La luz de las partículas

Hilario L. Muñoz
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La luz de las partículas

El Grupo de Combustibles y Motores realiza un análisis de estudios para conocer la forma y estructura de los productos químicos surgidos en la combustión y conocer sus particularidades como la luz que absorben o reflejan

El aire que respiramos cuenta con la presencia de elementos entre los que se encuentran las partículas procedentes de la combustión, tales como los que tiene lugar en calderas, quemadores o en motores de todo tipo. Se trata de aglomerados de carbono y otras impurezas que varían en tamaño, forma, color, composición… Una multitud de aspectos a los que dedica parte de sus esfuerzos el grupo de Combustibles y Motores de la Escuela de Ingenieros Industriales. A su análisis han dedicado una reciente tesis, que busca poner el acento en la generación de estas partículas mediante modelos matemáticos y un próximo viaje a Chile, para estudiar su reflectividad y su importancia en el cambio climático al interactuar con la luz o con el calor. La universidad de Málaga colabora en estos estudios, con el profesor Francisco Javier Martos.
«Si vas en la carretera y hay un vehículo con un motor diésel más viejo al pisar el acelerador echa una humareda negra». Esa humareda son las partículas que analizan los equipos andaluces y castellano-manchegos de forma conjunta. Una partícula de este tipo puede tener un tamaño de 100 nanómetros, que para hacer una idea es el tamaño que surge de dividir en 10.000 un milímetro. «Esa acumulación es la que nos preocupa a nosotros venga de donde venga porque tiene muchos impactos de diferente tipo que dependen de su tamaño y de su forma».
Así por ejemplo, en función de su tamaño, sea más grande o más pequeño, tiene influencia en aspectos como la salud, ya que cuanto menor sea es «más peligrosa, al atravesar más filtros» tanto artificiales como humanos, además al ser más pequeña más tiempo permanece suspendida en el aire. Además este tamaño tiene que ver con su masa, a más pequeña implica «mayor capacidad de calentamiento global, dado que absorbe más calor». Por otra parte, la forma también tiene implicaciones en función de cómo se haya ramificado o compactado los átomos que la conforman. «Una partícula más ramificada afecta a la absorción o dispersión de luz», explicó Magin Lapuerta, lo que implica que afecta a cómo interactúa con el calentamiento global.
De este modo, la idea al analizar las partículas es crear escalas sobre su contribución a la contaminación del mismo modo que existen para otros agentes, como, por ejemplo, el CO2 o metano. «Esto es algo que tiene un impacto brutal» en el medio ambiente, aunque es poco conocido debido a la dificultad para analizar las propias partículas.
En este punto es donde entra en juego el análisis realizado por ambas universidades ya que el grupo de combustión de la UCLM cuenta con motores, para realizar la combustión y tomar muestras, que después envía a la universidad de Málaga para ser observadas con sus microscopios. El problema es que la observación deja una fotografía, que impide analizar una partícula tridimensional y ver al completo su formación. «Para cuantificar los efectos ambientales necesitamos reconstruir la imagen», explicó Lapuerta, por lo que se realiza es utilizar la teoría fractal, para mediante una serie de ecuaciones y un programa ideado por la universidad, reconstruir la figura tridimensional. Además, han desarrollado programas para generar de forma aleatoria estas partículas, para luego compararlas con las obtenidas en microscopio y poder calibrar dicha reconstrucción. En la mencionada reciente tesis, se han analizado más de 250.000 imágenes y se han tratado para saber el número de átomos que conforman cada partícula, como se han conformado y su papel en la absorción o reflejo de la luz.
Las aplicaciones de estos análisis pasan por los filtros de los vehículos, por ejemplo, que son los encargados de retener estas partículas para evitar que salgan a la atmósfera o para el análisis de las que hay en el aire en el caso de los estudios medioambientales.
«Otra aplicación en la que estamos profundizando mucho son las propiedades ópticas», argumentó Lapuerta, quien este verano viajará a Chile para continuar con un análisis sobre cómo estas partículas oscurecen zonas de nieve, donde la luz se refleja, y conocer así cómo pueden afectar al cambio climático. «Nos interesa ver estas partículas al depositarse en superficies claras, como las nevadas o las áridas, cómo oscurecen, cómo absorben el calor y cómo contribuyen a derretir la nieve y cambiar ciclos hidrológicos», dijo Lapuerta, quien recordó que toda esta línea de investigación realizada en la Escuela de Ingenieros Industriales se desarrolla sin mucha financiación y «con mucho esfuerzo».