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Calidad del aire urbano,salud y tráfico rodado

CONSEJOSUPERIOR DEINVESTIGACIONESCIENTÍFICAS

Coordinación

Xavier QuerolInstituto de Ciencias de la Tierra "Jaume Almera".Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

Autores

Xavier Querol, Andrés Alastuey, Teresa Moreno, María del Mar VianaInstituto de Ciencias de la Tierra "Jaume Almera".Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

Jesús Casanova KindelánDepartamento Ingeniería Energética y Fluidomecánica.Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Madrid.

Laura Pérez, Jordi SunyerInstitut Municipal d'Investigació Mèdica (IMIM).Centre de Recerca en Epidemiologia Ambiental (CREAL).

Nino KünzliInstitució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA).

Fundación Gas NaturalPlaza del Gas, nº 1, edificio C, 3ª planta08003 · Barcelona, EspañaTeléfono: 93 402 59 00 · Fax: 93 402 59 [email protected]

1ª Edición diciembre 2006ISBN-13: 978-84-611-4157-9ISBN-10: 84-611-4157-1Depósito legal: 29994-06Impreso en España.

Edita

Prólogo

En el contexto de inquietudes de las ciudadanas y los ciudadanos, el medio ambiente es unelemento que va consiguiendo concentrar cada vez con mayor profundidad el interéspermanente de la población, tanto por su influencia en la calidad de vida, como por elprogresivo conocimiento de los importantes impactos que puede tener sobre la preservacióndel planeta para futuras generaciones.

Es evidente que el foco mediático en los últimos años, por su novedad, y también por supotencial de evolución negativa y en un plazo no muy lejano quizá irreversible, se centraen el cambio climático, y sus conceptos propietarios: el Protocolo de Kioto, las emisionesde gases de efecto invernadero, y también el comercio de emisiones.

El impacto realmente global del cambio climático, obliga a un acuerdo de perspectivaplanetaria para encarar su mitigación, adaptación y posible solución. Es con toda probabilidadel primer problema totalmente universal a resolver por la humanidad, la del siglo XXI, y lade cualquier período anterior.

Los trabajos para encontrar un camino de diálogo y compromiso por grandes emisoresactuales, como Estados Unidos, y con grandes emisores futuros como China o India, asícomo el cumplimiento serio y trascendente de los países ya comprometidos con la reducciónde emisiones es uno de los grandes trabajos de esta época.

También el cambio climático ha permitido, prácticamente por vez primera, otorgar un clarovalor de mercado a una externalidad sin precio, ni valor en la economía convencional, comoson los derechos de emisión de CO2, sentando un precedente de gran interés en el contextodel desarrollo futuro.

Sin embargo, hace años, cuando los científicos, los medios de comunicación, y los ciudadanosse referían al medio ambiente, hablaban de polución, o de contaminación atmosférica, endefinitiva, de lo que ahora definiríamos como contaminación local.

Desde la Fundación Gas Natural nos ha parecido relevante recuperar esta temática y estosconceptos, que no son universales, sino locales, es decir más próximos a la ciudadanía. Porotra parte, sus efectos no son a largo plazo sino que los podemos ver y sentir cada día en

distintas partes del planeta con diferentes intensidades. Y finalmente que las actuaciones parasuavizar, minimizar o resolver sus impactos son de resultados prácticamente inmediatos.

La Unión Europea estima que por efecto de la contaminación local, básicamente por laspartículas en suspensión de pequeño tamaño, cada año, mueren prematuramente del ordende 250.000 ciudadanos europeos. Las cifras de la estimación para España superan las 16.000defunciones anuales, lo cual como mínimo multiplica por 4 veces las causadas por losaccidentes de circulación. Evidentemente el problema es de una dimensión e importanciafuera de toda duda.

Dentro de la contaminación local, el elemento probablemente más nocivo son las partículasde menos de 10 micras, que se estima que provienen entre un 35% y un 55% del tráficorodado, existente en las ciudades.

Aunque los automóviles cada vez cumplen regulaciones medioambientales más exigentes,el crecimiento continuado de su número, además del uso permanente y progresivamenteindiscriminado, así como, la penetración creciente del los vehículos diésel en el conjunto delparque, generan una situación de una progresiva complejidad.

La normativa comunitaria establece que la concentración de partículas, de menos de 10micras, no debe superar, en términos de media anual, los 40 microgramos por metro cúbico,y que no deben superarse los 50 microgramos más de 35 días al año como máximo. Lasciudades españolas normalmente cumplen con el promedio anual pero superan puntualmente,en algunos casos, el límite establecido para situaciones de máximos.

Presentar una publicación en este terreno, con aportación de datos y reflexiones de un equipoimportante de científicos, parecía necesario. Hemos tenido la suerte de poder disponer deun equipo de primera magnitud, coordinado por Xavier Querol, y con el apoyo del Institutode Ciencias de la Tierra «Jaume Almera» del CSIC, de la UPM e IMIM. Para ellos, nuestroagradecimiento por el esfuerzo realizado y por la calidad de las aportaciones conseguidas.

El aumento de calidad de vida, la exigencia de nuevas fronteras y nuevos retos permite elavance de la sociedad y de las expectativas sociales. Por ello, conviene recordar, que haceaños, la clásica niebla de Londres, producida por la combustión de carbón en las calefaccionesde la ciudad, ya desapareció al ser sustituido aquel combustible por gas natural; o que en laciudad de Barcelona, las partículas totales en suspensión de hoy día son la mitad de las queeran 20 años antes, según datos del Ayuntamiento de la ciudad. Si en estos años pasados sehan conseguido estos avances, es evidente que los científicos y la sociedad son capaces deseguir innovando, adaptándose y resolviendo nuevos problemas, nuevas magnitudes, ynuevos avances.

Pedro-A. Fábregas

Director General

Fundación Gas Natural

1. Introducción 1

2. La calidad del aire en las ciudades 15

2.1. Introducción 152.2. La calidad del aire en ciudades en España 162.3. La legislación 222.4. El material particulado atmosférico 24

Índice

3. Tipología de vehículos y de emisiones 37

3.1. Introducción 373.2. Los motores de combustión interna 383.3. Las emisiones de CO2 403.4. La formación de emisiones contaminantes en los motores 413.5. Procedimientos de medición de las emisiones 423.6. La evolución de los límites de emisiones en Europa 513.7. La evolución de las directivas y regulaciones de emisiones de vehículos ligeros 533.8. Emisiones de los vehículos en uso real 57

4. Los efectos en salud de la contaminaciónatmosférica por tráfico 63

4.1. Introducción 634.2. Tráfico y salud: nuevas evidencias 654.3. Resumen de los efectos en salud y sus mecanismos 664.4. ¿Que queda por entender? 734.5. Mejorar la calidad del aire beneficia la salud pública 744.6. Conclusiones 77

5. Soluciones: medidas para la reducción de lasemisiones atmosféricas del sector transporte 79

5.1. Introducción 795.2. Las medidas tecnológicas 825.3. Las medidas no tecnológicas 935.4. Conclusiones 101

6. Conclusiones 103

6.1. La calidad del aire 1036.2. Los efectos en la salud 1056.3. Las medidas para la reducción de las emisiones atmosféricas del sector transporte 105

7. Bibliografía 1078. Autores 113

Cuaderno 4 energía y medio ambiente1

1. Introducción

El aire es esencial para la vida, y no sólo porque permite respirar a los organismos vivos, sinotambién porque su influencia en la Tierra hace que ésta sea habitable. Se dice de ella que constituyeel principal mecanismo de defensa de todas las formas de vida. La alteración de la composición dela atmósfera por causas humanas antropogénicas o naturales altera, por lo tanto, la calidad del aire(con sus repercusiones sobre los ecosistemas y la salud humana), a la vez que puede causar cambiosen el clima por su influencia en el balance radiativo terrestre.

En lo referente a la perturbación de la composición de la atmósfera se distinguen dos escalas:a) a escalas local, regional y de larga distancia, el deterioro de la calidad del aire o el aportede determinados contaminantes puede tener repercusiones negativas sobre ecosistemas, eincluso sobre la salud humana; y b) a escala global o mundial el aporte de determinadoscontaminantes (caso de emisiones de gases de efecto invernadero o de aerosoles atmosféricos)o la destrucción de determinados componentes atmosféricos (caso de la destrucción delozono estratosférico) pueden modificar el balance radiativo terrestre y por ello inducircambios en el clima.

El impacto de la contaminación atmosférica sobre la salud es conocido desde antiguo. Una momiaencontrada en el desierto del Gobi (‘The Beauty of Loan’, 1800 a.C.) se reconoce como la primeraevidencia de ello, debido a que los arqueólogos atribuyen su muerte a enfermedades respiratoriascausadas por la emisión de combustión de madera y de polvo mineral. Lao-Tze (500 a.C.) reconocíaya el impacto en la calidad del aire de las actividades humanas. Alrededor de 300 d.C., leyes romanasya regulaban en York algunas fuentes de contaminación atmosférica, como la producción de cerveza.Alrededor de 1180 Maimónides (Rabi Mose Ben MAIMON, médico sefardí cordobés, 1135-1204)escribía: “Comparar aire de ciudades con el aire de los desiertos y las tierras áridas es como compararlas aguas que son podridas y turbias con las limpias y puras. En la ciudad, a causa de la altura desus edificios, lo angosto de sus calles y de todo lo que se vierte desde sus habitantes y sus líquidos……el aire se torna estancado, espeso, brumoso y neblinoso…Si el aire se altera alguna vez ligeramente,el estado del Espiritu Psíquico será alterado perceptiblemente”.

El desarrollo urbano e industrial de la humanidad ha llevado asociado unas tasas de emisión decontaminantes al medio ambiente muy elevadas a lo largo de la historia. Entre los efectos negativosde estas emisiones cabe resaltar los conocidos impactos de la lluvia ácida en los bosques del centroy norte de Europa, así como los episodios de contaminación atmosférica intensa que ocurrieronen diciembre de 1952 en Londres. A este último se atribuyen 4.000 muertes prematuras, y ha


1. Introducción

supuesto un hito en la legislación de calidad del aire. Así en 1956 se promulgó el British CleanAir Act (Ley británica para el aire limpio) y desde entonces se desencadenaron los estudioscientíficos sobre calidad del aire, así como el desarrollo de tecnologías para reducir emisionesatmosféricas en focos industriales y residenciales.

Otros acuerdos, declaraciones y protocolos que han sucedido al de 1956 son: el Acuerdo deEstocolmo (1972, para la lucha contra la acidificación), el Protocolo de Montreal (1987/90 paracontrolar la capa de ozono), Declaración de Río (1992), Cumbre de Kioto (1997) y Cumbre deRío (2002), estos tres últimos sobre cambio climático. Todos estos acuerdos internacionales sellevan a la práctica en la Unión Europea desarrollando y aplicando una legislación ambiental queregula los niveles de emisión de contaminantes, con la Directiva 1996/61/CE, IPPC ó Prevencióny Control Integrado de la Contaminación, así como en aire ambiente, con la Directiva 1996/62/CE,directiva madre de control y gestión de la calidad del aire. Esta última se aplica en base al desarrollode las directivas hijas (1999/30/CE, 2000/69/CE, 2002/3/CE, 107/2004/CE) que regulan ya loscontaminantes de forma muy específica. Como resultado de estas Declaraciones, Acuerdos yDirectivas la calidad del aire ha experimentado una mejora cuantitativa desde los años 70, que seobserva de forma especial en las ciudades europeas. A modo de ejemplo, la Figura 1.1 muestrala reducción progresiva de los niveles en humos negros y material particulado atmosférico en laciudad de Barcelona desde el año 1986 y 1988 respectivamente hasta la actualidad, aunque estadisminución no se observa en el registro de los niveles de óxidos de nitrógeno NO2 (datos desdeel año 1995 suministrados por el Ayuntamiento de Barcelona).

La sociedad europea ha demostrado siempre una elevada concienciación social en lo concernientea la contaminación atmosférica y sus efectos adversos sobre la salud. Ello ha llevado a aplicar medidasde reducción progresiva de las emisiones industriales y urbanas (como, por ejemplo, la limitacióndel uso del carbón en las calefacciones) y a dar la imagen de que la calidad del aire de las ciudadesera ya aceptable en las últimas décadas. Por ello se ha producido una focalización del interés socialen el cambio climático en vez de en la calidad del aire. Sin embargo, las evidencias de causa-efectoprobadas por trabajos epidemiológicos en la década de los noventa (Pope y Dockery, 2006; WHO,2005) han demostrado que incluso a niveles de contaminación relativamente bajos respecto a losde la década de los setenta existe un impacto significativo de la contaminación en la mortalidad. Elloha reactivado nuevamente el interés social por la calidad del aire y, con ello, la elaboración de nuevasdirectivas de calidad del aire con objetivos muy exigentes planteados en un nuevo borrador dedirectiva que integra parte de las anteriores (Borrador de Junio de 2006 de la Directiva de Calidad

Calidad del aire urbano, salud y tráfico rodado


Evolución de los niveles de humos negros y material particulado(PST: partículas totales en suspensión) registrados en la ciudad de Barcelona

Figura 1.1.

Fuente: Ayuntamiento de Barcelona, 2006

HN

(μg/

m3 )

0

30

40

1994 1996 2000 2002

Evolución humos negros (media de la ciudad)

10

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1992 1998 20041986 1988 1990

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1988 1994 1996 2000 2002

Evolución PST (media de la ciudad)

250

50

1990 1992 1998

PS

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g/m

3 )

de Aire y Aire Limpio para Europa). Este nuevo borrador refleja el resurgimiento del interés porla reducción de la contaminación atmosférica en el ámbito europeo y la preocupación por lospotenciales efectos adversos de este tipo de contaminación en la salud humana.

En este escenario, la mejora de calidad del aire en el futuro en países plenamente desarrollados seha de basar en fijar objetivos de calidad del aire muy estrictos para que su cumplimiento exija elperfeccionamiento de la tecnología ambiental o la aplicación de planes y estrategias que permitanalcanzarlos. Sin embargo, este escenario, no es aplicable más que en países plenamente desarrollados.Una gran parte de la población del planeta está expuesta a niveles de contaminantes equivalentesa los que la población de los países desarrollados estaba expuesta hace 50 años. En estas zonas elcrecimiento de la población y un desarrollo poco sostenible ha causado un deterioro de la calidaddel aire y el crecimiento continuado de las emisiones de contaminantes con incidencia en el climaglobal. El apoyo a estos países para que compatibilicen el desarrollo económico y social, con unaminimización de las emisiones atmosféricas es básico para cualquier planificación en lo referentea emisiones de contaminantes con efectos adversos en la salud, e impacto en los ecosistemas y enla modificación del clima.

Las causas de la contaminación del aire pueden ser naturales (emisiones volcánicas, biogénicas,desérticas, marinas) ó antropogénicas (derivadas de la acción humana). Sin embargo, son estasúltimas las que inciden más negativamente sobre la calidad del aire.

Existen un gran número de contaminantes atmosféricos con distintas repercusiones en la atmósfera.Entre ellos destacan el dióxido de carbono (CO2), el monóxido de carbono (CO), el dióxido deazufre (SO2), los óxidos de nitrógeno (NO y NO2), el ozono (O3, actúa positivamente en laestratosfera ya que reduce la radiación ultravioleta, pero en la troposfera tiene efectos negativos porsu elevado poder oxidante), el amoníaco (NH3), el ácido sulfhídrico (H2S), el material particuladoatmosférico (o “partículas sólidas en suspensión”, incluyendo metales, compuestos inorgánicossecundarios y una gran cantidad de compuestos orgánicos, algunos persistentes) y un elevadonúmero de compuestos orgánicos volátiles (COV). El dióxido de carbono (CO2) siempre debe sertratado de forma separada a los demás contaminantes pues sus efectos no se dejan sentir a nivellocal o regional sino en su contribución planetaria al efecto invernadero y al calentamiento globalde la atmósfera.


1. Introducción

En las ciudades, las emisiones del tráfico, las residenciales (calefacciones, cocinas), y actividadescomo la construcción y demolición, además de las posibles emisiones industriales o de generacióneléctrica presentes, dictan el grado de contaminación atmosférica. Aún reconociendo la diversidadde fuentes de emisión, el tráfico es una de las principales fuentes que afectan a los niveles deexposición de la población urbana a los contaminantes atmosféricos. Ello se debe a que la emisiónse produce a gran proximidad de la población y de forma muy dispersa en la urbe. Si consideramoslas emisiones nacionales o europeas, quizás su papel sea menos relevante que si nos referimos asu contribución a los niveles de exposición humana, pues hay que considerar que aunque lageneración eléctrica o las emisiones industriales en tonelaje pueden ser muy importantes, lospuntos de emisión están generalmente alejados de la población y la altura a la que se producenfavorece la dilución y dispersión.

A la hora de considerar los niveles de emisiones de contaminantes atmosféricos en zonas urbanasespañolas es necesario tener en cuenta, además, algunas peculiaridades que este país presenta ypueden influir en las concentraciones de contaminantes atmosféricos. Así el diseño y arquitecturade las ciudades españolas difiere de la de otros países europeos, en cuanto a la mayor densidadde edificios de apartamentos y a la altura de éstos, lo que provoca un efecto de pantalla en lasemisiones producidas por el tráfico. Ello dificulta la dispersión de contaminantes e incrementamarcadamente los niveles en aire ambiente respecto a otras estructuras urbanas europeas que secaracterizan por mayores espacios verdes, menor densidad y construcciones bajas.

