Cuando caminas por un bosque de pinos, el aroma fresco y fresco es una de las primeras cosas que notas.
Pero traer ese aroma de pino u otros aromas en interiores con la ayuda de productos químicos (sí, ambientadores de aire, fusión de cera, limpiadores de pisos, desodorantes y otros) llena rápidamente el aire con partículas a nanoescala que son lo suficientemente pequeñas como para profundizar en los pulmones , Los ingenieros de la Universidad de Purdue han encontrado en una serie de estudios.
Estas nanopartículas se forman cuando las fragancias interactúan con el ozono, que ingresa a los edificios a través de sistemas de ventilación, desencadenando transformaciones químicas que crean nuevos contaminantes en el aire.
«Un bosque es un ambiente prístino, pero si está utilizando productos de limpieza y aromaterapia llenos de aromas fabricados químicamente para recrear un bosque en su hogar, en realidad está creando una gran cantidad de contaminación del aire interior que no debe respirar respirando En «, dijo Nusrat Jung, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Civil y de Construcción de Lyles de Purdue.
Las nanopartículas de solo unos pocos nanómetros de tamaño pueden penetrar profundamente en el sistema respiratorio y extenderse a otros órganos. Jung y su compañero profesor de ingeniería civil Brandon Boor han sido los primeros en estudiar la formación de partículas aerotransportadas a nanoescala en interiores y compararla con procesos atmosféricos al aire libre.
«Para comprender cómo las partículas en el aire se forman en interiores, debe medir las nanopartículas más pequeñas, hasta un solo nanómetro. A esta escala, podemos observar las primeras etapas de la formación de partículas nuevas, donde las fragancias reaccionan con el ozono para formar pequeños clústeres moleculares. Estos grupos evolucionan, creciendo y transformando rápidamente en el aire a nuestro alrededor «, dijo Boor, profesor asociado del Dr. Margery E. Hoffman en Ingeniería Civil de Purdue.
En un «Tiny House Lab», un espacio de laboratorio residencial dedicado para la investigación de la calidad del aire interior, Jung y Boor están utilizando los últimos instrumentos de calidad del aire desarrollados por la industria para rastrear cómo los productos domésticos emiten productos químicos que se evaporan fácilmente, llamados productos químicos volátiles, y Genere las más pequeñas nanopartículas en el aire.
Llamado Purdue Zero Energy Design Guidance for Engineers (ZEDGE) Lab, la casa pequeña tiene todas las características de un hogar típico, pero está equipado con sensores para monitorear de cerca el impacto de las actividades cotidianas en la calidad del aire de un hogar. Jung dirigió el diseño del laboratorio, que fue construido en 2020 como el primero de su tipo.
Con este nivel de detalle y precisión sin precedentes, Jung y Boor han hecho descubrimientos sugiriendo que muchos productos familiares cotidianos utilizados en interiores pueden no ser tan seguros como se suponía anteriormente.
Aunque aún no se ha determinado cómo respirar en productos químicos volátiles de estos productos afecta su salud, los dos han descubierto repetidamente que cuando las fragancias se liberan en interiores, reaccionan rápidamente con el ozono para formar nanopartículas. Estas nanopartículas recién formadas son particularmente preocupantes porque pueden alcanzar concentraciones muy altas, potencialmente planteando riesgos para la salud respiratoria.
Jung y Boor creen que estos hallazgos destacan la necesidad de una mayor investigación sobre la formación de nanopartículas interiores desencadenadas por productos químicos muy perfumados.
«Nuestra investigación muestra que los productos perforados no son solo fuentes pasivas de aromas agradables, alteran activamente la química del aire interior, lo que lleva a la formación de nanopartículas a concentraciones que podrían tener implicaciones para la salud significativas», dijo Jung. «Estos procesos deben considerarse en el diseño y operación de edificios y sus sistemas HVAC para reducir nuestras exposiciones».
Los aromas agradables de los productos químicos crean contaminación del aire dentro de su hogar
En un documento publicado recientemente, la pareja encontró que se derrite la cera perfumada, típicamente anunciadas como no tóxicas porque no tienen llama, en realidad contaminan el aire interior al menos tanto como las velas.
La cera se derrite y otros productos perfumados liberan terpenos, los compuestos químicos responsables de sus aromas. Dado que los fundidos de cera contienen una mayor concentración de aceites de fragancia que muchas velas, emiten más terpenos en el aire interior.
