absorción.

Ya que el aire del exterior de la sala de FIV sí contiene COV, se establece un gradiente de presión entre la sala de FIV y el exterior de manera que la presión en la sala de FIV sea mayor y si se abre alguna puerta el aire salga, impidiendo la entrada de compuestos externos. Además, se establecen sistemas de recirculación de este aire purificado.