Otro fenómeno con el mismo efecto es la baja tasa de precipitación registrada, especialmente enel centro y sur de España, lo que impide el lavado atmosférico e influye en la importancia deprocesos de resuspensión por el tráfico rodado del material particulado depositado en los firmesde carretera. Así mismo la elevada radiación solar en los meses estivales se traduce en un incrementode los niveles de partículas secundarias (como sulfato y nitrato), NO2 y ozono. Estos incrementosse ven aún más acentuados por la baja capacidad dispersiva de la atmósfera en verano. Dicho deotra manera, las estructuras urbanas y el clima del sur de Europa hacen que la misma emisióndel tráfico produzca un mayor impacto en los niveles de contaminantes en aire ambiente respectoal centro y norte de Europa.

El informe que se presenta a continuación revisa la calidad del aire en zonas urbanas donde, comose ha dicho, el tráfico es la principal fuente de emisiones atmosféricas de material particuladoatmosférico (incluyendo las partículas de los motores, del desgaste de frenos, ruedas y firme de



rodadura, así como determinados metales relacionados con el desgaste mecánico) y gases comolos NOx (término genérico que incluye NO y NO2). Las partículas en suspensión y NOx, comoveremos posteriormente, son los parámetros críticos en el cumplimiento de la legislación de lacalidad del aire en ciudades de España y de Europa en general. Por ello este estudio se centra enestos dos parámetros.

En zonas urbanas, aproximadamente el 50% de emisiones de NOx se produce por combustiónen los motores de los vehículos, siendo otras fuentes de emisión las centrales eléctricas y otrasfuentes industriales (EPA, 1998). Los niveles elevados de NOx además de influir en los nivelesde ozono (contaminante secundario que se genera en la atmósfera por reacción de NO2 yprecursores gaseoso orgánicos), y en la formación de lluvia ácida, pueden perjudicar la saludpública afectando especialmente el sistema respiratorio al dañar el tejido pulmonar causandomuertes prematuras (Mauzerall et al., 2004).

En cuanto al material particulado, estudios realizados en diferentes ciudades de España y Europamuestran al tráfico como responsable de hasta un 50% de los niveles medios anuales de PM10

y PM2,5 (concentración en aire ambiente de partículas con un diámetro inferior a 10 y 2,5 μm,respectivamente, expresada en μg/m3). Como se demostrará posteriormente, elevados nivelestanto PM10, como PM2,5, se han asociado con problemas de salud al ser suficientemente pequeñaspara ser inhaladas y penetrar en el pulmón. PM10 puede dividirse a su vez en tres categorías deacuerdo a su tamaño, incluyendo una fracción gruesa (2,5-10 μm, deposición extra-torácica),fina (0,1-2,5 μm; deposición bronquial) y ultrafina (<0,1 μm; deposición alveolar).

Como se expone posteriormente, estudios epidemiológicos y toxicológicos han encontradoclaras conexiones entre niveles de polución atmosférica e ingresos en hospitales y número demuertes en pacientes, mostrando como niveles elevados de polución en el aire que respiramosprovocan problemas cardio-respiratorios, especialmente en niños, ancianos y gente enferma(Pope y Dockery, 2006). Dichos problemas en la salud incluyen arritmias, reducción en lacapacidad pulmonar, asma, bronquitis crónica, sinusitis, tos, y alergias. Es importante considerarque estas reacciones en nuestra salud no sólo dependen de la masa de material inhalado, sinotambién de la composición de dicho material (Adamson et al., 1999, 2000; Dye et al., 2001; Ghioy Devlin, 2001; Moreno et al., 2004). Sin embargo aun hoy existe controversia sobre que característicafísico/química/morfológica hace que unas partículas sean mas bioreactivas que otras.

1. Introducción



La presencia de pequeñas cantidades de elementos altamente tóxicos como el cadmio (Cd) (Nawrotet al., 2006), especialmente si son solubles (Fernández-Espinosa et al., 2002; Birmili et al., 2006),también juega un papel importante en los efectos en la salud humana cuando son inhalados ya queson normalmente altamente bioreactivos. Es más, muchos de estos elementos traza aparecen en lafracción ultrafina del material particulado (<0,1 μm, Milford y Davidson, 1985), siendo capaces dealcanzar las regiones alveolares en los pulmones (Schaumann et al., 2004).

Mientras algunos de estos elementos traza son producidos por emisiones naturales (erupcionesvolcánicas, tormentas de polvo, alteración de rocas y suelos, fuegos forestales), muchos otrostienen un origen antropogénico. Por ejemplo el vanadio (V), el cobalto (Co), el molibdeno (Mo),el níquel (Ni), el antimonio (Sb), el cromo (Cr), el hierro (Fe), el manganeso (Mn) y el estaño (Sn)son emitidos durante la combustión de hidrocarburos (Pacyna, 1986; Lin et al., 2005), y el arsénico(As), el cromo (Cr), el cobre (Cu), el manganeso (Mn) y el zinc (Zn) en industrias metalúrgicas(Pacyna, 1986; Querol et al., 2002; Alastuey et al., 2006).

La contaminación del tráfico incluye un amplio rango de emisiones de elementos metálicos comoel hierro (Fe), el bario (Ba), el plomo (Pb), el cobre (Cu), el zinc (Zn) y el cadmio (Cd) (Pacyna,1986; Birmili et al., 2006). Por esta razón la Unión Europea ha establecido un límite anual parael plomo (Pb) (500 ng/m3, 1999/30/CE), y unos valores aconsejables u objetivo para el arsénico(As) (6 ng/m3), el níquel (Ni) (20 ng/m3) y el cadmio (Cd) (5 ng/m3) (2004/107/CE).

Como también se expondrá, entre las emisiones de contaminantes atmosféricos procedentes deltráfico rodado y de otros motores estacionarios es necesario destacar las emisiones de los motoresdiésel. En la Figura 1.2 se aprecia cómo, en el ámbito europeo, este tipo de motores tienen ungran peso tanto en las emisiones actuales de NOx y material particulado (PM) como en lasprevistas para los próximos años.



1. Introducción

Pasado, presente y futuro de las emisiones de NOx y material particulado (PM) del tráficorodado en Alemania

Figura 1.2.

Coches gasolina

Coches diésel

Coches diésel

Coches concatalizador

20200

50

10

40

20

30

1980 1985 1990 2000 2005 2010 20151995

Emisiones de PM en Alemania - Tremod 2.1 (10/2001)

1960 1965 1970 1975

15

45

25

35

5

Fuente: UBA, 2003.

* Cálculos provisionales del acuerdo HBEFA 2.0.

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1.400

1.200

1.000

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1980

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2018

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Emisiones de NOx en Alemania - Tremod 2.2 (03/2003)*19

82

1986

1988

1992

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1998

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2006

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2016

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Otros vehículos gasolina

Otros vehículos gasolina

Otros vehículos diésel

Otros vehículos diésel

Coches gasolinacomerciales

(Año)

(Año)



Más de un siglo después de ser patentado, el motor diésel juega un papel clave en el mantenimientoy desarrollo de la sociedad actual. Este motor equipa a una amplia gama de automóviles, camiones,autobuses, barcos y buques, maquinaria agrícola, industrial, de construcción y de generacióneléctrica, entre otros. Su principal ventaja es la eficiencia energética, ya que convierte más energíaquímica o calorífica en mecánica que otros tipos de motores de combustión interna. Los costesde fabricación son superiores a los de motores de gasolina equivalentes debido a las exigenciassuperiores en lo referente a la presión superior a la que han de trabajar y el mayor coste de lossistemas auxiliares como la inyección o la sobrealimentación. Sin embargo, tanto la mayor eficienciaenergética -y por tanto menor consumo- de los motores diésel hacen que su utilización seapreferente debido a su mayor rentabilidad, aunque en aplicaciones estacionarias y de vehículosde uso urbano se plantea el gas natural como una alternativa viable y atractiva.

La clave del motor diésel es su ignición por compresión, lo que requiere de mayores temperaturasde combustión con llamas de difusión y mezcla heterogénea durante la combustión. Ello incrementala eficiencia energética pero también presenta un problema en cuanto a las emisiones de contami-nantes. Aunque este tipo de motores emitan menos monóxido de carbono (CO) e hidrocarburos(HC) que sus equivalentes en gasolina o gas natural, las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx)y de material particulado (PM) son muy superiores. La Agencia de Protección del Medio Ambientede los Estados Unidos (US-EPA) ha calificado a las emisiones de material particulado (PM)procedentes del diésel como una de las principales fuentes móviles de emisión de contaminantesatmosféricos tóxicos.

En nuestros días, la tecnología diésel está sufriendo una transformación importante para dar respuestaa las demandas ambientales, además de las puramente técnicas. La adaptación a las nuevas normativasambientales requiere de un gran esfuerzo tecnológico, tanto en motores de fuentes estacionariascomo móviles, de transporte público y privado e industrial, agrícola y de la construcción. Sinembargo los niveles de emisión de estos motores vienen regulados por normativas diferentes, y nosiempre lo suficientemente estrictas como para permitir alcanzar los objetivos específicos paracontaminantes en aire ambiente fijados por las directivas de calidad del aire.

A modo de ejemplo, los niveles límite de la directiva de calidad del aire 1999/30/CE seleccionadospara 2010, así como los de PM2,5 propuestos por la II Posición Común de la CE sobre PM, hansido fijados suponiendo que en un futuro próximo los vehículos diésel estarán equipados confiltros de partículas. Sin embargo, los niveles límite de emisión de la normativa europea en materia


de emisión de vehículos diésel (como la EURO 4) son del orden de 15-25 veces superiores a losque se podrían conseguir si fuera obligatoria la instalación de filtros de partículas. Las normativasestadounidense y japonesa equivalentes a la EURO 4 son bastante más estrictas en este sentido.En las Figuras 1.3 y 1.4 se muestran el efecto de los filtros de partícula en vehículos diésel, así comola comparación entre las citadas normativas de emisión. Cabe resaltar que la UE está ya desarrollandola nueva norma EURO 5, con niveles mucho más estrictos.

Emisiones de material particulado (PM) de un vehículo medio de gasolina y diéselcon y sin filtro de partículas (Swedish National Road Administration, 2002)

Figura 1.3.

1. Introducción

Obligados por la necesidad de cumplir las normativas anticontaminación, a comienzos de 1990 serealizó la sustitución del control mecánico del flujo de aire y combustible, así como de la mezclade ambos y de la combustión, a un control electrónico mucho más preciso y por tanto con mejorastécnicas y de emisión muy considerables. Es por ello que los motores diésel construidos antes ydespués de principios de los años 90 presentan diferencias significativas en cuanto a niveles deemisión de contaminantes.

0

5

10

15

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35

Tempertura: + 22 ºCTempertura: - 7 ºC

PM emissions

Em

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PM

(mg/

km)

Coches gasolina Coches diésel coninyectores CR yfiltros de partículas

Coches diésel conunidad de inyectoresCR y filtros departículas



La vida media de un vehículo particular diesel varía entre 10 y 15 años (dependiendo de entre otrosfactores del crecimiento económico del periodo). En el caso de vehículos utilizados en agricultura,construcción e industria, la vida media puede llegar a ser considerablemente mas larga. Por ello,es aún necesario el paso de algunos años antes de lograr eliminar de nuestras calles los motoresdiesel con relativamente altas emisiones, sobre todo teniendo en cuenta la importancia que en elmercado de segunda mano tienen estos vehículos. Es necesario remarcar que en el caso de losmotores diesel el mantenimiento periódico del motor es importante para mantener las especificacionesoriginales en lo referente a emisiones.

Comparación entre los niveles límite de emisión de motores diéselde las legislaciones de UE, EEUU y Japón

Figura 1.4.

Fuente: Agencia Federal Alemana de Protección Ambiental (UBA), 2003.

PM (mg/km) Pasajeros-diésel100

80

60

40

20

0

PM (mg/km) Pesados-diésel

300

200

100

0

1000

800

600

400

200

0

NOx (mg/km) Pasajeros-diésel

6000

4000

2000

0

NOx (mg/km) Pesados-diésel


1. Introducción

Además de las nuevas tecnologías utilizadas en los motores diésel, el uso de combustibles de ultra-bajo contenido en azufre es esencial para reducir las emisiones, no solamente por la consecuentereducción de niveles de sulfato, y por tanto de PM2,5, sino porque el uso de este combustible esabsolutamente necesario para el buen funcionamiento de los sistemas de depuración de emisiones,tales como catalizadores para óxidos de nitrógeno (NOx) y filtros de partículas con catalizadores,ya que el óxido de azufre (SO2) y los ácidos derivados dañan los catalizadores.

A pesar de las ventajas de este tipo de combustible y de los nuevos motores diésel, estas medidasno son suficientes para alcanzar los objetivos de las nuevas directivas en materia de PM, ya quepara conseguirlos es necesaria la utilización de tecnologías para depurar las emisiones decontaminantes de los motores diésel. En EEUU, además de fijar valores límite de emisión paraPM y NO2 mucho más estrictos que los europeos, se han seguido cinco tipos de estrategiaspara reducir los niveles de emisión de contaminantes de los motores diésel, que se resumen acontinuación. Cada estrategia se basa en favorecer el desarrollo de programas voluntarios encinco aspectos concretos:

•”Refuel:” Utilización de combustibles limpios (ultra-bajo contenido en azufre) para reducirniveles de sulfatos.

•”Rebuild / Repare:” Favorecer el mantenimiento y la reparación de motores con defectos quedespués de unos años de funcionamiento no cumplen ya las especificaciones del fabricante encuanto a las emisiones.

•”Repower:” Cambio de motores antiguos por otros de nueva generación en maquinaria industrial,construcción, transporte, etc. con mayor vida útil.

•”Retrofit:” Aplicar filtros de depuración de emisiones y otras aplicaciones (como catalizadores)a motores en funcionamiento (véase apartado siguiente). Esta estrategia es especialmente adecuadapara el transporte público, vehículos para recogida de residuos, ambulancias, bomberos y otrosvehículos con funciones públicas.

•”Replace:” Los motores construidos con anterioridad a 1990 no son adecuados para alcanzarlos requisitos de emisión que se van a exigir, o aunque fuera posible alcanzarlos, los costes seríandesmesurados. En estos casos lo más conveniente es la sustitución del vehículo por otro denueva generación. En EEUU se han desarrollado programas para sustituir ciertos tipos devehículos, como el cambio de los autobuses escolares (Programa Clean School Bus USA retrofit



and replacement program 2003). Este programa contempla el cambio de 400.000 unidades enel periodo 2003 a 2010. La Autoridad del Transporte de Nueva York es líder en EEUU en estetipo de estrategias que puede conllevar también el cambio a motores de gas natural comprimido(CNG), vehículos híbridos (diésel-eléctrico), gas natural licuado (LNG) o hidrógeno.

A continuación de este capítulo introductorio, que presenta una visión general del tema de calidaddel aire urbano y emisiones del tráfico rodado, el presente informe aborda los siguientes aspectos:

• Revisión de aspectos relevantes de calidad del aire en zonas urbanas, con énfasis en el problemadel tráfico, y en especial de las emisiones de NOx y de PM10 y PM2,5. (Capítulo 2)

• Descripción de las causas de formación de emisiones en los motores de combustión interna,de los procedimientos de medición de emisiones y de las emisiones de los vehículos en uso real.(Capítulo 3)

• Síntesis de los conocimientos epidemiológicos de la contaminación en la salud, con especialénfasis en las emisiones del tráfico. (Capítulo 4)

• Revisión de algunas soluciones tecnológicas y no tecnológicas para la reducción de emisionesdel tráfico, y por tanto para la mejora de la calidad del aire en zonas urbanas. (Capítulo 5)


2. La calidad del aire en las ciudades

2.1. IntroducciónLos principales focos de contaminación atmosférica de origen antropogénico en zonas urbanas sonlas emisiones del tráfico, las instalaciones de combustión para generación de energía eléctrica, losprocesos industriales, la construcción-demolición y las emisiones domésticas y residenciales.

Aunque la tendencia en las últimas décadas es situar las instalaciones industriales en las afuerasde las ciudades, existen aún focos industriales ubicados en los entornos urbanos. Además, lasciudades en su rápido crecimiento se aproximan, o incluso engloban, a otros polígonos industriales.La contaminación de origen industrial se caracteriza por la gran cantidad de contaminantesproducidos en las distintas fases de los procesos industriales y por la variedad de los mismos. Lostipos de contaminantes emitidos dependen fundamentalmente del tipo de proceso de producciónempleado, y de la tecnología y materias primas utilizadas. Por otra parte, en los focos de emisiónindustriales se suelen combinar las emisiones puntuales, fácilmente controlables, con emisionesdifusas de difícil control. Las actividades industriales que producen contaminantes atmosféricosson muy variadas, pero los principales focos están en los procesos productivos utilizados en lasindustrias básicas. Entre los sectores que dan lugar a la mayor emisión de contaminantesatmosféricos podemos destacar la generación eléctrica, la metalurgia, la industria química, lasrefinerías de petróleo y la industria cerámica y cementera.