Son los terpenos en estos productos los que reaccionan rápidamente con el ozono, desencadenando una formación significativa de nanopartículas. De hecho, la contaminación de nanopartículas de cera se derrite rivaliza con la de las velas, a pesar de la ausencia de combustión. Estos hallazgos resaltan la necesidad de estudiar fuentes de no combustión de partículas a nanoescala, como productos químicos fragancados. Jung y Boor encontraron en otro estudio que los difusores de aceite esencial, los desinfectantes, los ambientadores y otros aerosoles perfumados también generan un número significativo de partículas a nanoescala.
Pero no se trata solo de productos perfumados que contribuyen a la contaminación de nanopartículas de interior: un estudio dirigido por Boor encontró que cocinar en una estufa de gas también emite nanopartículas en grandes cantidades.
Solo 1 kilogramo de combustible de cocción emite 10 billones de partículas más pequeños que 3 nanómetros, que coincide o excede lo que se emite de los automóviles con motores de combustión interna. A ese ritmo, puede estar inhalando 10-100 veces más de estas partículas nanómetro Sub-3 de cocinar en una estufa de gas en el interior de lo que lo haría con el escape del automóvil mientras está parado en una calle concurrida.
Aún así, los productos químicos perfumados coinciden o superan las estufas de gas y los motores de automóviles en la generación de nanopartículas menores que 3 nanómetros, llamados aerosol nanoCluster. Entre 100 millones y 10 billones de estas partículas podrían depositarse en su sistema respiratorio a solo 20 minutos de exposición a productos perfumados.
Trabajo futuro en el único laboratorio de este tipo
Para continuar aprendiendo más sobre las emisiones químicas y la formación de nanopartículas en el interior, Jung y Boor están trabajando con socios de la industria para probar nuevos instrumentos de medición de calidad del aire en el pequeño laboratorio de casas de Purdue antes de que se pongan en el mercado. Las empresas han sido atraídas por este laboratorio porque es un entorno más realista que los entornos de cámara típicamente utilizados para la investigación de la calidad del aire interior y el desarrollo de nuevos productos.
«Cuando las empresas ven una investigación de primer nivel que sale de Purdue, quieren ser parte de ella», dijo Jung. «Y si tienen un producto innovador, quieren que los expertos lo empujen a sus límites».
Uno de esos instrumentos es una lupa de tamaño de partícula: escaneo de partículas de movilidad (PSMP) desarrollado por Grimm Aerosol Technik, una compañía de grupo Durag. Con este instrumento de vanguardia, Jung y Boor pueden medir nanopartículas tan pequeñas como un solo nanómetro tan pronto como comienzan a formarse.
Tener una forma de recopilar datos de alta resolución sobre la tasa de formación de partículas nuevas y crecimiento en interiores ha permitido a la pareja publicar estudios innovadores que comparen las emisiones de partículas a nanoescala entre entornos atmosféricos interiores y exteriores. Dado que la calidad del aire interior está en gran medida no regulada y menos estudiada que el aire exterior, estas comparaciones son importantes para comprender las exposiciones de contaminantes y mejorar los entornos interiores.
Jung y Boor también usan el Tiny House Lab para estudiar cómo una variedad de otras actividades cotidianas para el hogar podría afectar la calidad del aire de un hogar, como las rutinas de cuidado del cabello. Jung y sus alumnos han descubierto que varios productos químicos, particularmente los siloxanos volátiles cíclicos, que son omnipresentes en los productos para el cuidado del cabello, permanecen en el aire en cantidades sorprendentes durante y después de su uso. En una sola sesión de cuidado del cabello en el hogar, una persona puede inhalar una masa acumulada de 1-17 miligramos de estos productos químicos.
Los toxicólogos deberán aprovechar estos estudios para descubrir exactamente cuán dañino podría ser inhalar mezclas complejas de productos químicos volátiles y partículas a nanoescala en interiores. A medida que su investigación continúa, Jung y Boor también esperan que sus hallazgos mejoren cómo se monitorea, controlan y regula la calidad del aire interior.
«La calidad del aire interior a menudo se pasa por alto en el diseño y la gestión de los edificios en los que vivimos y trabajamos, pero tiene un impacto directo en nuestra salud todos los días», dijo Boor. «Con los datos del Tiny House Lab, nuestro objetivo es cerrar esa brecha: transformar la investigación fundamental en soluciones del mundo real para entornos interiores más saludables para todos».
La investigación de la calidad del aire de Jung y Boor está financiada en gran medida por la National Science Foundation, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos y el Programa de Química de Entornos Interiores de la Fundación Alfred P. Sloan.
