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EMISIÓN DE COMPONENTES ORGÁNICOS VOLÁTILES A LA ATMOSFERA Dr. Carlos Mongay Batalla La Confederación Europea de Pinturas y Tintas de Imprimir (CEPE) junto con sus asociaciones nacionales (en España, ASEFAPI) formó una comisión hace ahora unos 15 años para estudiar la posibilidad de crear una etiqueta ecológica para las pinturas decorativas. Esta idea que surgió dentro de una concepción comercial y de marketing dentro de las empresas asociadas fue transformada dentro de la burocracia europea a través de sus determinados comisionados con el fin de formalizar una directiva de reducción de compuestos orgánicos volátiles (COV) (Directiva 1999/13/CE) y más adelante otra relativa a la incineración de residuos (Directiva 2000/76/CE) que hace también referencia a la emisión de gases a la atmósfera. Volviendo a la mencionada directiva 1999/13/CE del Consejo de 11 de marzo de 1999 relativa a la limitación de las emisiones de compuestos orgánicos volátiles debido al uso de disolventes orgánicos en determinadas actividades e instalaciones, en su artículo primero hace referencia a su objeto y campo de aplicación. Del primero se ha mencionado con anterioridad su filosofía ecológica: prevenir o reducir los efectos directos o indirectos de las emisiones de compuestos orgánicos volátiles al medio ambiente, principalmente a la atmósfera, y los riesgos potenciales para la salud humana.[1] Y su campo de aplicación incluye: Recubrimiento con adhesivos, Procesos de recubrimiento, Recubrimiento de bobinas, Limpieza en seco, Fabricación de calzado, Fabricación de recubrimientos, barnices, tintas y adhesivos, Fabricación de productos farmacéuticos, Imprenta, Conversión de caucho natural o sintético, Limpieza de superficies, Proceso de extracción de aceite vegetal y de refinado de grasa y aceite vegetal, Renovación del acabado de vehículos, Recubrimiento de alambre en bobinas, Impregnación de fibras de madera, Laminación de madera y plástico. La producción de disolventes afecta directamente a la Industria Petroquímica, aunque la directiva está más enfocada a las industrias que tratan con ellos, ya sean aplicadores, usuarios o simples transformadores de estos productos. Y somos nosotros, los transformadores de estos productos, con ayuda de nuestros proveedores y las investigaciones que por su cuenta estén realizando, los que llevamos el peso del desarrollo y la tecnología de substituir productos tradicionales, por otros ecológicamente más avanzados, y que por el momento no se consideran contaminantes. La nueva directiva sobre el contenido de compuestos orgánicos volátiles restringe todavía más si cabe el uso de disolventes. La raíz de fondo es la emisión de gases a la atmósfera en los países occidentales donde ha alcanzado límites realmente desorbitantes. El problema fundamental reside en la contaminación atmosférica por parte de estos productos, sin llegar a contabilizar lo que provoca principalmente la emisión de estos productos. El control sobre los mismos y la minimización de su uso son las dos armas principales de esta directiva, más diseñada a acallar mentes más ecológicamente concienciadas que a promover un saneamiento verídico de la atmósfera. Vamos a concretar el efecto de los disolventes en la atmósfera. Aquí se incluyen no sólo los disolventes que se usan en pinturas, que a veces se culpa desde la prensa ignorante como los únicos que van a contaminar el mundo, sino todos aquellos disolventes y gases que se están emitiendo no sólo desde las industrias químicas (que son los que están más controlados gracias a directivas como las mencionadas), sino desde todas aquellas parcelas de la sociedad moderna donde usuarios sin escrúpulos, que no tienen respeto por el ecosistema, se preocupan únicamente en su bienestar y no el de la sociedad. A este respecto sería interesante recordar que uno de los contaminantes atmosféricos más importantes han sido los aerosoles y su sistema de propulsión. Y aun se siguen utilizando en otros países de nuestro planeta!! Según datos aportados por la DOW Chemical Co. los diferentes vapores afectan a la capa de ozono de la siguiente manera. Respecto al potencial de destrucción de la capa de ozono, los hidrocarburos, alcoholes y demás disolventes comerciales vienen a afectar a la capa de ozono de manera similar, siendo bastante menor que el potencial de destrucción de los disolventes clorofluorcarbonados (CFCs) cuyo uso ya ha sido restringido en Europa Occidental.[2] Respecto al potencial de formación de niebla fotoquímica, que sería la relación directa con el COV, presenta un mayor efecto los disolventes más volátiles como el xileno o tolueno (Ilustración 2), dejando los alcoholes y ésteres por debajo de los valores de máxima volatilidad. Finalmente el efecto invernadero viene potenciado tanto por los hidrocarburos como la concentración elevada de CO2 en la atmósfera, siendo para este caso de valores muy similares. Respecto a estas emisiones de CO2 a la atmósfera, y siguiendo las directrices que se propusieron en el Protocolo de Kioto, la industria química europea junto con los productores de aluminio entrará dentro del sistema de Comercio de Emisiones, empujada por el Parlamento Europeo. Esto solo conseguirá que se incremente en menos de 4 puntos la cobertura del sistema llegando tan solo a controlar el 50% del global de emisiones en Europa Occidental. Las empresas fabricantes de pinturas a través de sus asociaciones nacionales hemos desarrollado un plan para la reducción de compuestos volátiles presentes en las pinturas decorativas. Por razones técnicas esta reducción no puede ser completa, ya que por las propiedades intrínsecas de la pintura hace falta un