En el pasado, la utilización de combustibles con altos contenido en azufre (S) tanto en plantasindustriales y de generación de electricidad, como en actividades domésticas dieron lugar a laformación de episodios de contaminación como el ya mencionado episodio de smog de Londresde 1952, formado por una mezcla de dióxido de azufre, ácido sulfúrico y partículas sólidas ensuspensión. A raíz de estos episodios se implementaron diferentes directivas relativas al contenidoen S en los combustibles y a la mejora de las instalaciones de combustión con objeto de reducirlos niveles de emisión de SO2 y que han resultado en una disminución drástica de los niveles enaire ambiente de éste contaminante primario y de los contaminantes secundarios derivados. Comomuestra la Figura 2.1, actualmente los niveles de SO2 registrados en áreas urbanas son sóloligeramente superiores en las estaciones de tráfico respecto a las industriales. Las estaciones detráfico con elevadas concentraciones de SO2 que se pueden observar en la citada Figura correspondena estaciones de tráfico ubicadas en zonas con elevada carga industrial (Puertollano, Ponferrada,Santa Cruz). El progresivo uso de combustibles con bajo contenido en S es responsable de lasrelativamente bajas emisiones de SO2 del tráfico rodado.


Uno de los focos de emisión con mayor impacto en la calidad del aire en las zonas de residenciay trabajo de los ciudadanos es el tráfico. Dado que en las últimas décadas la industria ha idodisminuyendo los volúmenes de emisión de contaminantes y que ésta se ha ido alejandopaulatinamente de los núcleos urbanos, y que el parque de vehículos ha incrementado drásticamente,el tráfico ha pasado a convertirse en uno de los focos más importantes de contaminación atmosféricaen entornos urbanos. Las necesidades de movilidad de los ciudadanos y el transporte de mercancíashan contribuido notablemente a incrementar los niveles de contaminantes atmosféricos. Losprincipales contaminantes emitidos directamente por el tráfico son el monóxido de carbono (CO),óxidos de nitrógeno (NOx), compuestos orgánicos volátiles (VOCs), y material particulado(PM). Además de estas emisiones directas, el desgaste de frenos y neumáticos así como la erosióndel firme de rodadura y la resuspensión del material depositado en la calzada contribuyen a laemisión de material particulado a la atmósfera.

Las emisiones de CO, atribuibles tanto al tráfico como a la industria tienen una importanciasignificativa en el balance radiativo global además de un impacto en la calidad del aire.

2.2. La calidad del aire en ciudades en EspañaLas emisiones de NOx, si que tienen un impacto directo en la calidad de aire urbano y en elentorno de la ciudad. En España, los niveles medios de NO2 son elevados en numerosas estacionesurbanas de control y vigilancia de la calidad del aire con influencia de tráfico tal como se apreciaen la Figura 2.1 (datos de AirBase para el año 2004). Esta Figura muestra que en muchas de lasestaciones de tráfico de España se excede el número de superaciones del valor límite horariopermitidas por año de acuerdo a la legislación europea vigente (Directiva de Calidad del Aire1999/30/CE). Además en una proporción importante se incumplen también los requisitosconcernientes al valor límite anual de NO2. La situación es mucho mejor en el caso de las estacionesde fondo urbano con menor influencia directa de las emisiones del tráfico. Ello da idea de laimportancia que tienen las emisiones del tráfico en los niveles urbanos de aire ambiente de NO2.

Los NOx tienen una especial relevancia en la formación del conocido smog fotoquímico. La palabrainglesa smog (de smoke: humo y fog: niebla) se utiliza para denominar la contaminación atmosféricaque se produce en algunas ciudades por las mezcla de contaminantes de origen (NOx e hidrocarburosvolátiles) con otros secundarios (ozono, peroxiacilo, radicales hidroxilo, etc.) que se forman por




reacciones producidas al incidir la luz solar sobre los primeros. Las reacciones fotoquímicas queoriginan este fenómeno suceden cuando la mezcla de NOx e hidrocarburos volátiles emitida porlos automóviles y el oxígeno atmosférico reaccionan, inducidos por la luz solar, en un complejosistema de reacciones que acaba formando ozono.

El ozono es una molécula muy reactiva que sigue reaccionando con otros contaminantes presentesen el aire formando un conjunto de varias decenas de sustancias distintas como nitratos de peroxiacilo(PAN), peróxido de hidrógeno (H2O2), radicales hidroxilo (OH), formaldehido. Estas sustancias,en conjunto, pueden producir importantes daños en las plantas, irritación ocular y problemasrespiratorios. Este tipo de contaminación se ve agravado en zonas calidas y con tasa elevada deradiación solar. Por ello la primavera-verano es la época más favorable para la formación de estetipo de contaminación, aunque no obstante en invierno, el desarrollo de inversiones térmicas y elmenor desarrollo de la capa de mezcla favorece la concentración de los contaminantes gaseosos yparticulados en las capas bajas de la atmósfera, pudiendo agravar este problema en determinadosescenarios ya que dificultan la renovación del aire y la eliminación de los contaminantes. Se ha deresaltar que aunque los precursores de ozono se emiten en zonas urbanas e industriales el impactode éste contaminante atmosférico se registra sin embargo en zonas rurales y de fondo regionalcircundantes a los focos emisores, mientras que en los ambientes urbanos, dado el consumo deozono resultante de la oxidación de las emisiones de NO para formar NO2, los niveles de estecontaminante son bajos.



Niveles medios de SO2 y NO2 en estaciones urbanas de control y vigilanciade calidad del aire en España

Figura 2.1.

Núm

ero

supe

raci

ones

(día

s y

hora

s)

30

25

20

15

10

5

0

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Superior: Niveles medios anuales - -, y número de superaciones de los valores límite diarios - - y horarios - - de SO2 y susrespectivos valores límite.

Inferior: Niveles medios anuales de NO2 - - μg/m3 y número de superaciones horarias del valor límite de NO2 establecido por laUnión Europea para 2005 - -, y sus respectivos valores límite.

Fuente: datos de AirBase 2004.

Estaciones de TráficoEstacionesIndustriales

Estacionesde Fondo

Media anual

Días >125 μg/m3 valor límite 3

Horas >350 μg/m3 valor límite 25

Estaciones de Tráfico Estaciones Industriales Estaciones de Fondo

Media anual

Horas > 200 μg/m3



Los NOx y sus derivados dan además lugar a la formación de partículas secundarias por interaccióncon el amoniaco (emitido por actividades agrícolas en su mayoría e industriales y urbanas enmenor proporción) o con las partículas naturales (aerosol marino o partículas minerales emitidaspor resuspensión del suelo).

Un contaminante de especial relevancia en calidad del aire urbana es el material particuladoatmosférico. La fracción gruesa del material particulado (aquella superior a 2,5 μm) está formadamayormente por partículas de origen mineral y otras partículas producidas por procesos de desgastede tipo mecánico. En las áreas urbanas de España se registra una alta carga mineral en el materialparticulado que se debe especialmente a dos causas: 1) en primer lugar las elevadas tasas deresuspensión del polvo depositado en la calzada, originado bien por el tráfico o por otras fuentescomo la construcción y la demolición, cuya acumulación se ve además favorecida por el bajovolumen de precipitación que se registra en determinadas regiones de España (sobre todo si secompara con otros países del centro o norte de Europa); y 2) en menor medida a los aportes depolvo desde África y a la resuspensión natural de suelos áridos. Estudio previos (Querol et al.,1998, 2004a y Rodríguez et al., 2001) han demostrado que las invasiones de polvo desde el nortede África pueden tener una elevada influencia en el número de superaciones del valor límite diariode PM10 (material particulado inferior a 10 μm, para el cual la Directiva 1999/30/CE fija un valorlímite diario de 50 μg/m3 que no podrá ser superado más de 35 días al año). No obstante, estosepisodios tienen una menor influencia en los niveles medios anuales de PM10, excepto en aquellasregiones de España próximas al continente africano (sur y este de la Península Ibérica, Canariasy Baleares) donde los valores medios anuales también están influenciados por las contribucionesnaturales.

La fracción de partículas finas (aquella inferior a 2,5 μm) incluye hollín procedente de procesosde combustión (por ejemplo carbón, o motores diésel), además de nitratos y sulfatos de origensecundario. Por último la fracción ultrafina (aquella inferior a 0,1 μm) es la mas desconocida,aunque se cree que proviene en su mayoría, y especialmente en el caso de zonas urbanas, deemisiones de tráfico (Bree y Cassee, 2000).



Niveles medios anuales de PM10 y número de superaciones anuales del valor límite diariode PM10 registrado en estaciones urbanas españolas*

Figura 2.2.

* Clasificadas de acuerdo con su carácter de tráfico, industrial o de fondo urbano.

núm

ero

días

>50

μg/

m3

80

70

60

50

40

30

20

10

0

250

200

150

100

50

0

Estaciones de Tráfico Estaciones Industriales Estacionesde Fondo

Media anual

Días >50 μg/m3


En cualquier caso es importante considerar que debido a los contrastes regionales, tanto climáticoscomo orográficos, existentes en España entre las regiones montañosas del interior de la Península,las costeras de las vertientes Mediterránea y Atlántica y los archipiélagos (Canario y Balear), seregistran variaciones significativas en lo referente a la composición y la evolución estacional de loscontaminantes particulados atmosféricos registrados en las zonas urbanas.

El registro de valores medios anuales de PM10 en estaciones de España de fondo urbano (datosAirBase 1998-2004, Figuras 2.2 y 2.3) muestra que al igual que en el caso del NO2 son las estacionesurbanas de tráfico las que registran con mayor frecuencia superaciones de los valores límite diario(fijado en un máximo de 35 superaciones diarias del valor 50 μg/m3 a partir de 2005) y anual(fijado en 40 μg/m3 a partir de 2005) de PM10 por la directiva europea 1999/30/CE.



Niveles medios anuales de PM10 y número de superaciones anuales del valor límite diariode PM10 registrado en estaciones urbanas españolas*

Figura 2.3.

* Clasificadas de acuerdo con su carácter de tráfico, industrial o de fondo urbano para los años 1998-2004.Superior: Niveles medios anuales de PM10 en estaciones urbanas españolas.Inferior: Número de superaciones anuales del valor límite diario de PM10 para las mismas estaciones y periodo.

80

70

60

50

40

30

20

10

0

350

300

250

200

150

100

50

0

1988 1999 2000 2001 2002 2003 2004

1988 1999 2000 2001 2002 2003 2004

Tráfico Industrial Fondo urbano




2.3. La legislaciónEn respuesta al gran impacto en la salud humana de la contaminación atmosférica (la OrganizaciónMundial de la Salud estima que más de 250.000 personas murieron prematuramente en al año 2000por causas relacionadas con inhalación de aerosol atmosférico) la Comisión Europea estableció deacuerdo con la Directivas Europeas 1999/30/CE, 2000/69/CE, 2002/3/CE y 2004/107/CE, valoreslímite, objetivo y en su caso, umbrales de alerta, para las concentraciones de dióxido de azufre,dióxido de nitrógeno, óxidos de nitrógeno, partículas, plomo, benceno, monóxido de carbono,ozono, arsénico, níquel, cadmio y benzo [ ] pireno en el aire ambiente con el fin de evitar, preveniro reducir los efectos nocivos para la salud humana y medio ambiente en su conjunto. En la Tabla2.1 se resumen los citados valores y umbrales de acuerdo con las Directivas citadas, así como conel borrador de octubre de 2006 de la Directiva de Calidad del Aire y Aire Limpio para Europa.De acuerdo a lo expuesto anteriormente en ambiente urbanos los valores límite que presentan enEspaña mayores dificultades para su cumplimiento son el valor límite diario de PM10, los valoreslímite y objetivo anual de PM10 y PM2,5, así como los valor límite horario y diario para NO2.Mientras que los elevados niveles de NO2 en ambientes urbanos están relacionados en su mayorparte con el tráfico rodado, los niveles de PM10 y PM2,5 pueden tener varias fuentes de contribución,es por esta razón que en la siguiente sección se prestará especial atención al material particuladoen el ambiente urbano.



Valores límite y objetivo, y umbrales, de acuerdo con las Directivas de calidad del aire,así como con el borrador de octubre de 2006 de la Directiva de Calidad del Aire y AireLimpio para Europa

Tabla 2.1.

Directivas 1999/30/CE, 2000/69/CE y (*) borrador de octubre de 2006 de la Directiva de Calidaddel Aire y Aire Limpio para Europa

Anual 40 μg/m3 PM10 no superarDiario 50 μg/m3 PM10 n<35 por añoAnual 25* μg/m3 PM2,5 no superar2010-2020 reducir 20%* PM2,5 anual en estaciones de fondo urbano

Horario 350 μg/m3 SO2 24 ocasiones por añoDiario 125 μg/m3 SO2 3 ocasiones por añoAnual prot. ecos. 20 μg/m3 SO2 no superar ni anual ni media

Horario 200 μg/m3 NO2 18 ocasiones por añoAnual 40 μg/m3 NO2 no superarAnual prot. vegetación 30 μg/m3 NOx (expresado como NO2)

Anual 30(5*) μg/m3 Benceno no superarMedia 8-h máx. /día 10 mg/m3 CO no superarAnual 500 ng/m3 Pb no superar

Directiva 2002/3/CE

Valor objetivo O3 protección salud humana: Máximo de las medias 8h. del día:120 μg/m3 O3 no superar más de 25 días/año promedio en período 3 años.

Valor objetivo O3 protección vegetación: AOT40, valores horarios de mayo a julio18.000 μg/m3·h O3 no superar promedio en un período de 5 años (c).

Umbral de información: horario 180 μg/m3 O3Umbral de alerta: horario 240 μg/m3 O3

AOT40 (expresado en (μg/m3·h) = suma de la diferencia entre las concentraciones horarias superiores a los 80 μg/m3 y los 80 a lolargo de un período dado utilizando únicamente los valores horarios medidos entre las 8.00 y las 20.00 horas, Hora de EuropaCentral (HEC), cada día.

Directiva 2004/107/CE

Anual 6 ng/m3 As no superarAnual 20 ng/m3 Ni no superarAnual 5 ng/m3 Cd no superarAnual 1 ng/m3 Benzo[ ]pireno no superar

2.4. El material particulado atmosférico

2.4.1. Niveles de material particulado atmosférico en España

Como muestra el informe del Ministerio de Medio Ambiente (2006) sobre material particuladoatmosférico (que resume resultados de estudios realizados en 28 emplazamientos en España), dependiendode las características del emplazamiento de medida, las concentraciones de PM10 y PM2,5 (en μg/m3)incrementan desde los siguientes rangos: 14-22 y 8-12 (estaciones de fondo regional remotas), 10-21y 12-17 (rurales), 28-32 y 18-21 (suburbanas), 28-47 y 19-21 (fondo urbano e industriales) hasta alcanzar46-50 y 28-35 (tráfico intenso ó hotspots de tráfico) (Figura 2.4). Ello confirma el gran impacto de lasemisiones del tráfico rodado en los niveles en aire ambiente de PM10 y PM2,5.



Fuente: Ministerio de Medio Ambiente (2006).

Partículas en suspensión en España: media anual PM10 y PM2,5 *

Figura 2.4.

Rural Suburbano SuburbanoIndustrial

Urbano Urbano Industrial Tráfico

* Superior: Media anual PM10 para diversas zonas a través del país dependiendo del tipo de estación ycomparación con el valor límite 2005 de la CE y con el valor guía OMS 2005.Inferior: Idem para PM2,5 comparado con el valor límite CE de 2015 y el de US EPA.

Niveles medios PM10

Niveles medios PM2,5

50

40

30

20

10

0

40

30

20

10

0Rural Suburbano Suburbano

IndustrialUrbano Urbano Industrial Tráfico



Figura 2.5.

Diversos estudios han demostrado que el valor límite diario de PM10 vigente es más exigente que elvalor límite anual. En la Figura 2.5 se representan los valores medios anuales de PM10 correlacionadoscon las respectivas superaciones anuales del valor límite diario de PM10 (valor correspondiente alpercentil 90,4 de los niveles diarios de PM10 registrados en una serie de estaciones de control yvigilancia de la calidad del aire en Europa (datos de Airbase 2003). La figura demuestra de manerainequívoca que el número de superaciones del valor límite diario de 50 μgPM10/m3 en estacionesmidiendo un valor medio anual de 40 μgPM10/m3 es de alrededor de 80 en lugar de 35. De otra manera,se concluye que el valor límite relativo al número de excedencias diarias por año (actualmente 35 ópercentil 90,4) equivalente al valor límite anual de 40 μgPM10/m3, está en el rango 60-65 μgPM10/m3,en lugar del valor de 50 μgPM10/m3 actualmente en vigor. Es decir, para cumplir los requisitos de 35superaciones del valor límite diario de 50 μgPM10/m3 no se debería exceder un valor límite anual deaproximadamente 30 μgPM10/m3.

* Niveles medios anuales de PM10 correlacionados con las respectivas superaciones anuales del valor límite diario de PM10(valor correspondiente al percentil 90,4 de los niveles diarios de PM10) registrados en una serie de estaciones de control y vigilanciade la calidad del aire en Europa.

