Metales en el Aire

Plantas de generación eléctrica, faenas mineras y rellenos sanitarios son instalaciones que a simple vista nada tienen en común. Sin embargo, comparten la similitud de que cada una debe responder por obligaciones ambientales establecidas en su respectiva Resolución de Calificación Ambiental (RCA).

Algunas de esas exigencias regulan los límites de sus emisiones atmosféricas, tanto en su fuente de origen como también respecto a su impacto en los sectores poblados aledaños a la operación. Por lo tanto, las industrias deben monitorear sus descargas, aunque hay elementos presentes en el aire que por su naturaleza no pueden medirse in situ, sino en laboratorio.

Así ocurre con las trazas de distintos metales que pueden ser perjudiciales para la salud de las personas y para el medio ambiente, tal como se describe a continuación.

Técnicas de Muestreo

Claudio Pérez, Product Manager de Serpram Chile, explica que para detectar metales a través del monitoreo de calidad del aire en los alrededores de las fuentes industriales se utiliza la técnica de muestreo de material particulado (MP) en filtros de alto (Hi-Vol) o bajo volumen (Low-Vol). Esto se hace, idealmente, en membranas de teflón o nylon, donde la muestra de partículas es retenida de acuerdo al tamaño del impactador utilizado. Es decir,
según se trate de material particulado grueso (MP10) o fino (MP2,5).

“Una vez completado el ciclo de funcionamiento -24 horas continuas-, la muestra se envía a laboratorio para determinar la concentración de material particulado por medio de gravimetría. Posteriormente, el filtro se somete a un proceso de digestión para la determinación de metales, procedimiento que también es llamado especiación química”, explica el ingeniero.

En el caso de los muestreos isocinéticos, vale decir en la fuente de origen, se utiliza el método CH-29 “Determinación de Emisiones de Metales desde Fuentes Estacionarias”.

Según Pérez, este procedimiento se aplica en fuentes fijas para chimeneas, calderas y cualquier otro tipo de instalaciones que deba reportar a la autoridad: “Aquí, el muestreo se realiza directo en una chimenea utilizando una sonda isocinética, donde las emisiones gaseosas se recogen en una solución de peróxido de hidrógeno. Posteriormente, se envían a laboratorio para ser digeridas y analizadas por AAS (espectroscopia de absorción de atómica) o por ICP-MS (espectroscopia de masas)”.

Análisis por Espectroscopia

Una vez en el laboratorio, el análisis de metales se ejecuta sobre muestras de MP10 o MP2,5 utilizando filtros de cuarzo en equipos Hi-Vol. “En la eventualidad de realizar el muestreo con equipos Low-Vol, la matriz del filtro debe ser de teflón o nylon”, añade el profesional.

Así, la muestra de MP es sometida a un análisis de gravimetría. Posteriormente, se procede con la digestión del filtro para ser analizado por espectroscopia de absorción de atómica (AAS), o también ejecutar un ensayo mediante la técnica de fluorescencia de rayos X (XRF), que permite hacer un barrido de hasta 56 elementos en una muestra sin destruirla.

La espectroscopia de absorción atómica puede optimizarse para aumentar su sensibilidad a través de la generación de hidruros, o también aplicando técnicas adicionales como lo hacen la espectroscopia óptica acoplada de plasma inducido (ICP-OES), la espectroscopia de masas acoplada de plasma inducido (ICP-MS) o la espectroscopia de inyección de flujo de mercurio (FIMS).

“El uso de estas técnicas permite la obtención de resultados más exactos. Además, el análisis de metales por ICP-OES o ICP-MS ayuda a generar resultados con mayor rapidez, precisión y robustez. También permiten analizar elementos no metálicos, como azufre y fósforo”, comenta el ingeniero.

Cabe indicar que los análisis de las muestras de calidad del aire en laboratorios se centran en la medición de 44 elementos, la mayor parte de los cuales corresponde a metales como vanadio, cobre, cromo, plomo, hierro, aluminio, manganeso, antimonio, litio, oro, plata, platino, cobalto, rodio, cadmio y titanio, entre otros.

Para los muestreos isocinéticos usando el método Ch-29, la lista en su mayoría coincide, solo que agrega cuatro elementos más.

Reporte de Resultados

Claudio Pérez comenta que los resultados de los análisis de metales en el aire se deben informar a las autoridades que velan por la calidad del aire y regulan los niveles de exposición que podrían afectar al entorno natural y humano, entre las que figuran la Superintendencia del Medio Ambiente (SMA), la Superintendencia de Salud y el Servicio Agrícola y Ganadero (SAG).

Estos reportes se realizan de manera distinta si se trata de ensayos realizados a muestras provenientes de monitoreos de calidad del aire o de mediciones isocinéticas. En el primer caso, el titular de la fuente emisora debe informar los resultados de los análisis químicos que se le hayan solicitado, de acuerdo a los compromisos exigidos en sus RCA o por otro tipo de requerimiento legal.

Diferente es el procedimiento para las mediciones isocinéticas. “Para las corridas efectuadas en muestreos de fuentes fijas se deben analizar todos los elementos listados y descritos en el método Ch-29 y el titular es el responsable de reportarlos directamente en el RETC (Registro de Emisiones y Transferencia de Contaminantes)”, indica el representante de Serpram Chile.

El profesional subraya que dichas mediciones pueden ser ejecutadas únicamente por empresas autorizadas por la SMA como ETFA (Entidad Técnica de Fiscalización Ambiental), las cuales deben estar acreditadas bajo normas como la NCh-ISO 17.020 o 17.025, como ocurre con Serpram Chile.

Claudio Pérez comenta que los datos obtenidos en los análisis de metales en las muestras de aire sirven para fines de cumplimiento ambiental, pero también “para la elaboración de líneas base, respecto de la exposición a contaminación por metales, o de otro tipo de estudios cuya finalidad sea conocer las condiciones ambientales y los niveles de concentración de estos elementos en el ambiente (aire, agua o suelo)”.

Análisis en Laboratorio vs. Continuo

Claudio Pérez afirma que los equipos empleados para la medición de metales en laboratorio son distintos a los utilizados para monitoreo en aire ambiente y en procedimientos isocinéticos: “A pesar de que existen fabricantes de equipos para monitoreo de calidad del aire que han desarrollado analizadores continuos de metales, éstos aún no se utilizan de forma regular debido a que las técnicas analíticas en laboratorio poseen la fortaleza de estar acreditadas ante el INN (Instituto Nacional de Normalización), bajo estándares internacionales mediante la norma NCh-ISO 17025”.

Por esta razón, destaca que Serpram Chile ejecuta muestreos, según la normativa vigente, pero que los análisis después se efectúan en laboratorios especializados. “Es la autoridad quien define los estándares aplicables a nivel nacional para la ejecución de este tipo de ensayos utilizando analizadores continuos, garantizando así a los titulares de proyectos que el método puede replicarse con los mismos niveles de incertidumbre y trazabilidad que se exigen a los laboratorios de análisis”.

Artículo publicado en InduAmbiente N° 166 (septiembre-octubre 2020), págs. 68-70.