componente de la fórmula que permita la polimerización gradual del vehículo. La función del disolvente en la fórmula es facilitar la aplicación de la pintura para su posterior desaparición y por tanto que no afecte a la calidad final del recubrimiento. Así pues, se ha postulado con la idea de usar disolventes de mayor punto de ebullición y por tanto menor volatilidad, el problema reside en que estas sustancias permanecen más tiempo en el recubrimiento impidiendo la polimerización correcta del mismo. Como se puede comprobar habitualmente en los laboratorios de investigación, el resultado son toda una serie de propiedades físicas de la pintura completamente distintas de las originalmente estudiadas: capas más blandas, flexibles, de mayor duración en el secado, de poca resistencia mecánica, etc... La propuesta para esta reducción se encuentra en la Ilustración 1 donde se puede observar que aunque los límites sean bajos en algunos casos nunca pueden llegar a ser cero, que sería el límite ideal. Esto es debido a que las pinturas presentan un complejo sistema de reticulado, donde por un lado se da la reticulación del ligante que se encuentra inhibida por la presencia de disolvente, y por otro lado se da el endurecimiento donde la presencia de disolvente también es importante. Aunque la reducción de disolventes parezca a simple vista fàcil, no lo es y prueba de ello está en la elevada cantidad permitida en algunos casos, debido a la imposibilidad de reducirla más con riesgo de perder las propiedades particulares de un recubrimiento concreto. Por lo tanto, otro aspecto importante es que aquellas pinturas que han de tener unas propiedades específicas como resistencia mecánica o química han de contener un porcentaje de COV mayor de lo habitual. De la tabla adjunta también se desprende que incluso aquellas pinturas que están formuladas en base agua, hace falta tener un porcentaje significativo de COV para poder proceder a un secado adecuado, donde no sólo cuenta la evaporación del agua sino que la presencia de determinados disolventes es necesaria para una buena reticulación.
Ilustración 1. Propuesta de la CEPE para la reducción de COV en pinturas decorativas del año 2001[3] Existen alternativas para sustituir los ligantes de las pinturas decorativas por nuevos ligantes que no necesitan tantos disolventes para su aplicación. Desde hace ya muchos años se estudiaron lo que se conoce como resinas hidrosolubles, que venían a ser resinas alcídicas con grupos hidrófilos para forzar su solubilidad en disolventes acuosos pero presentaban el problema de un amarilleamiento notable y sobretodo tardaban mucho en secar. Se ha seguido estudiando en este sentido y hoy en día se pueden obtener resultados no del todo negativos. Paralelamente se estudiaron los ligantes emulsionables, donde se solubilizan los ligantes en disolventes solubles en agua gracias a la presencia de emulsionantes que forman gotas de tamaño microscópico que quedan estabilizados hasta su aplicación. También en este caso existen una serie de inconvenientes entre los que cabe destacar su pobre durabilidad en emulsión afectando directamente a la vida media del producto. Finalmente se estudiaron otras alternativas entre las que destaca el concepto de ligante híbrido que es mezcla de ligantes sintéticos emulsionados y ligantes en emulsión con lo que la vida media se prolonga al estar presente un sistema con mayor estabilidad. Aparte de estos ligantes que serían los más usuales existen diferentes combinaciones que se están estudiando pero como hemos mencionado antes, una cosa es obtener un ligante en base agua, y otra muy diferente que este tenga al menos las mismas propiedades que su contratipo en base disolvente. El trabajo diario en nuestro Departamento Técnico nos ha demostrado que muchos de los ligantes que se han desarrollado en base agua no llegan a igualar las propiedades de los ligantes en base disolvente. Las razones son diversas y cada caso se ha de investigar por separado. Así pues, en base agua los recubrimientos obtenidos no presentan las mismas resistencias químicas y mecánicas que sus semejantes en base disolvente. Además, aunque no nos lo parezca desde el punto de vista habitual, desde el punto de vista químico el agua es un disolvente más reactivo de lo que parece y puede ocasionar más de un problema cuando está presente.
Ilustración 2. (a) Moléculas de agua en disposición planar; (b) Tolueno; (c) Xileno En la Ilustración 2, se puede observar como interaccionan las moléculas de diferentes disolventes, sólo en el caso (a) existen unas interacciones entre los átomos de oxígeno y de hidrógeno que no se dan en los otros casos. Estas interacciones son las que hacen del agua un reactivo a tener en cuenta sobretodo en presencia de ligantes sensibles. También se puede observar en la misma ilustración que los otros disolventes presentan un anillo aromático, y por ende peligroso para el medio ambiente, que es una de las razones de trasfondo por la cual se implementó la directiva objeto de este artículo. Sin embargo, existe un problema adicional, que no menciono hasta el final y es el económico, todo este desarrollo e innovación afecta al coste final del producto. Ya afecta al coste del ligante, donde el cambio de la tecnología para la fabricación con agua no es despreciable como se pretende hacer ver desde algunos sectores poco informados. Las nuevas tecnologías son costosas, tanto para los aplicadores como para los fabricantes, y el desarrollo de los nuevos ligantes también lo es. [1] Directiva 1999/13/CE. Diario Oficial nº L085 de 29/03/99, 0001-0022, Bruselas. |
| MONGAY, S.A. | Para cada aplicación un producto. Para cada producto la máxima calidad. | 06 de Febrero del 2012 |