Correlación entre niveles medios anuales de PM10 y superaciones del valorlímite diario de PM10 50 μg/m3) en Europa (2003) *

Sup

erac

ione

s

Media anual PM10 (μg/m3)


100

180

160

140

120

100

80

60

40

20

010 20 30 40 50 60 70



2.4.2. Componentes del material particulado atmosférico

Aunque desde un punto de vista legislativo, el PM se considera como un contaminante único,la gran variabilidad de fuentes emisoras y las reacciones y transformaciones que tienen lugardurante su residencia en la atmósfera resultan en una gran diversidad de su composición. El PMes una mezcla compleja de diferentes compuestos que pueden estar asociados entre si en la mismapartícula o formando partículas diferentes. La concentración relativa de los diferentes componentesdel material particulado dependerá de las fuentes de emisión y de factores geográficos y climáticosque condiciona su estabilidad, dispersión y deposición. Por ello el PM se caracteriza por una granvariabilidad espacial y vertical.

Uno de los componentes mayoritarios del PM son las partículas carbonosas. Bajo este término genéricose engloba una gran variedad de compuestos cuyo único nexo en común es estar formados principalmentepor carbono (C). Dentro de este grupo está el carbono orgánico (OC) que es el que forma parte dela materia orgánica (OM, fragmentos vegetales y de insectos, polen, partículas, compuestos orgánicosvolátiles, etc), y el carbono elemental (EC, emisiones de diésel, etc). En España, la concentración departículas carbonosas, para las fracciones gruesa y fina, aumenta desde los niveles mínimos en estacionesde fondo de 2-4 μg/m3 (áreas rurales) hasta 4-11 μg/m3 para la mayoría de los emplazamiento urbanosy suburbanos, a excepción de los hotspots de tráfico intenso en ciudades (hasta 15 μg/m3 en Madrid)y el caso de la ciudad de Puertollano afectada por la industria petroquímica y la minería del carbón,en la que los niveles superan normalmente los 10 μg/m3. Los niveles más altos están asociados conuna fuerte influencia del tráfico (Madrid y Barcelona: Figura 2.6).

En marcado contraste con el fraccionamiento de las partículas carbonosas hacia las fracciones finas,aquellos elementos normalmente asociados a partículas minerales como silicatos, carbonatos, óxidosy fosfatos (“partículas crustales minerales”) se encuentran de manera más abundante en la fraccióngruesa (PM2,5-10). Estos componentes del PM10 aumentan su concentración desde <6 μg/m3 enestaciones de fondo rural, a 6-8 μg/m3 en emplazamientos suburbanos hasta los >8 μg/m3 enprácticamente el resto de estaciones (Figura 2,6). A excepción del área cerámica (Onda Vila-real,Borriana y l’Alcora) donde se ha registrado una carga de materia mineral entre 9 y 16 μg/m3 de mediaanual, los valores más altos (13-15 μg/m3) se han alcanzado en los sitios urbanos de tráfico intenso óhotspots y cerca de las fuentes industriales de emisiones primarias. Obviamente, la fracción mineralen PM2,5 es también elevada cerca de los sitios de tráfico intenso y en emplazamientos industrialesespecíficos (4-6 μgPM2,5/m3), aunque las concentraciones son siempre mucho más bajas que en PM10



(13-15 μgPM10/m3). Sin embargo, a pesar de esta disminución relativa es importante destacar lastodavía altas concentraciones absolutas de partículas crustales en la fracción fina (PM2,5 y por tantocon mayor capacidad para ser inhaladas) en los emplazamientos de fondo urbano y de tráfico intenso,donde los niveles varían en el rango de 2 a 3 y 4 a 6 μg/m3, respectivamente, así como en algunasestaciones de fondo urbano en Canarias (cerca de las fuentes africanas de emisión de polvo) que hanregistrado valores de 3 a 5 μg/m3.

En el caso del aerosol marino se observa la misma preferencia por la fracción gruesa. Tal como erade esperar, los niveles de aerosol marino son especialmente reducidos en el interior peninsular(alrededor de 1 μg/m3) y se duplican en entornos costeros, alcanzando 11,5 μg/m3 en la estación deLas Palmas de Gran Canaria (Figura 2.6). La contribución del aerosol marino en PM10 en las estacionesubicadas en la costa atlántica es superior a la registrada en las estaciones del Mediterráneo, con nivelesde hasta 7 μg/m3 como promedio anual.

Los niveles de compuestos inorgánicos secundarios (sulfato, nitrato y sales de amonio) en la fraccióngruesa son <8 μg/m3 en la mayoría de las estaciones de muestreo, aunque superan el valor de 10μg/m3 en varias estaciones industriales y de tráfico. Una vez más, la fracción fina es inferior a la gruesa(generalmente 65-85%, Figura 2.6).

Los niveles de sulfato no marino en PM10 (mayoritariamente (NH4)2SO4) son menores enestaciones rurales, suburbanas y de fondo urbano (<4 μg/m3) que en estaciones de tráfico eindustriales (4-7 μg/m3), y la fracción PM2,5 es siempre menor que la gruesa (70%). Las mayoresconcentraciones se miden en las áreas caracterizadas por mayores emisiones de SO2, aunque laformación de estos compuestos sulfatados también depende de la climatología.

Los niveles de nitrato se caracterizan por presentar un marcado gradiente espacial a través de laPenínsula Ibérica que alcanza su máximo en la costa mediterránea, y que es independiente de lasemisiones a escala local o regional de los precursores gaseosos de este compuesto (Figura 2.6). Estegradiente se observa al margen del tipo de estación, ya que estaciones industriales de característicassimilares (por ejemplo, Huelva y Tarragona) presentan niveles medios de nitrato muy diferentes(2 y 4 μg/m3 en PM10 respectivamente).



Figura 2.6.

Fuente: modificado de Ministerio de Medio Ambiente (2006). * Zabalza 2006.

Distribución espacial de los niveles de NO3 , SO4 no marino, OM+EC, NH4 materia mineral yaerosol marino (μg/m3) en la fracción PM10 en España

Se presentan datos de estaciones EMEP rodeados por un círculo rojo.



Figura 2.6. bis

Distribución espacial de los niveles de de no marino, materia mineral yaerosol marino en PM2,5 en España

Fuente: modificado de Ministerio de Medio Ambiente (2006). * Zabalza 2006.

Se presentan datos de estaciones EMEP rodeados por un círculo rojo.



Tabla 2.2.

min max min max media media media min max min max

Li 0,1 0,3 0,2 0,7 0,4 0,6 0,2 0,2 1,0 0,6 1,3Be 0,01 0,02 0,02 0,05 0,06 0,03 0,07 0,01 0,07 0,02 0,05Sc 0,1 0,1 0,1 0,3 0,1 0,2 0,1 0,1 0,3 0,3 0,5Ti 7 22 18 83 24 36 60 23 62 33 57V 2 5 2 15 8 28 7 7 25 4 5Cr 1 2 2 8 25 24 2 2 6 3 8Mn 5 5 4 23 87 17 11 8 11 6 8Co 0,1 0,1 0,2 0,5 0,5 0,6 0,4 0,2 0,8 0,4 0,7Ni 2 3 2 7 33 20 3 3 11 3 5Cu 4 8 7 81 33 11 70 23 33 4 10Zn 16 30 14 106 417 73 51 35 54 45 183Ga 0,1 0,2 0,1 0,3 0,4 0,2 0,3 0,2 0,4 0,2 0,3Ge 0,1 0,3 0,04 0,3 0,2 0,3 0,1 0,1 0,2 0,03 0,1As 0,3 0,4 0,3 1,5 1,8 0,9 5 0,5 1,9 1,7 5Se 0,3 0,5 0,3 1,1 3 0,8 1,5 0,5 0,6 1,0 3Rb 0,5 0,6 0,5 1,8 1,1 0,8 1,5 0,6 1,6 1,2 2,4Sr 1 5 3 10 3 6 4 4 5 3 5Y 0,1 0,1 0,1 0,4 0,1 0,3 0,3 0,1 0,3 0,2 0,3Zr 4 4 2 10 2 5 2 2 6 10 20Nb 0,04 0,1 0,05 0,4 0,1 0,2 0,2 0,1 0,3 0,2 0,3Mo 2 3 2 5 15 15 2 2 7 1 2Cd 0,2 0,2 0,1 0,7 1,2 0,3 0,8 0,1 0,8 0,6 1,5Sn 1 2 1 6 38 1 2 2 2 1 1Sb 0,6 0,6 1 11 4 1 3 1 7 1 6Cs 0,01 0,04 0,03 0,13 0,1 0,1 0,1 0,04 0,2 0,1 0,3Ba 5 11 4 41 14 15 16 12 16 12 16La 0,1 0,2 0,2 0,6 0,3 0,6 0,5 0,3 0,9 0,3 0,6Ce 0,2 0,4 0,4 1,3 0,4 0,7 0,9 0,5 1,2 0,7 1,9Pr 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,2Hf 0,1 0,2 0,1 0,3 0,1 0,2 0,2 0,1 0,2 0,2 0,4W 0,01 0,03 0,05 0,6 0,7 0,2 0,06 0,04 0,2 0,10 0,3Tl 0,1 0,1 0,05 0,4 0,3 0,0 0,2 0,03 0,3 0,5 2,8Pb 5 10 7 57 102 13 37 8 37 35 103Bi 0,1 0,1 0,1 1,0 0,5 0,1 1,6 0,1 0,2 0,4 1,5Th 0,1 0,2 0,1 0,3 0,1 0,1 0,4 0,1 0,4 0,1 0,2U 0,1 0,2 0,1 0,3 0,3 0,1 0,3 0,1 0,3 0,1 0,1

Se resaltan en negrita los trazadores de los diferentes tipos de emisiones.

Petroquímica

Rangos de concentración anual de elementos traza (ng/m3) en PM10 determinados enestaciones rurales y de fondo urbano en España, así como en áreas bajo influencia dediferentes tipos de industria

ng/m3 Fondo rural Fondo urbano Metalurgiadel cobre

CerámicaAcero Aceroinoxidable

Fuente: Ministerio de Medio Ambiente (2006).


Los niveles de amonio en las fracciones fina y gruesa son <2 μg/m3 en todas las estaciones analizadaspor Ministerio de Medio Ambiente (2006) excepto aquellas de Barcelona y Puertollano.

Por último en lo referente a elementos traza, tal como muestra la Tabla 2.2 (extraída del informeMinisterio de Medio Ambiente, 2006 sobre material particulado en España), los niveles de estaño(Sb), cobre (Cu), bario (Ba), zinc (Zn), estroncio (Sr) y titanio (Ti) son más elevados en áreas urbanasrespecto a otras zonas con influencia de emisiones industriales variadas. Ello es atribuible tambiénal tráfico rodado. Así, los dos primeros se deben sin duda a las emisiones de la abrasión de losfrenos, y los dos segundos a la abrasión de los neumáticos, pues son utilizados típicamente comotrazadores de dichas fuentes. Finalmente los relativamente elevados niveles de Sr y Ti puedendeberse probablemente a la abrasión del firme de rodadura.

2.4.3. Especiación de PM y posibles fuentes

Como se ha comentado, los componentes de PM pueden ser emitidos por una gran variedad defuentes pudiendo reaccionar entre si durante su residencia en la atmósfera dando lugar a la formaciónde nuevas partículas o a la modificación de la composición de otras ya existentes. La identificaciónde las fuentes emisoras y la cuantificación de su contribución a la masa de PM es una tarea compleja.Una de las metodologías existentes para ello consiste en la aplicación de análisis factorial o decomponentes principales que agrupa los elementos en diferentes grupos o factores de acuerdo ala correlación entre sus concentraciones medias diarias. Para ello, la disponibilidad de la concentraciónmedia diaria durante un periodo representativo (mínimo 90 días por año) de un amplio abanicode componentes de PM (65 especies por muestra) permite identificar las fuentes principales de PMen las estaciones estudiadas. Una vez realizada la identificación de estas fuentes emisoras, la aplicaciónde un análisis de regresión multilinear permite identificar la contribución media diaria y anual decada una de las fuentes a la concentración de PM.

A partir de los estudios de contribución de fuentes a PM10 llevados a cabo en España (Ministeriode Medio Ambiente, 2006) se identifican entre 4 y 6 fuentes en cada una de las estaciones de medida,de las cuales las fuentes crustal, industrial, marina (sólo en PM10) y tráfico son comunes para todaslas estaciones (Figura 2.7). Los perfiles químicos de las fuentes crustal, tráfico y marina sonrelativamente constantes en las diferentes estaciones, mientras que la fuente industrial presentaperfiles químicos diferentes en función de las actividades industriales presentes en cada zona.



Además, en ocasiones se identifica una fuente regional (Figura 2.7) asociada principalmente a loscompuestos inorgánicos secundarios. Este factor no se corresponde con una fuente definida sinoque agrupa a compuestos con características similares. Suele caracterizarse por la asociación decompuestos secundarios inorgánicos, aerosoles carbonosos y diferentes elementos traza, cuyanaturaleza parece responder a un transporte a escala regional con mezcla de diferentes fuentes,pero cuyo origen último es complejo de determinar. La contribución en masa de cada una de lasfuentes a los niveles de PM10 y PM2,5 presenta una elevada variabilidad en función de la estaciónde medida. Los resultados obtenidos en las estaciones de la Península Ibérica son también muydiferentes a los obtenidos en Canarias.

El factor industrial presenta importantes variaciones en función del área de estudio en cuantoal perfil químico y a la contribución en los niveles de PM. En la Península, esta contribuciónvaría entre el 20 y el 44% (9–20 μg/m3) en estaciones de fondo urbano con influencia industrial.En áreas rurales con influencia industrial, contribuye en 15-25% de la masa de PM10 (3–6 μg/m3).

El perfil del tráfico está representado por la materia carbonosa (OM+EC) relacionada con lasemisiones de los vehículos diésel (EC principalmente), el NO3

- (formado a partir de los NOxemitidos), y algunos metales como el estaño (Sb), cobre (Cu), y cinc (Zn) emitidos por el desgastede frenos y neumáticos. La contribución de este factor a los niveles de PM10 en estaciones defondo urbano peninsulares oscila entre 20 y 35% (6–15 μg/m3), pero puede llegar a alcanzar 48%(23 μg/m3) en estaciones de tráfico. Esta contribución es menor en la estación de fondo urbanoen Canarias 5% (2 μg/m3). En las estaciones rurales de la Península la contribución del tráficoa los niveles de PM10 varía entre 11–25% (3–5 μg/m3).

El factor marino, caracterizado por el cloro (Cl), sodio (Na), y una fracción de manganeso (Mg)y SO42-, representa el 35% de la masa de PM10 en las Canarias (12 μg/m3) y sólo el 3-15% enla Península (0,7–3,4 μg/m3). En las regiones interiores (Madrid y Monagrega), esta fracción sólosupone 0,5-1,0 μg/m3, mientras que en las zonas costeras alcanza 2-3 μg/m3.

Por último, la carga del factor crustal en PM10, representado por la asociación de las elementosmayores presentes en las fases minerales (SiO2, Al2O3, CO32-, Ca, Mg, Fe, K, P) y una fracciónde los elementos traza asociados (Ti, Li, Be, Rb, Sr, entre otros), varía del 16 al 36% en todas lasáreas, incluyendo las Islas Canarias (33%). Sin embargo, en valores absolutos la contribucióndel factor crustal es máxima en Canarias 11-15 μg/m3. En este caso, una alta proporción de esteaporte crustal proviene de África (frecuentemente se registran concentraciones medias diarias de




100-600 μgPM10/m3 durante los episodios Africanos, conocidos localmente como “calimas”). Lacomponente crustal alcanza valores similares en las estaciones de Barcelona y Puertollano (15μg/m3). Sin embargo, en estos casos, esta alta contribución crustal se debe a la resuspensión porel tráfico (material depositado en la calzada y desgaste del firme de rodadura y frenos) y a otrasemisiones industriales más que a los aportes desde el norte de África. La contribución crustal enlas estaciones urbanas (Madrid- Escuelas Aguirre, Huelva, Tarragona, Llodio, L'Hospitalet,Badajoz) es también alta (8–12 μg/m3).

Si substraemos la contribución crustal determinada en la estación de fondo rural de Monagrega,5,5 μg/m3 (atribuible a la resuspensión regional de polvo mineral) de los niveles de material crustaldeterminados en el fondo urbano, se puede concluir que la contribución crustal local estácomprendida en el rango de 2–7 μg/m3 en estaciones urbanas. Esta contribución está relacionadacon el fondo mineral de la ciudad originado por actividades antropogénicas (demolición,construcción, tráfico). Si substraemos los niveles de los componentes minerales determinados enlas estaciones de fondo urbano de los medidos en estaciones de tráfico se concluye que las emisioneslocales atribuibles a la erosión del pavimento suponen entre 3–5μg/m3 del aporte crustal a losniveles medios anuales de PM10. El polvo mineral puede depositarse sobre el firme de rodaduray, en ausencia de lluvia, su resuspensión puede incrementar la carga crustal del PM10. Los modelosreceptores no siempre asocian este aporte de polvo con los trazadores del tráfico como son elnitrato o los aerosoles carbonosos. Por tanto, una fracción importante de la carga crustal cuantificadamediante el modelo receptor ha de atribuirse a fuentes antropogénicas urbanas como el tráfico.Para PM2,5, la aplicación del análisis factorial ha permitido determinar las mismas fuentesidentificadas como responsables de las variaciones de los niveles de PM10. Sin embargo, como seha comentado previamente, la contribución de los factores crustal y marino ha disminuidoconsiderablemente en PM2,5 respecto al PM10. No obstante, en valores relativos, el aporte crustalpuede suponer hasta el 20% de la masa de PM2,5, especialmente en estaciones de tráfico intenso.

