Desentrañando la Ciencia Detrás de la Formación de Aerosoles Secundarios

Imagina la luz del sol brillando sobre el horizonte de una ciudad. Aunque el aire parezca tranquilo, reacciones químicas invisibles están transformando los gases de escape de los vehículos en nuevos contaminantes más peligrosos: los aerosoles secundarios. Estas diminutas partículas no solo degradan la calidad del aire, sino que también plantean riesgos significativos para la salud humana. Pero, ¿cómo ocurre exactamente esta "alquimia de emisiones"?

Un estudio innovador ha investigado el papel de las transformaciones fotoquímicas en la creación de aerosoles secundarios. Realizado en el Laboratorio de Combustión ILMARI de la Universidad de Finlandia Oriental, la investigación se centró en dos vehículos de pasajeros Euro 6:

• Un SEAT Arona de gasolina (Euro 6b) equipado con un convertidor catalítico de tres vías
• Un SEAT Ateca diésel (Euro 6d-temp) con un catalizador de oxidación, un filtro de partículas diésel (DPF) y un sistema de reducción catalítica selectiva (SCR)

Utilizando un dinamómetro de chasis (Rototest VPA-RX3 2WD), los investigadores simularon cuatro escenarios de conducción distintos para replicar las condiciones del mundo real y analizar su impacto en la formación de aerosoles secundarios.

El estudio reconstruyó cuidadosamente cuatro escenarios de conducción para comprender los patrones de emisión en diferentes condiciones:

• Arranque en Frío y Crucero a 70 km/h (CSC70): Simulación del arranque del motor después de una inactividad prolongada (mínimo 12 horas), con muestreo comenzando inmediatamente al encenderse y alcanzando una velocidad estable en 15 segundos.
• Conducción en Carretera a 120 km/h (D120): Recreación de viajes sostenidos a alta velocidad para evaluar las emisiones durante las condiciones típicas de autopista.
• Carga Alta del Motor (3000 rpm, ~40 kW de potencia en las ruedas): Imitación de situaciones exigentes como subir cuestas o acelerar para adelantar.
• Carga Extrema del Motor (5000 rpm, ~50 kW de potencia en las ruedas): Representación de escenarios de máximo rendimiento para evaluar los límites de emisión.

Para las pruebas que no eran de arranque en frío, los investigadores preacondicionaron los motores funcionando a 3000 rpm con una carga de 50 Nm durante cinco minutos antes de ajustar los parámetros de la prueba, asegurando temperaturas estables del motor y concentraciones de emisión.

El estudio incorporó diversas formulaciones de combustible para evaluar su impacto ambiental:

• Vehículos Diésel: Probados con biodiésel B7 estándar (7% de contenido renovable) y aceite vegetal hidrotratado (HVO) al 100%, una alternativa renovable de combustión más limpia.
• Vehículos de Gasolina: Evaluados utilizando mezclas comerciales de etanol (E5, E10) y gasolina reformulada (RFG) que contenían aproximadamente un 20% de contenido de alcohol.

Todos los cambios de combustible se realizaron en centros de servicio certificados con una limpieza a fondo del tanque entre las pruebas para evitar la contaminación cruzada.

Esta investigación proporciona información crítica sobre cómo evolucionan las emisiones de los vehículos a la luz del sol, particularmente con respecto a los óxidos de nitrógeno (NOx) y los compuestos orgánicos volátiles (COV): precursores clave de ozono y aerosoles secundarios. Los hallazgos sugieren:

• Las condiciones de alta carga generan emisiones elevadas de NOx y COV, acelerando las reacciones fotoquímicas
• La gasolina mezclada con etanol puede aumentar las emisiones de aldehídos, lo que podría aumentar la producción de aerosoles secundarios
• Los sistemas avanzados de postratamiento (DPF, SCR) demuestran una eficacia variable según las condiciones de funcionamiento

Estos resultados informarán modelos de calidad del aire más precisos y ayudarán a los responsables políticos a desarrollar estrategias específicas de reducción de emisiones. A medida que la tecnología de los vehículos evoluciona con una creciente electrificación, los estudios futuros pueden examinar cómo los vehículos híbridos y eléctricos influyen en la formación de aerosoles secundarios a través de emisiones no relacionadas con el escape y las vías de producción de energía.