Por tanto, los resultados de los estudios de contribución de fuentes a PM10 en España (Ministeriode Medio Ambiente, 2006) muestran que, como mínimo, una contribución del 35 al 55% (12-30 μg/m3) de los niveles medios anuales de PM10 en zonas urbanas de España es atribuible altráfico (Querol et al., 2004 a, y Ministerio de Medio ambiente 2006): 15-25 % a la resuspensiónde materia mineral, y 20-35% a las emisiones de los motores. Esta contribución es menor en lasestaciones de fondo urbano en Canarias, con valores del 5% (2 μg/m3). En PM2,5 la contribución



total del tráfico se mantiene en niveles similares, o incrementa ligeramente, con una disminuciónrelativa de la contribución de la resuspensión y un aumento de la contribución de las emisionesdel motor. Es por ello que en este informe se presta especial atención a las posibilidades de reducirlas emisiones de esta última fuente.

Figura 2.7.

Resultados de los análisis de contribución de fuentes (% contribución a la mediaanual de masa de PM) realizados para PM10 en España

Fuente: Ministerio de Medio Ambiente (2006), modificada.

En diferentes estaciones de muestreo de España de acuerdo al tipo de estación (fondo regional, urbano y de tráfico). Lasestaciones sombreadas en azul tienen influencia industrial.



Figura 2.7. bis

Resultados de los análisis de contribución de fuentes (% contribución a la mediaanual de masa de PM) realizados para PM2,5 en España

En diferentes estaciones de muestreo de España de acuerdo al tipo de estación (fondo regional, urbano y de tráfico). Lasestaciones sombreadas en azul tienen influencia industrial.

Fuente: Ministerio de Medio Ambiente (2006), modificada.


3. Tipología de vehículos yde emisiones

3.1. IntroducciónDurante su vida útil, los vehículos automóviles emiten productos contaminantes a la atmósferade cinco formas;

• Emisiones de gases por el tubo de escape debido al funcionamiento del motor. Los gasesde escape están compuestos por nitrógeno, dióxido de carbono, vapor de agua, oxígeno,argon y pequeñas cantidades de una serie de productos provenientes de la combustión quecontribuyen en mayor o menor intensidad, directa o indirectamente, a la contaminación dela atmósfera y el entorno.

• Emisiones de partículas sólidas o líquidas en el gas de escape, provenientes también delpropio proceso de combustión o del aceite consumido en el motor.

• Emisión de partículas de desgaste de componentes como frenos, embrague y neumáticos.

• Gases de la gasolina en la carga en las estaciones de servicio y del tanque de combustiblecuando el motor está parado. En el caso de las estaciones de servicio se controla en la cargade los depósitos y los vehículos actuales disponen de sistemas para reducir su emisión durantela carga al tanque del vehículo y para adsorber los vapores de gasolina, cuando el motor estáparado, mediante carbón activado en un sistema que se denomina “cannister”.

• Gases de carter del motor. En los vehículos actuales estos gases son recirculados al motorpara ser consumidos en la combustión y evitar así su salida a la atmósfera.

Este capítulo se va a centrar en las emisiones de gases y partículas provenientes de lacombustión en los cilindros del motor, es decir las emisiones contaminantes que salen porel tubo de escape de los motores de combustión interna que propulsan los automóvilesactuales.


3.2. Los motores de combustión internaUn motor de combustión interna es un conjunto de elementos mecánicos que tiene por objetoproducir potencia (energía por unidad de tiempo) mecánica a partir de la energía térmica generadaen la cámara de combustión por la reacción de oxidación del combustible con el aire aspirado, paraproducir fundamentalmente CO2 y H2O.

Los motores de combustión interna han sido predominantes en la propulsión de vehículos detransporte por carretera desde los inicios del siglo XX debido a su mayor potencia específica quelos de combustión externa (como las máquinas de vapor, por ejemplo). Los combustibles derivadosdel petróleo, gasolina y gasóleo, han sido sus combustibles principales por su disponibilidad ysu elevada densidad de energía. En el transporte es muy importante disponer de motores ycombustibles que den la mayor potencia posible con el menor peso y volumen del motor y sucombustible. Los motores eléctricos también se pueden usar como sistema de propulsión, perose encuentran con el problema de almacenar la suficiente cantidad de energía en el vehículo conun peso aceptable. Una solución es generar la energía eléctrica en el propio vehículo medianteun generador accionado por un motor de combustión interna (sistema híbrido de tracción) o enuna pila de combustible de hidrógeno. Estos sistemas tienen actualmente un alto coste, nocompetitivo con los motores de combustión interna, por lo que su introducción en el mercado anivel de usuario se ve aún lejana.

Un proceso de combustión ideal de un combustible formado de carbono, hidrógeno y oxígenoproduciría solo dióxido de carbono (CO2), vapor de agua (H2O) y oxígeno (O2), pero problemasasociados a la cinética de las reacciones químicas y ciertas dificultades para completar las reaccionesde oxidación, hacen que también se produzcan como ya sabemos otros componentes: monóxidode carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx), diversos compuestos orgánicos del combustible yciertos compuestos sólidos y líquidos. Los compuestos orgánicos cuando están evaporados sedenominan HC o COV y si son líquidos o sólidos forman parte de las partículas (PM) que incluyen,además, la parte carbonosa denominada hollín (“soot” o “Black Carbon”) y otros compuestosincombustibles como sulfatos, nitratos y metales.

Los sistemas de propulsión de los vehículos de carretera deben cumplir una serie de requisitosexigidos por los usuarios entre los que destacan hoy día los que tienen relación con el medioambiente:

3. Tipología de vehículos y de emisiones



• Emitir cantidades progresivamente más bajas de productos que afectan a la calidad del aireurbano y a la contaminación regional y transfronteriza. Éstos son el monóxido de carbono(CO), los compuestos orgánicos volátiles (COV o HC), los óxidos de nitrógeno (NOx) y laspartículas sólidas y líquidas (PM).

• Emitir la menor cantidad de gases de efecto invernadero, entre los que destaca en el caso de losmotores el CO2, que es un gas producido en la combustión de cualquier producto orgánicoque contenga carbono en su composición. La forma de reducirlo es reduciendo el consumo,utilizando carburantes con menor relación carbono/hidrógeno o utilizando carburantes deorigen vivo en vez de fósil.

Ambos conceptos son diferentes y no acoplados, ya que muchas de las soluciones para reducir lasemisiones contaminantes producen un aumento de las emisiones de CO2. Esto debe ser realizadoademás manteniendo unos niveles de seguridad y de conductibilidad del vehículo, con un preciocompetitivo y con no renunciable nivel de confort, fiabilidad y durabilidad.

Actualmente en Europa ha habido un incremento extraordinario de las ventas de vehículos diésel(Figura 3.1), motivado por sus mejores prestaciones y por un precio artificialmente inferior del

Figura 3.1.

Dieselización del parque de vehículos ligeros (1996-2005)

0,0%1996 2000

5,0%

19981997 1999 2001 2002 2003 2004 2005 2006

10,0%

15,0%

20,0%

25,0%

30,0%

35,0%

40,0% Europa occidental

Mundo

Asia

Norte América% d

e ve

hícu

los

liger

os d

iése

l

(Año)

Fuente: Congreso FISITA 2004, Barcelona 2004.



3.3. Las emisiones de CO2

La estequiometría de la reacción de oxidación del combustible indica la cantidad de CO2 que se emitepor cada unidad de peso de combustible quemado según la formulación química del mismo. Si elcombustible es un hidrocarburo de tipo CxHy, la ecuación siguiente da, con bastante aproximación,los kg de CO2 por kg de combustible:

A modo de ejemplo cada litro de gasolina quemada en un motor emite unos 2,30 kg de CO2,mientras que un litro de gasóleo (densidad 0,84 kg/litro) emite 2,64 kg. Es decir un coche diéselemite aproximadamente un 15% más de CO2 por litro de carburante que uno con motor de gasolina.

Sin embargo, la mayor eficiencia energética del motor diésel hace que esta diferencia sea casiinsignificante en el uso real del motor. Es decir un coche diésel gasta menos en litros por 100 kmque uno de gasolina, pero emite solo algo menos de CO2 para el mismo ciclo de conducción.

En los estudios de comparación de fuentes de energía y combustibles alternativos para los vehículosde transporte por carretera se analiza la emisión de CO2 no solo en el uso del vehículo, denominadoanálisis del “tanque a la rueda” (“Tank to Wheel”), sino que debe sumarse la emisión producida enlas etapas de extracción, transporte, refino y distribución, denominado análisis “del pozo al tanque”(”Well to Tank”). Pero profundizar en este análisis queda fuera del contexto de este texto que secentra más en la emisión directa durante la utilización del vehículo.

En el intento de reducir la contribución del transporte por carretera a las emisiones globales deCO2, en Europa los fabricantes de vehículos ligeros han establecido unos acuerdos con la ComisiónEuropea para reducir paulatinamente las emisiones media de CO2 por kilómetro recorrido. Esta

gasóleo en algunos países debido a menores impuestos. Por su tecnología de combustión, éstosmotores son más contaminantes, pero consumen menos que los de encendido provocado (gasolina,GLP, gas natural o etanol), que son bastante menos contaminantes por el catalizador de tres vías.

kg CO2 /kg Combustible = 44

12 +yx



emisión media se obtiene como una media de la homologada para cada uno de los vehículos vendidoscada año por cada fabricante. Las estrategias que se están empleando para ellos son:

• Tender a mejorar el rendimiento de los motores para reducir la emisión de CO2 homologada.

• Reducir el tamaño y peso de los vehículos. Actualmente la demanda de los usuarios de vehículosmás potentes y más grandes pone en serias dificultades esta tendencia.

• Dirigir el mercado hacia vehículos con motores de menor consumo y menor emisión de CO2.

• Introducir biocombustibles y otros combustibles alternativos que tienen una emisión neta(“Well to Wheel”) mucho menor que los combustibles convencionales del petróleo.

3.4. La formación de emisiones contaminantes en los motoresAl final del proceso de combustión de los motores de combustión interna en los gases deescape emitidos por la válvula de escape hay gases contaminantes. A continuación se haceuna breve explicación de las razones de su formación en motores de encendido por chispa(gasolina, gas natural, etanol, etc) y en los diésel (gasóleo o biodiésel).

El monóxido de carbono (CO) se forma en todas las reacciones de combustión durante lasreacciones en cadena a alta temperatura, pero posteriormente debería oxidarse a CO2. Sinembargo, la posible falta de oxígeno localmente y la menor velocidad de la reacción deoxidación, hacen que al final del proceso en los cilindros quede aun CO sin oxidar que salepor el tubo de escape en concentraciones altas si la mezcla es rica, es decir escasa de oxígeno;y en concentraciones pequeñas si la mezcla es localmente pobre. El CO puede oxidarseposteriormente a CO2 en un reactor catalítico en el escape, si hay oxígeno suficiente, o lohará ya en la atmósfera en reacciones de oxidación muy lentas.

Los hidrocarburos aparecen en el gas de escape por varias razones. En el caso de los motoresde encendido provocado hay pequeñas cantidades de combustibles que quedan retenidas enresquicios y absorbidas por el aceite y la suciedad interior del motor y que son expulsadasen las etapas finales de la combustión. Parte de este combustible sale por el escape y partese puede oxidar parcialmente dando lugar a hidrocarburos parcialmente oxigenados (aldehídos,peróxidos, etc.). En los motores diésel, el contacto del chorro de combustible con zonas fríasy la escasez local de oxígeno pueden paralizar la reacción de autoinflamación haciendo que


combustible e hidrocarburos parcialmente oxidados salgan por el escape. En estos motoresse produce además un efecto de deshidrogenación y pirólisis del combustible que puedeencontrarse localmente en zonas muy calientes pero sin oxígeno en su entorno. Este efectode pirólisis produce hidrocarburos con alto contenido en carbono, e incluso carbono sólidodando lugar al hollín que forma las partículas negras del gas de escape. La concentraciónde hidrocarburos y de partículas puede reducirse en el escape mediante reactores catalíticosde oxidación en presencia de oxígeno y las partículas pueden, además ser retenidas mediantefiltros físicos.

La elevada temperatura local de la llama en el interior de los cilindros durante la combustiónda lugar a que el oxígeno y el nitrógeno del aire reaccionen para forma óxidos de nitrógeno,fundamentalmente NO, que se oxida parcialmente a NO2 si encuentra oxígeno y que enconjunto dan lugar a las emisiones de NOx. Un catalizador de reducción en el tubo de escapepuede descomponer de nuevo estos óxidos en oxígeno y nitrógeno. En el caso de gases deescape oxidantes (con oxígeno) los sistemas de reducción son poco efectivos y debe acudirsea sistemas de adsorción química o a reactores de reducción selectiva con amoniaco o urea.

Debido a la esencia del proceso de combustión en los motores diésel, con llamas de difusióny cierta heterogeneidad de la mezcla, existe una mayor tendencia a altas temperaturas localesen la cámara de combustión y la consiguiente formación de óxidos de nitrógeno y partículasde hollín. Los motores de encendido provocado, con mezcla homogénea y en el entorno dela relación estequiométrica, la emisión de partículas es despreciable, la de NOx es menor enconcentración de en los motores diésel y la de CO y HC, aunque puede ser elevada en lasetapas de arranque en frío, sin embargo es susceptible de ser reducida en el escape mediantecatalizadores “de tres vías” no utilizables en los motores diésel.

3.5. Procedimientos de medición de las emisionesEs importante explicar cómo se miden actualmente las emisiones de gases de escape de losmotores de los vehículos de transporte por carretera y las diferentes metodologías aplicadassegún el tipo de vehículo y el objeto de la medida.




3.5.1. Analizadores de gases

La medición de emisiones gaseosas de los vehículos se basa normalmente en la medida de laconcentración de los compuestos contaminantes mediante equipos de análisis químico, máso menos sofisticados. Actualmente en el sector del automóvil, se utilizan normalmente lossistemas siguientes:

• Basados en Detectores de Infrarorrojos No Dispersivos (NDIR) para medir concentracionesde CO, CO2 y, ocasionalmente algunos hidrocarburos.

• Sistemas de Detectores de Ionización de Llama (FID) para hidrocarburos. En el caso dehidrocarburos pesados normales en los motores diésel, el sistema se debe encontrar en unhorno a temperatura en el entorno de los 200 ºC.

• Sistemas basados en Detectores de Quimioluminiscencia para determinar las concentracionesde NO y NO2.

• Detectores Paramagnéticos para la concentración de oxígeno.

• Sistemas de espectrometría de masas o cromatografía de gases cuando se necesita determinarlos diferentes hidrocarburos que componen los HC de un gas de escape.

• La emisión de partículas suele medirse en masa mediante filtrado o técnicas de activación,pero la tendencia a analizar la composición porcentual por tamaños lleva a utilizar sistemasmás sofisticados.

• La medición de la opacidad del gas de escape mediante técnicas de absorción luminosa, quees una medida indirecta de la emisión de partículas.

• Actualmente se encuentran en desarrollo células químicas cada vez más adaptadas a este tipode medidas para diversos gases.

3.5.2. Factores de emisión

La concentración de un cierto contaminante en el gas de escape es una buena medida de la “calidad”del proceso de combustión y la eficacia de los sistemas de reducción de emisiones instalados enel sistema de escape, pero la contaminación atmosférica está afectada realmente por la cantidadtotal de emisión, normalmente en masa por unidad de tiempo o de distancia recorrida. Es por



ello que los datos de emisiones de los vehículos y los límites que las normativas o regulacionesimponen, lo hacen en forma de factores de emisión en masa. El factor de emisión más simple seríael caudal másico en gramos por hora, pero teniendo en cuenta que un vehículo tiene por objetorecorrer distancias, el factor de emisión utilizado más lógico es gramos por kilómetro (g/km).Teniendo en cuenta que el motor de un vehículo emite mayor caudal de gases a medida que damás potencia, se utiliza también el factor de emisión en forma de masa por unidad de energíaproducida o gramos por kilovatio y por hora (g/kW·h).

El caudal volumétrico de gas contaminante en el escape se obtiene de la concentración y delcaudal volumétrico de gas de escape. Por ejemplo para el CO:

Siendo el caudal volumétrico de CO emitido a la atmósfera, [CO] es la concentración de COen ppm (partes por millón) y es el caudal de gases de escape, que depende del caudal de aireaspirado y del de combustibles inyectado.

Las emisiones másicas de productos contaminantes por el escape dependen no solo de la calidaddel proceso de combustión y de descontaminación, sino tambien del caudal de gases. El caudal degases es función por una parte de la cilindrada del motor y por otra de su condición operativacaracterizada por el régimen de giro, la posición del acelerador, la presión del turbo, etc. Por ejemplo,emite por el escape caudales significativamente mayores de NOx o de partículas el motor de unautobús en uso urbano que el un vehículo ligero que usa cilindradas y potencias mucho menores.

Las mediciones de emisiones pueden ser realizadas en una condición estacionaria de uso del vehículoy su motor o en condiciones variables de uso, que es la condición normal en automoción en uso real.En este caso es posible determinar la emisión instantánea en cada momento (análisis modal) o, lo quesuele ser más normal, la emisión promediada en un ensayo en condiciones variables o diferentes.

Como se verá seguidamente las limitaciones europeas de emisiones de los vehículos ligeros(motocicletas, turismos y furgonetas) se dan en g/km para cada contaminantes regulado, mientrasque en los vehículos pesados (furgones, camiones y autobuses) se hace en g/kW·h; es decir se lepermite emitir más caudal a medida que el motor tiene más potencia.

VcoVe

Vco = 10-6 Ve[CO]



3.5.3. Emisiones homologadas

Las emisiones de los vehículos ligeros de transporte por carretera, para cumplir con los límitesimpuestos por las directivas europeas, se miden en un vehículo completo montado en unbanco de rodillos. En los vehículos pesados sólo se homologa en emisiones el motor, conindependencia del vehículo donde vaya a ser instalado, por lo que el ensayo se basa en unbanco de pruebas de motor.

Vehículos ligeros. Los ensayos de emisiones en los vehículos ligeros (M1: vehículos depasajeros de menos de 9 plazas y N1: vehículos industriales de menos de 3.500 kg) se hacenen un banco de rodillos simulando una conducción en carretera y mediante la medida de lasemisiones de forma diluida y acumuladas en una bolsa o integradas a lo largo del ciclo. Unvehículo de la serie de la marca y modelo a homologar se instala en un banco de rodillos queactúa sobre las ruedas tractoras como si el vehículo se moviera en la carretera. El rodillodispone de un sistema de frenado que simulan la resistencia al avance (aerodinámica yrodadura) del vehículo y una inercia que simula su peso. De esta forma el operador vareproduciendo en el banco de rodillos un ciclo de conducción en forma de velocidad – tiempoque visualiza en una pantalla. Un potente ventilador envía una corriente de aire sincronizadacon la velocidad lineal del rodillo en el contacto con la rueda, para refrigerar el motor y lossistemas anticontaminación. Los gases emitidos durante el ensayo se diluyen con aireestableciendo un caudal aire + gases de escape constante (CVS). De esta corriente se extraeuna muestra porcentualmente calibrada que es acumula en una bolsa. Los gases acumuladosen la bolsa se analizan en composición y mediante las ecuaciones apropiadas se pasa g/ensayoy de aquí a g/km. En el caso de los motores diésel, otra muestra se hace pasar por un filtroque se pesa al final del ensayo para determinar la masa de partículas. Además, los HC semiden en caliente mediante la integración del valor de emisión instantáneo. El ciclo deconducción empleado se inicia con el arranque en frío (21 ºC ambiente) del motor y es elmismo para todos los vehículos ligeros. No así los límites de emisiones que dependen deltipo de vehículo como se verá después. Por ello la medida se da en masa (gramos) porkilómetro recorrido (g/km). El ciclo de conducción difiere en la normativa de EE.UU., queutiliza el ciclo Los Ángeles (o FTP75), y en la Europea que utiliza un ciclo con dos partes(ciclo MVEG): una urbana (ciclo UDC) que dura 13 minutos y recorre unos 4 km y unaextraurbana (ciclo EUDC) que llega hasta 120 km/h y recorre unos 7 km con una duración


Ciclo de homologación de vehículos ligeros

Figura 3.2.

de 6 minutos y 40 segundos (Figura 3.2). Los límites se aplican a la media ponderada deambos resultados.

En el caso de los vehículos de gasolina se hace otro ensayo de la parte urbana con arranquedel vehículo a – 7 ºC. A estos vehículos se les mide también las pérdidas por evaporación conel vehículo parado en caliente en una cámara especial normalizada. En el caso de los diéselse les mide también la opacidad de los gases de escape, en forma de absorción luminosa, aplena potencia y en aceleración libre.


Vehículos pesados. En este tipo de vehículos el motor se desarrolla con independencia deltipo de vehículo en el que se va a instalar, sea furgón, volquete, trailer, autobús, etc., lahomologación de emisiones se hace actualmente al motor (marca y modelo) y no al vehículo.Por ello el motor se instala en un banco dinamométrico de ensayo de motores y se sometea tres tipos de ciclos:

Hasta 120 km/h6 minutos y 40 segundos; 7 km

120

100

80

60

40

20

00 100 200 300 400

Tiempo (s)

Velo

cida

d (k

m/h

)

Ciclo EUDC (extra urbano)

Se repite 4 veces~3 minutos; 4 km

Velo

cida

d (k

m/h

)

120

100

80

60

40

20

00 50 100 150 200

Tiempo (s)

Ciclo UDC (urbano)

Fuente: elaboración propia a partir de los datos de límite de emisiones de la Directiva 90/C81/01.



Figura 3.3.

Ciclo Europeo Estacionario (ESC) para homologación de emisiones de motoresde vehículos pesados

• Ciclo ETC (European Transient Cycle). Introducido recientemente trata de simular lascondiciones transitorias de uso de los sistemas anticontaminación del motor. En principiose admite hacer el ensayo sobre vehículo en banco de rodillos, pero en vehículos muypotentes es casi imposible por lo que se hace un ensayo sobre banco de ensayo de motorcon una inercia y haciendo un barrido dinámico de condiciones de par motor – régimen degiro, Figura 3.4. La concentración instantánea de cada gas se va integrando a lo largo delciclo, así como la potencia que el motor da en cada instante, para obtener finalmente unvalor de g/kW·h medio.

• Ciclo ESC (European Stationary Cycle). Se mide el caudal de emisiones y la potencia en 12condiciones estacionarias de uso del motor a lo largo de su mapa par – régimen de giro, másla condición de ralentí. La emisión en g/kW·h se obtiene como una media ponderada de lasemisiones de las 13 condiciones operativas que se muestra en la Figura 3.3.

Ralentí Velocidad (%)

100

75

50

25

0

50 75 100

15%

8% 8%

5% 5%

5% 5%

5% 5%

2

9%

10%

10%

10%

6

5

71

8

4

3

9

10

12

13

11

Par

mot

or (%

)

Fuente: basado en una figura publicada en la página web: www.dieselnet.com y en base a la Directiva 1999/99/CE.


Figura 3.4.

Ciclo Europeo de Transitorios (ETC) para homologación de motores de vehículospesados con sistemas anticontaminación


• Ciclo ELR (European Load Response) es un ensayo sólo de opacidad de los gases de escapeen una secuencia de condiciones del motor de aceleraciones libres en vacío seguidas, es decirsin par resistente del motor como se ve en la Figura 3.5.

Velo

cida

d y

Par

Mot

or (%

)

Par motor Velocidad motor

0 500 1.000 1.500

120

100

80

60

40

20

0

Tiempo (s)



Figura 3.5.

Medida de opacidad en aceleración libre

Una vez homologado un vehículo o un motor de la serie, las autoridades establecen un procedimientode control de producción que asegure que todos los vehículos o motores fabricados bajo el mismomodelo son idénticos. Este control es estadístico, por lo que responde a una distribución normal,y algunos vehículos vendidos pueden legalmente emitir cantidades superiores a las de homologacióndebido a las tolerancias de fabricación aceptables. Además, en casos especiales de motores de idénticodiseño, pero diferentes por ejemplo en el número de cilindros; o de vehículos iguales en su plataformapero diferentes en su carrocería, se permite el concepto de “familia”, y sólo es necesario homologaruno de la familia, asumiéndose que los demás serán iguales en emisiones.

El objeto de todos estos procedimientos es establecer metodologías universales para asegurar quelos vehículos reales en la calle o la carretera van a emitir una cantidad de gases contaminantessuficientemente baja. La evolución de la tecnologías motores y de control de las emisiones propiciauna reducción de los límites de emisión en homologación y con ello una reducción de la contaminacióndel aire a medida que se va renovando el parque de vehículos.


Par

mot

or

100

50

100

%

min-1

Ralentí Velocidad motor1.000 2.000




3.5.4. Inventarios de emisiones del transportePara establecer políticas y actuaciones para controlar o reducir las emisiones del sector deltransporte por carretera a nivel local o nacional, se utilizan los denominados “inventarios deemisiones” que tratan de establecer valores numéricos aproximados de las cantidades másicastotales emitidas de cada producto contaminante en una ciudad, una región o un país. Estosinventarios se basan en datos estadísticos de variables como:

• La composición del parque circulante en cuanto a tipo de vehículos, normativa que cumplíancuando se fabricaron, edad, etc.

• Velocidades medias de uso en cada tipo de tráfico.

• Distancia media recorrida por vehículo en el periodo sometido a estudio.

• Reparto de uso entre urbano, rural o autopista.

• Influencia del envejecimiento del vehículo.

Estos valores están ligados a, y pueden ser modificados por influencias externas como elP.I.B, las inversiones en infraestructuras, las limitaciones de velocidad, restricciones al usode vehículos, hábitos de movilidad, etc.

Por otra parte, para el cálculo de las emisiones totales se utiliza el factor de emisión en g/kmpara cada vehículo o conjunto de vehículos del parque total. Actualmente hay programas comoel MOBILE o el COPERT III (en fase de adaptación con el programa ARTEMIS), que handesarrollado ecuaciones de factores de emisión desagregados por cada tipo de vehículo y sunormativa. Estos factores suelen tener como variables principales: la velocidad media de circulación,la temperatura de uso del vehículo (arranque en frío), la temperatura exterior y el tipo decirculación. Normalmente velocidades medias de uso muy bajas, por debajo de unos 30 km/hvan asociadas a uso urbano, donde son frecuentes los arranques y paradas, con el motor siempretrabajando en condiciones transitorias. La Figura 3.6 muestra algunos ejemplos de factores deemisión en g/km de turismos de gama media con diferentes tecnologías anticontaminación.

Las ecuaciones de factores de emisión se basan en multitud de datos obtenidos por laboratoriosy centros de investigación sobre el uso de los vehículos y en base a registros realizados enconducción real y con medidas de emisiones bien en bancos de rodillos reproduciendo lacarretera, o bien con equipos embarcados en el propio vehículo.



Los inventarios de emisiones globales, aunque son útiles para entender los principales responsablesde la contaminación en determinadas áreas geográfica, deben ser tratados con cierto cuidado puesno especifican el lugar de la emisión y la concentración de fuentes difusas que puede haber en unentorno urbano concreto y que afectan a la calidad local del aire respirado.

3.6. La evolución de los límites de emisiones en Europa3.6.1. Vehículos ligeros

Desde principios de los años 1970, las autoridades de Europa y EE.UU. han ido imponiendolimitaciones a las emisiones de los vehículos nuevos según su tipo. En Europa son las denominadas“euro 1, 2, 3, 4”.

Factores de emisión de turismos de gasolina y diésel de tecnología diferente

Figura 3.6.

Em

isió

n (g

/km

)E

mis

ión

(g/k

m)

Em

isió

n (g

/km

)E

mis

ión

(g/k

m)

Fuente: elaboración propia en base a las ecuaciones del programa COPERT III publicado en la pagina web: http://lat.eng.auth.gr/copert.

4,54,03,53,02,52,01,51,00,50,0

Emisiones NOx turísmos gasolina

10 30 50 70 90 110 130Velocidad media (km/h)

0,450,400,350,300,250,200,150,100,0500,0

Emisiones PM turísmos diésel

10 30 50 70 90 110 130

4,54,03,53,02,52,01,51,00,50,0

Emisiones NOx turísmos gasolina

10 30 50 70 90 110 130Velocidad media (km/h)

4,54,03,53,02,52,01,51,00,50,0

Emisiones HC turísmos gasolina

10 30 50 70 90 110 130

Velocidad media (km/h)

1986/1992 1993/1996 1997/2000

Velocidad media (km/h)



Por otra parte, los vehículos han ido reduciendo su consumo de manera gradual, sobre todo a partirde la crisis energética del año 1973, como puede verse en la Figura 3.7 para vehículos tipo turismo.A partir del año 2000 el mundo ha sido consciente de que la atmósfera no tiene capacidad ilimitaday la emisión de CO2 debe ser moderada; por ello ha vuelto a estar en escena la reducción deconsumo, desde sus diversas ópticas, unido ahora a la diversificación de carburantes para reducirla emisión neta de CO2. En este sentido los fabricantes europeos firmaron un acuerdo con laComisión Europea para reducir de forma voluntaria sus emisiones de CO2 de los vehículos ligeros(medidas en gramos por kilómetro en el ciclo de ensayo de homologación: ciclo UDC y EUDC)a 140 g/km en el año 2008, lo que implica una reducción del 25% respecto al año 1990. Este valorse computa como la media de los vehículos vendidos por cada fabricante el año anterior. Actualmentese ven problemas para cumplir este valor por la tendencia del mercado al aumento de potencia ytamaño de los vehículos vendidos, unido al incremento de consumo que las otras medidasanticontaminación imponen a los motores. Como la reducción de las emisiones de CO2 implicareducir el consumo medio de los vehículos vendidos, aparece el interés por la modificación de loshábitos de compra de los usuarios. Otra posibilidad de interés creciente es sustituir parte de loscarburantes convencionales por gas natural o derivados de material vegetal que tengan emisiónneta de CO2 menor que los convencionales. Todo ello manteniendo aún las reducciones en lasotras emisiones contaminantes.

Evolución del consumo medio de turismos vendidos en España

Figura 3.7.

Fuente: elaboración propia en base a datos publicados en revistas del sector.

14,00

12,00

10,00

8,00

6,00

4,00

2,00

0,00

DiéselGasolina < 1,5 lGasolina > 1,5 l

Con

sum

o pr

omed

io (I

/100

km)

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000(Año)



En esta tabla se puede observar que mientras que a los vehículos con motor diésel se les permite másemisiones de NOx a los de gasolina se les permite más emisiones de CO y no se les limitan laspartículas. Esto tiene su justificación en el tipo de combustión de cada motor. A los vehículos tipoN1 se les aplican unos límites más altos cuando su peso de referencia supera los 1.305 kg. En el caso

Por todo ello, el punto de mira está puesto actualmente en motores de gasolina de significativamentemenor consumo y motores diésel de significativamente menor impacto ambiental, con una reducciónde la cilindrada de los motores (“downsizing”) lo que podría venir unido a una reducción de lapotencia por vehículo, la propulsión híbrida térmica – eléctrica con recuperación de energía,quedando por ahora la propulsión híbrida con pila de combustible para más largo plazo.

3.7. La evolución de las directivas y regulaciones de emisiones devehículos ligerosLa Tabla 3.1 muestra de forma resumida y simplificada los límites de emisiones contaminantes eng/km que se han ido imponiendo desde el año 1992 hasta la actualidad a los vehículos ligeros (tipoM1 de peso máximo inferior a 2.500 kg) de gasolina y diésel en un ensayo normalizado.

Tabla 3.1.

NOxEuro CO HC

Límites de emisiones de vehículos M1 y N1 clase I

Fecha HC+NOx PM

1 7/92 2,72 -- 0,97 -- 0,142 IDI 1/96 1,0 -- 0,7 -- 0,082 DI 1/96 1,0 -- 0,9 -- 0,103 1/00 0,64 -- 0,56 0,50 0,054 1/05 0,50 -- 0,30 0,25 0,025

1 7/92 2,72 -- 0,97 -- --2 1/96 2,2 -- 0,50 -- --3 7/92 2,3 0,20 -- 0,15 --4 1/96 1,0 0,10 -- 0,08 --

Diesel

Gasolina



de la directiva euro 4 y para vehículos diésel, los límites de emisiones de gases (CO, HC y NOx)son aproximadamente un 25% - 30% superior para los de clase II y un 50% para los de clase III;y las de partículas un 60% para los clase II y un 240% para los de clase III. Los turismos de pesomayor de 2.500 kg pueden homologarse como N1 con lo que sus emisiones permitidas sonligeramente superiores. Esta situación va a cambiar en la nueva normalización euro 5.

Además de los limites de emisiones contaminantes, a partir de la directiva euro 3 se impone unaduración de 80.000 km o tres años para los sistemas anticontaminación, aceptando un deteriorocontrolado que se estima en un factor de 1,2 para CO, HC y NOx en motores de gasolina y de1,1 para CO, NOx, HC+NOx y 1,2 para partículas en los motores diésel. En el nivel euro 4 estadurabilidad se eleva a 100.000 km o 5 años (lo que antes ocurra) y en la euro 5, aun no aprobada,se plantea elevarlo a 160.000 km.

Las directivas euro 3 y euro 4 incluyen además varias disposiciones adicionales como:

• Los estados miembros podrán aplicar reducción de impuestos a vehículos que adelanten susniveles de emisiones al nivel inmediatamente superior antes de su entrada en vigor.

• En 2002 se introduce la obligatoriedad de un ensayo a -7 ºC a los vehículos de gasolina(límites de 15 g/km de CO y de 1,8 g/km de HC en un ciclo urbano).

• Introduce y regula el sistema de diagnosis embarcada (OBD: On Board Diagnostic) queinforma de defectos o averías que afectan a las emisiones contaminantes.

Actualmente está en discusión la nueva limitación euro 5 que contempla una reducción de lasemisiones en los motores de gasolina a valores de 0,06 g/km para los NOx y a 0,075 g/km y unareducción de las emisiones de los motores de gasolina a 0,2 g/km para los NOx y de un 80% parala partículas, lo que les obligará prácticamente a instalar filtros de partículas. La nueva directivaaumentará el coste de los motores diésel en unos 400 – 600 euros y el de los motores de gasolinaen unos 50 – 100 euros por vehículo. Además, se está estudiando la posibilidad de regular lasemisiones de partículas muy finas (< 2,5 μm) que son las más dañinas para la salud. Además, estadirectiva obligará a los fabricantes a entregar información técnica para la reparación de los vehículosa disposición de los talleres independientes.

En la Tabla 3.2 se muestran los límites de emisión planteados actualmente:



MEP Motor de Encendido Provocado; MEC Motor de Encendido por Compresión. M vehículos de pasajeros (M1 son turismos y M2y M3 son los autobuses). N vehículos de carga (N1 furgonetas de hasta 3.500 kg).

Tabla 3.2.

Límites de emisiones actuales para vehículos M y N1 clases I, II, y III

Categoría Clase MEP MEC MEP MEC MEP MEC MEP MEC MEP MEC

M — 1 000 500 75 — 60 200 — 250 5,0 5,0 N1 I 1 000 500 75 — 60 200 — 250 5,0 5,0

II 1 810 630 100 — 75 260 — 320 5,0 5,0III 2 270 740 120 — 82 310 — 380 5,0 5,0

Monóxidode carbono

(CO)

Hidrocarburos(HC)

Óxidos denitrógeno

(NOx)

Hidrocarburos+ óxidos denitrógeno

(HC + NOx)

Masa departículas

(PM)

(mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km)

Las distintas normativas Euro entran en vigor en los años señalados para los vehículos denueva homologación y al año siguiente para todos los vehículos nuevos matriculados.

3.7.1. Vehículos pesados

Estas emisiones se limitan para los vehículos nuevos a través de las Directivas Europeas, conocidasen España como Euro 3, 4, y 5. En la Tabla 3.3 se presenta la evolución de los límites de emisionespara camiones y autobuses en Europa de acuerdo a las Directivas Europeas.

Tabla 3.3.

Evolución de los límites de emisiones para camiones y autobuses en Europa

Óxidos de Nitrógeno NOx g/kWh 5,0 3,5 2,0Hidrocarburos sin quemar HC g/kWh 0,66 0,46 0,46Monóxido de carbono CO g/kWh 2,1 1,5 1,5Partículas PM g/kWh 1,6 1,1 1,1Humo m-1 0,8 0,5 0,5

Fórmula Unidad Euro 3 Euro 4 Euro 52001 2005 2008



• CO: 15 - 20 gramos

• HC: 2 - 3 gramos

Gráfica de la evolución de los límites de PM y NOx en vehículos pesados diésel

Figura 3.8.

• NOx: 5 - 8 gramos

• Partículas: 4 - 7 gramos

Como muestra la Figura 3.8, los vehículos de nueva tecnología emiten menos contaminación, peroel aumento del número de vehículos, así como la mayor potencia disponible en sus motores y elmayor número de kilómetros realizados por cada vehículo, hace que la contaminación vayareduciéndose menos rápido de lo que sería deseable.

Por cada litro de carburante consumido, un camión de 420 CV emite aproximadamente:

Se ha de reseñar que algunas de las innovaciones tecnológicas que presentan los motores actuales,reducen las emisiones contaminantes, pero aumenta ligeramente la emisión de CO2, al incidir enligeros aumentos en el consumo de carburante. Sin embargo, existe la ventaja en los motores de

1982 1987 1993 1996 2001 2006 2008

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

Año de entrada en vigor

- 90%

1982 1987 1993 1996 2001 2006 2008Año de entrada en vigor

Eu

ro 1

Eu

ro 2

Eu

ro 3

Eu

ro 4

Eu

ro 5

Eu

ro 1

Eu

ro 2

Eu

ro 3

Eu

ro 4

Eu

ro 5

- 95%

Em

isio

nes

de N

Ox

(g/k

W·h

)

0.4

0.35

0.3

0.25

0.2

0.25

0.1

0.05

0

Em

isio

nes

de p

artíc

ulas

(g/k

W·h

)



últimas generaciones de la gestión electrónica de los distintos sistemas del vehículo, a través de unaunidad de control electrónica que incorpora otras funciones como autodiagnosis y ayudas a laconducción en general, y a la conducción económica en particular, que utilizándose adecuadamentepueden reducir apreciablemente el consumo medio de carburante del vehículo.

Las nuevas normativas de control de la contaminación atmosférica obligan a los fabricantes a buscarsoluciones tecnológicas cada vez más sofisticadas para los motores de los vehículos industriales. Lainyección de alta presión con sistemas de inyector unitario o sistemas “Common rail”, la sobreali-mentación con postenfriado y turbo de paso variable, así como la recirculación de gases de escape(EGR) son algunas de las últimas tendencias de los motores de camiones y autobuses.

Una vez que los gases salen del motor pueden ser tratados en el sistema de escape antes de llegar ala atmósfera. Entre las soluciones posibles para tal fin, destacan los catalizadores que reducen losgases contaminantes del escape, los filtros de partículas y los sistemas SCR (Catalizador de ReducciónSelectiva) para tratar los gases de escape con urea y eliminar los NOx.

3.8. Emisiones de los vehículos en uso real

3.8.1. Influencia de la composición del parque

La composición del parque de vehículos afecta de forma muy importante a las emisiones totales delos vehículos en un entorno concreto. Normalmente el caudal de emisiones de cada vehículo dependede cuatro factores fundamentales:

• El tipo de motor y sus combustibles: gasolina, gas natural, diésel, etc.

• El tamaño o cilindrada del motor.

• La potencia utilizada que a su vez depende sobre todo del peso del vehículo, de su velocidad,y su aceleración y de la pendiente de la carretera.

• De la pauta de conducción y, por tanto, de la condición de uso del motor en cada momento.

• El nivel de desarrollo tecnológico del motor y los sistemas anticontaminación del vehículoen su diseño, que será el que cada fabricante haya adoptado para cumplir las normativas delimitación de emisiones.



En este sentido puede afirmarse que los vehículos del mismo tipo de combustibles más antiguosemiten más caudal de emisiones contaminantes si usan la misma potencia. Por otra parte, losvehículos ligeros industriales (N1) de gran tamaño: todo-camino, mono-volúmenes, furgonetas,etc, se les admiten factores de emisión más elevados por lo que unitariamente contribuyen más alas emisiones de una ciudad. Los vehículos con motor diésel tienen aceptada una mayor emisiónen masa por kilómetro de NOx y de partículas que los de gasolina (o, en general de encendidoprovocado). Pero la emisión de CO aceptada es mayor en los de gasolina, sobre todo durante elarranque en frío, aunque del mismo orden cuando el motor funciona en caliente. Los motores degas natural con catalizador de tres vías son los de menores emisiones contaminantes, además dela menor emisión de CO2 que uno de gasolina o diésel de la misma potencia.

Por último cabe decir que es absurdo pretender reducir la emisión de NOx y de partículas, sinduda las más importantes a nivel urbano en España, y promover al mismo tiempo el uso de vehículosdiésel con menores impuestos. Las autoridades municipales, responsables de la mejora de la calidaddel aire en su ciudad, deberían promover el uso de tecnologías de vehículos y motores de bajasemisiones, facilitando la renovación del parque circulante por vehículos de menor emisión que elque se desguaza en el caso de los planes de modernización del parque de vehículos.

3.8.2. Influencia del usuario

Es importante destacar que las emisiones en uso real de cada vehículo de la flota van a dependerno sólo de la unidad concreta de vehículo y motor, es decir qué normativa cumplía cuando sehomologó, sino de la pauta de uso real del vehículos, tipo de uso urbano, rural o autopista, agresividadde conducción, envejecimiento y nivel de mantenimiento, tipo de urbanismo e infraestructuras,velocidades medias y máximas, etc. A modo de ejemplo se dan los valores de las Tablas 3.4 y 3.5.

Puede verse como una pauta de conducción sosegada produce una reducción significativa deemisiones sin aumento importante del tiempo de conducción. La utilización de ciertas técnicascomo uso de marchas largas y motor a bajas revoluciones unido a una actitud sosegada y tolerantecon previsión y anticipación, son pautas que contribuyen a reducir la contaminación de lasciudades y regiones.



Tabla 3.4.

CO 40 % 70 %HC 50 % 80 %NOx 25 % 65 %CO2 14 % 23 %

Aumento de emisiones contaminantes comparadas de un vehículo de gasolina en uso urbanorespecto a una conducción sosegada o eficiente

Conducción normal Conducción agresiva

Tabla 3.5.

CO 22 % 85 %HC 62 % 75 %NOx 48 % 81 %CO2 50 % 70 %

Aumento de emisiones contaminantes comparadas de un vehículo de gasolinaen uso urbano con congestión de tráfico respecto a una situación sin congestión

Congestión media Congestión alta

Durante los periodos en los que el motor está aun frío después de su arranque, las emisionescontaminantes son bastante más elevadas que cuando ya está a su temperatura de régimen, esdecir, el refrigerante, el aceite y, lo que es más importante; los sistemas de postratamiento hanalcanzado su temperatura de operación normal. Esta situación tiene lugar sobre todo en lasciudades, donde un porcentaje alto de vehículos está circulando sin haber alcanzado aun sutemperatura normal.

Es importante tener en cuenta que, a medida que los parques de vehículos se van modernizando,retirando de la circulación los vehículos más antiguos e introduciendo los nuevos que cumplenlas actuales regulaciones de emisiones, la emisión total de productos contaminantes debe tendera la baja. Pero ello hace que cada vez un menor porcentaje de vehículos del conjunto de los quecirculan por una ciudad es culpable de un cada vez mayor porcentaje de las emisiones reales.Estos altos emisores son los que deben ser detectados por los sistemas de inspección técnicay retirados de la circulación. Se estima que un 5 % de los vehículos de una gran ciudad son

Fuente: J. Casanova “Consumo y emisiones de los vehículos urbanos” GENERA2005, febrero 2005.

Fuente: J. Casanova “Consumo y emisiones de los vehículos urbanos” GENERA2005, febrero 2005.


Previsión de evolución de emisiones de NOx en la ciudad de Madrid como consecuenciade varios escenarios de renovación del parque circulante

Figura 3.9.


causantes del 30 % de la contaminación. En todo caso, las sucesivas regulaciones de emisionesde los vehículos nuevos y la natural renovación del parque contribuyen a mantener la habitabilidadde las ciudades, entornos urbanos y zonas pobladas. Si todos los vehículos de una gran ciudadcomo Madrid o Barcelona fueran del año 1970, con emisiones unitarias por kilómetro 10 o 15veces superiores a los vehículos modernos, y más en los periodos del arranque en frío, dichasciudades serían absolutamente inhabitables con los estándares actuales de calidad del aire.

Por otra parte, la sustitución de vehículos debe hacerse racionalmente. Las gráficas de la Figura 3.9muestran una estimación realizada en el año 2002 de las emisiones de la ciudad de Madrid concuatro supuestos de modernización del parque, y se puede ver que una sustitución eminentementediésel es perjudicial para el medio ambiente de la ciudad. El escenario 1 representa la situaciónactual y el escenario 4 una hipotética sustitución automática de todos los vehículos por vehículosactuales. Puede verse el incremento de emisiones de NOx y de PM que tendría lugar si todos losvehículos vendidos fueran de motor diésel.

Em

isio

nes

(g/k

m-v

ehíc

ulo)

1,0

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,8

0,00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Porcentaje de sustitutos de gasolina

Emisiones NOx

Escenario 1

Escenario 2

Escenario 3

Escenario 4

Fuente: J. Casanova, M. Valdés y J. Ariztegui. "The Influence of car fleet composition on urban pollutant emissions. Application to the city ofMadrid" Proceedings of 10th International Symposium "Transport and Air Pollutions" septiembre 2001 -- Boulder, Colorado EE.UU.



Previsión de evolución de emisiones de PM en la ciudad de Madrid como consecuencia devarios escenarios de renovación del parque circulante

Figura 3.10.

Em

isio

nes

(g/k

m-v

ehíc

ulo)

00,7

00,6

00,5

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00,2

00,1

00,00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Escenario 1

Escenario 2

Escenario 3

Escenario 4

Porcentaje de sustitutos de gasolina

Emisiones PM

Fuente: J. Casanova, M. Valdés y J. Ariztegui. "The Influence of car fleet composition on urban pollutant emissions. Application to the city ofMadrid" Proceedings of 10th International Symposium "Transport and Air Pollutions" septiembre 2001 -- Boulder, Colorado EE.UU.


4. Los efectos en salud de lacontaminación atmosférica por tráfico

4.1. Introducción

4.1.1. Contaminación atmosférica y salud

La contaminación atmosférica y sus efectos en salud son conocidos desde tiempo. En Londres,por ejemplo, durante los episodios de niebla con altas concentraciones de hollín (“smog”)de 1952, los problemas de salud aumentaron dramáticamente. Los servicios sanitariosincluyendo los hospitales llegaron a situaciones de descontrol y de sobrecapacidad con unnúmero de víctimas alcanzando los 4.000 en tan solo unos días. Los niveles de contaminacióncomo las concentraciones de partículas en el aire sobrepasaron los 1.000 microgramo pormetro cúbico de aire (μg/m3) en algunos días. Aunque la calidad del aire ha mejorado muchodesde entonces debido al progreso tecnológico y políticas medioambientales, era comúnpensar que los niveles de contaminación observados eran demasiado bajos para ser derelevancia en la salud. Sin embargo, la investigación ha avanzado rápidamente durante lospasados 20 años. Hoy está muy claro que la contaminación atmosférica continúa siendo unode los principales problemas ambientales en todas nuestras ciudades y que los niveles actualesde contaminación atmosférica todavía afectan la salud de nuestra población.

Las fuentes del aire contaminado que inhalamos durante el día y la noche son muy diversasy complejas. La principal causa de contaminación del aire esta relacionada con la combustiónde carburantes fósil usados en coches, camiones, aviones, embarcaciones u otros motores acombustión, así como los que se usan en industrias, centrales eléctricas o en sistemas decalefacción en viviendas. La contaminación atmosférica consiste pues en una mezcla complicadade cientos de contaminantes de diferente origen. Esto dificulta investigar los efectos en lasalud de cada uno de los diferentes contaminantes de la mezcla. De hecho, muchos de losefectos observados en salud son probablemente la consecuencia de la interacción de variosconstituyentes en el aire y no de un solo contaminante.

Los motores de vehículos como turismos, camiones y autobuses queman carburantes fósilescomo gasolina o diésel y producen numerosos compuestos químicos que son emitidos a laatmósfera en los gases de combustión. En ciertos motores, la gasolina usada es vaporizada


4. Los efectos en salud de la contaminación atmosférica por tráfico

a la atmósfera sin haber sido previamente quemada, contribuyendo también de esta maneraa la contaminación atmosférica. Tal como se ha descrito en los capítulos previos los principalescompuestos emitidos a la atmósfera por los vehículos a combustión o compuestos creadosde estas emisiones son el dióxido de nitrógeno (NO2), el monóxido de carbono (CO), laspartículas en suspensión (PM), el ozono superficial (troposférico) (O3) y los compuestosorgánicos volátiles (COVs).

4.1.2. Contaminación por tráfico y salud. ¿Causa de preocupación?

No es fácil separar los efectos en la salud de la contaminación atmosférica que provienen dediferentes fuentes. Esto es debido a que los mismos contaminantes que causan similaresproblemas de salud son emitidos por fuentes diferentes. No obstante hay varias razones paracentrarse en la contaminación atmosférica debida al tráfico. Primero, el número de vehículosy los kilómetros conducidos están claramente aumentando. Segundo, a pesar del progresotecnológico, los gases de combustión generados por el tráfico continúan conteniendo cientosde contaminantes tóxicos. Tercero, los contaminantes del tráfico son habitualmente emitidosmuy cerca de dónde las personas andan, conducen y viven. Esto difiere de las emisiones deindustrias o centrales eléctricas, que normalmente emiten contaminantes por chimeneas altaso instalaciones en las afueras de las ciudades. Así, la contaminación del tráfico nos afecta atodos muy de cerca y cada día. Cuatro, muchos de los estudios relacionando contaminaciónatmosférica y efectos en salud han sido llevados a cabo en áreas donde el tráfico es la únicay más importante fuente de contaminación atmosférica (por ejemplo en Los Ángeles). Estodemuestra la importancia de la relación entre tráfico y efectos en salud. Quinto, muchos delos contaminantes emitidos por los motores son modificados en la atmósfera y forman nuevoscontaminantes muy tóxicos (por ejemplo el ozono y partículas) lejos del lugar de emisiónque pueden ser las calles, autopistas, etc. afectando así toda la población de una ciudad. Ypor último, y no por ello de menos importancia, gracias a una nueva generación de proyectos,existen nuevas evidencias mostrando los efectos directos del tráfico en la salud.



4.2. Tráfico y salud: nuevas evidenciasLa contaminación relacionada con el tráfico es emitida muy cerca de donde vivimos, trabajamosy andamos. Estudios científicos han mostrado que los contaminantes que son directamenteemitidos por motores, como son las partículas ultrafinas o algunos gases, adquieren concen-traciones muy altas a lo largo de las calles por un efecto “cañón” y a menudo alcanzanconcentraciones 10 veces mayores que en otros lugares. Las concentraciones de estoscontaminantes disminuyen notablemente después de los primeros 50 o 100 metros alcanzandolos mismos niveles de fondo que en áreas más alejadas de estas calles.

Numerosos estudios recientes han investigado si la ocurrencia de problemas de salud sigueun patrón similar: altas tasas de enfermedades entre aquellos que viven en los primeros 0-50metros de calles con alto tránsito y una mejor salud para aquellos que viven en localizacionesmás alejadas. Estos estudios confirman, de hecho, que la salud de aquellos que viven a lolargo de estas calles está a menudo más comprometida que para aquellos que viven a más de100 metros de autopistas y carreteras de mayor tránsito, sin que otros factores puedan explicarestas diferencias. Estos estudios sugieren por lo tanto que existen adicionales efectos adversosen salud de la mezcla de contaminantes debida a tráfico que alcanzan altas concentracionesa lo largo de las calles. Los coches diésel, camiones y autobuses emiten especialmente altasconcentraciones de hollín que contienen cientos de sustancias muy tóxicas que podrían serresponsables en causar todo tipo de enfermedades (cuadro 1).

Cuadro 1.

Convivir con el tráfico urbano ¿Qué sabemos sobre los efectos en la salud ?

1. Las personas que viven cerca de zonas de mayor tráfico presentan más síntomas respiratorios,infarto y una reducción de la esperanza de vida.

2. La frecuencia de niños que presenta síntomas de bronquitis es mayor entre los vecinos alas vías urbanas más transitadas que entre los que viven en vías con poco tráfico, tal comose ha demostrado en varias ciudades europeas.

3. Entre las mujeres que viven su embarazo en zonas de mayor tráfico sus bebes son de unpeso menor que el esperado.

4. Los niños que crecen en zonas con mayor intensidad de tráfico presentan un enlentecimientoen el crecimiento de su capacidad pulmonar en comparación con los niños que viven enlas zonas menos contaminadas.



Estos estudios presentan nuevos retos para las políticas de protección de la salud ya que los planesde prevención podrían deber incluir modificaciones en la planificación urbana. En España una granproporción de personas vive muy cerca del tráfico denso. El estado de California – un líder mundialen la regulación de la contaminación atmosférica para proteger la salud – puso en pie una nuevaley basada enteramente en estos descubrimientos: los nuevos edificios escolares deben construirsea una distancia mínima de al menos 150 metros de carreteras con tráfico denso.

4.3. Resumen de los efectos en salud y sus mecanismosLos efectos principales en la salud de la contaminación ambiental debido al tráfico y otras fuentesde combustión pueden separarse en efectos agudos y crónicos. Si bien estos efectos han sidoinvestigados en experimentos con animales y en humanos en estudios de cámara, los estudios

Cuadro 2.

Los efectos sobre la salud de la contaminación del aire por el tráfico

Pulmón Corazón/sistema vascular

Cambios fisiológicos y estructurales

Volumen y flujo de la expiración forzada PulsoInflamación (local y sistémica) Presión arterialFactores de coagulación de la sangreInflamaciónEstructura de los vasos sanguíneos

Efectos agudos

Síntomas respiratorios TrombosisAgravación bronquitis crónica, asma Infarto del miocardioUso medicinas del asma ArritmiaAusencia trabajo/escuela Ataque cerebralMuerte MuerteUso de la red sanitaria por efectos anteriores Uso de la red sanitaria por efectos anteriores

Efectos crónicos

Reducción de la función pulmonarBronquitis crónicaCáncer del pulmónIncidencia de asma (en estudio)Reducción de la esperanza de vida

Fuente: modificado de Künzli y Tager (2005). Air pollution from the Heart. Swiss Med Wkly.

Aterosclerosis (en estudio)Reducción de la esperanza de vida(por muerte cardiovascular prematura)



epidemiológicos son la única base para establecer cuales son los efectos reales de la contaminaciónambiental en la población ya que se realizan en poblaciones grandes y se llevan a cabo con métodosestándares para controlar los efectos de otras influencias. El cuadro 2 presenta los efectos agudosy crónicos de la contaminación atmosférica en salud como son actualmente aceptados por lacomunidad científica.

4.3.1. Efectos agudos sobre la salud

“Los efectos agudos” hacen referencia a aquellos efectos que aparecen en tan solo unas pocas horaso días después de la exposición a aire contaminado. Por ejemplo, es bien conocido que durante unepisodio de “smog” de unos días se puede observar cambios inmediatos en el estado de salud de lapoblación como afecciones respiratorias y cardiovasculares que aumentan y conducen a hospitali-zaciones y defunción. Los efectos agudos han sido investigados en un gran numero de estudios enEspaña, Europa y por todo el mundo. Los efectos respiratorios y en el sistema cardiovascular sonde particular importancia y se describen a continuación.

Existe un gran número de estudios epidemiológicos que muestran que las exposiciones a lacontaminación de aire a corto plazo están asociadas con un incremento de los síntomas respiratoriosagudos. Los efectos respiratorios agudos establecidos van de una irritación de las vías respiratorias(ojos, nariz, garganta) hasta el empeoramiento de los síntomas que pueden precipitar una admisiónen el hospital e incluso la muerte. También se ha mostrado que la función pulmonar – una medidaobjetiva de la salud respiratoria – es mejor en los días menos contaminados.

Entre los asmáticos, la contaminación atmosférica reacciona con el recubrimiento de las paredesde las vías respiratorias las cuales se inflaman, se hinchan y se llenan de mucosidad. Estas reaccionespueden resultar en tos, respiración sibilante, opresión en el pecho y respiración difícil o falta de aire.En casos severos, los ataques requieren hospitalización y pueden conducir a la muerte.

Numerosos estudios confirman también efectos agudos de la contaminación atmosférica ambientalen el sistema cardiovascular (corazón, sangre, vasos sanguíneos y el sistema circulatorio). Lainsuficiencia cardiaca, el infarto de miocardio y ataque cerebral pueden ser desencadenados por unaumento del atascamiento de los vasos sanguíneos debido a la contaminación atmosférica quetambién puede influir en un cambio en el latimiento normal del corazón. Todos estos efectos causanun incremento en el número de admisiones hospitalarias debido a problemas cardiovasculares.



Estudios con pacientes que llevan marcapasos -un aparato que acciona la actividad del corazón encaso de que el bombeo de éste cese- ha mostrado que con el incremento de los niveles de lacontaminación estos aparatos accionan el bombeo del corazón más frecuentemente.

Hay cientos de estudios que han investigado la asociación entre defunción y exposiciones a cortoplazo a contaminación atmosférica. Estos estudios consistentemente han encontrado un incrementode muertes en días con mayores niveles de contaminación, sugiriendo un papel causal de lacontaminación atmosférica ambiental. En un principio se asumió que aquellos que habían muertoestaban ya tan enfermos que hubieran fallecido de todos modos a los pocos días. Sin embargo,varios estudios muestran ahora que esto es cierto sólo para una proporción muy pequeña de todoslos fallecidos. De hecho, el incremento de muerte es más fuerte entre los que fallecen fuera dehospitales o clínicas que para los que fallecen en hospitales.

Todos los estudios realizados en efectos agudos hasta el momento llevan a la importante conclusiónde que no existe un nivel “seguro” de contaminación pero que sí existe un incremento linear delas afecciones a la salud y que estos efectos empiezan incluso en los niveles más bajos de contaminaciónobservados.

4.3.2. Efectos crónicos sobre la salud

Todavía no se han llevado a cabo muchos estudios que permitan comprender como la inhalaciónde aire contaminado a lo largo de la vida afecta el desarrollo de enfermedades crónicas. Se hademostrado que el tabaco provoca numerosas enfermedades crónicas tales como el cáncer de pulmónu otros cánceres, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica, y la aterosclerosis (depósito de placasen venas y arterias). Es verosímil pensar que la exposición crónica a contaminación atmosféricatambién causa efectos crónicos dado que el humo del tabaco y los contaminantes atmosféricostienen cientos de contaminantes en común.

Para investigar efectos a largo plazo es necesario realizar estudios largos que duren muchos años.Existen algunos estudios que han investigado la hipótesis de una reducción de vida debido aenfermedades crónicas para los habitantes de áreas más contaminadas. El mayor estudio -un proyectonorteamericano- ha sido realizado con medio millón de sujetos seguidos durante más de 15 años.En este estudio, por cada incremento de 10 μg/m3 de partículas en suspensión en el aire duranteel periodo de estudio, la tasa de defunción aumenta aproximadamente de un 4-6%. Estos efectos



se traducen entre 0,5-2 años de reducción en la esperanza de vida y son bastante mayores que paralos efectos agudos de la contaminación atmosférica. Otros estudios norteamericanos y canadiensesconfirman estos descubrimientos e investigadores en Europa obtuvieron resultados similares enHolanda, Alemania y Escandinavia.

La contaminación atmosférica, en particular las emisiones de motores diésel, contienen muchoscarcinógenos. Varios estudios se han centrado en estudiar los efectos de diésel y de la contaminaciónatmosférica en el cáncer de pulmón y han mostrado que los índices de cáncer de pulmón son máselevados entre aquellos con mayor exposición a emisiones diésel y otros tipos de emisiones portráfico. Si bien fumar es claramente la causa más importante del cáncer de pulmón, estos estudiosapuntan a la contaminación atmosférica como una causa involuntaria del cáncer de pulmón.

La función pulmonar, concretamente la capacidad pulmonar, la cantidad de aire que uno puedeexhalar durante un segundo o durante una exhalación completa, es una medida importante dela salud. Las personas con una buena función pulmonar están más sanas y viven más tiempo. Lafunción pulmonar aumenta durante la infancia hasta su nivel máximo que se alcanza normalmentesobre los 18-20 años. Después, durante el período adulto, la función pulmonar disminuyecontinuadamente. Uno de los más importantes descubrimientos recientes proviene de estudiosinvestigando la función pulmonar en niños. El mayor proyecto se realizó en Los Ángeles dóndeel tráfico es la fuente más importante de contaminación atmosférica. Varios miles de niñosparticiparon en este proyecto en la que se midió la función pulmonar cada año, la primera vez ala edad de 10 años y la última vez a la edad de 18 años. El estudio muestra que el desarrollo dela función pulmonar está claramente influenciado por la contaminación atmosférica ambiental.En comunidades con baja calidad del aire el crecimiento de la función pulmonar se redujo conun nivel a los 18 más bajo que en otras comunidades. Esta reducción es importante ya que puedellevar a una desventaja en salud para el resto de la vida. Muy pocos estudios han investigado lafunción pulmonar y la contaminación atmosférica en adultos. Estudios de Suiza y Alemaniaobservaron una función pulmonar baja entre adultos que vivían en áreas con alta contaminación.Los estudios alemanes sugieren que uno de las mayores enfermedades respiratorias crónicas,concretamente la enfermedad pulmonar obstructiva crónica conocida también por sus siglasEPOC, es más común en áreas contaminadas, y en particular en áreas con tráfico importante.

Son necesarias más investigaciones para entender la contribución de la contaminación atmosféricaen el desarrollo de las enfermedades crónicas. Una enfermedad crónica de particular interés es la



aterosclerosis. La calcificación de las arterias es un mecanismo muy importante que juega unpapel central en la mayoría de las enfermedades cardiovasculares tal como el ataque del miocardioo los ataques cerebrales. La aterosclerosis está en causa en aproximadamente el 50% de lasmuertes. Experimentos recientes en animales expuestos a concentraciones ambientales de partículaen suspensión de grandes ciudades han mostrado un efecto directo por inhalación en los pulmonespero también en la pared arterial. Así, los ratones, ratas y conejos usados en el experimentodesarrollaron calcificaciones en las arterias. Estos resultados son algo preocupantes y necesitanser investigados en humanos. Hasta ahora tan solo un estudio (en Los Angeles) ha medido larelación entre sujetos con aterosclerosis y la contaminación atmosférica. El estudio encontró unaasociación entre el nivel de aterosclerosis y la concentración de partículas en el aire. Se necesitarealizar estudios más amplios para poder confirmar estos resultados.

4.3.3. Mecanismos biológicos

Varios estudios epidemiológicos han dado evidencias de una asociación entre niveles ambientalesde contaminación atmosférica y los efectos en la salud.

Sin embargo, los mecanismos biológicos por los cuales la contaminación en el aire produce unaprogresión y agravación de las enfermedades del pulmón y cardiovasculares no están todavíaestablecidos y entendidos. En los últimos años se han llevado a cabo numerosos estudios paraexplorar estos mecanismos. De momento, no se ha determinado un solo, sino varios mecanismosinterrelacionados que contribuyen a los efectos adversos observados como se presenta esquemá-ticamente en el cuadro 3.

Los estudios realizados en la última década han mostrado una relación entre estrés oxidativosistémico y del pulmón (desequilibrio entre radicales libres y antioxidantes en las células delcuerpo), los procesos inflamatorios sistémicos, en el pulmón, en el sistema vascular y otrosórganos, que contribuyen a la progresión de aterosclerosis. Una exposición a corto plazo tambiénpodría contribuir a complicar o acelerar los efectos de la aterosclerosis existente aumentando elriesgo de ruptura o bloqueo de las arterias y provocando eventos cardiovasculares o cerebrovas-culares graves como el infarto del miocardio o los ataques cerebrales.



Aire contaminado y salud. Un mecanismo biológico complejo

Cuadro 3.

Otro mecanismo propuesto es un cambio de la función cardiaca pudiendo provocar aceleracióndel pulso, arritmias y paro cardiaco así como un cambio de la regulación de la circulación de lasangre. Por ejemplo, en algunos estudios se ha determinado que la exposición a contaminaciónde aire está asociada con un aumento de la presión sanguínea en pacientes con enfermedadescardiacas y pulmonares.

Finalmente, estudios en animales recientes han puesto en evidencia una relación entre respirar airecontaminado y una afección a los procesos inmunitarios y de defensa del organismo. Las implicacionesde esta afección en humanos todavía no se han clarificado pero podrían, por ejemplo, conducir aun aumento de la susceptibilidad a las infecciones pulmonares, como se observa con la pneumonía.

Fuente: modificado de Pope y Dockery (2006)

Inhalación

CorazónPulmón

Sangre

CerebroSistemavascular

InflamaciónEstrés oxidativo

(Reducción función,EPOC*,

aumento síntomasrespiratorios)

(Alteraciónfunción,etcétera)

(Hipertensiónaterosclerosis)

(Aumentoleucocitos)

(Aumentocoagulación,

reducciónoxígeno)

(Falta de riegocerebral,

inflamación)

*EPOC (Enfermedad pulmonar obstructiva crónica)



4.3.4. Los niños: una población de especial vulnerabilidad

El feto y el niño pequeño presentan una vulnerabilidad especial a tóxicos ambientales en comparacióncon el adulto, debido a diferencias en la exposición, inmadurez fisiológica y más tiempo de vidadespués de la exposición. Por ejemplo, el pulmón no está bien formado al nacer, lo cual no tienelugar hasta los 6 años de vida. El número de alvéolos pasa de 25 millones al nacer a 257 a los 4años. Los niños, además, respiran un 50% más de aire por kilo de peso que los adultos y tienenhábitos que facilitan una mayor exposición. Así los primeros años de vida son una ventana demayor susceptibilidad a los insultos externos para el pulmón. De modo similar la ventana demaduración del sistema inmunitario dura varios años después del nacimiento.

Esta diferencia de susceptibilidad ha sido estudiada en los últimos años. Resultados de estudiosexperimentales en humanos muestran que en fetos y niños la susceptibilidad es mayor a losefectos tóxicos de contaminantes como partículas en suspensión, hidrocarburos aromáticospolicíclicos (HAP), en la fracción particulada, humo de tabaco, compuestos clorados, nitratosy metales entre otros. Estos tóxicos llegarían al feto por vía transplacentaria y al niño por víarespiratoria, por ingestión o por vía dérmica.

Además de un retraso en el crecimiento de su capacidad pulmonar, las exposiciones a contaminaciónatmosférica en épocas tempranas de la vida también podrían influenciar en el correcto desarrollodel sistema inmunitario ya que existe evidencia que el período intrauterino y los primeros dosaños de vida son claves para el perfil inmunitario en adultos. En este aspecto, la dieta durante laépoca temprana de la vida también podría jugar un papel importante en la susceptibilidad a laexposición de contaminantes atmosféricos, en particular los ácidos grasos omega-3 y losantioxidantes como las vitaminas C y E que tienen propiedades antiinflamatorias y pueden llegara modular las respuestas inmunitarias. Existe en estos momentos un creciente interés en identificarel papel modificador de la dieta en la relación entre contaminación ambiental y salud como porejemplo la dieta de la madre durante el embarazo, la posibilidad de realizar o no lactancia maternay la propia dieta e introducción de alimentos en los niños. Por ejemplo, la suplementación porvitaminas C y E parece atenuar el efecto perjudicial de la contaminación por ozono y partículasen la función pulmonar.

Finalmente, cabe mencionar que en los últimos años se ha observado un aumento del asmainfantil, la enfermedad más prevalente durante la infancia. Varios estudios intentan relacionareste aumento con el aumento a la exposición de la contaminación atmosférica. Por ejemplo,



destacan los recientes estudios que encuentran una asociación entre la prevalecía de asma entreniños y vivir a proximidad del tráfico denso.

4.4. ¿Que queda por entender?

4.4.1. Toxicidad y mezcla de compuestos

Los estudios epidemiológicos tienen dificultades en describir los efectos en salud de un contaminanteindividual ya que generalmente la población esta expuesta a una mezcla de contaminantes. Esnecesaria una mejor comprensión del efecto de cada tipo de contaminante del aire en relacióncon su fuente de emisión para poder aplicar políticas eficaces de protección de la salud. Unejemplo son las partículas en suspensión en el aire ya que dependiendo de su fuente y sucomposición, su toxicidad puede variar. Estudios epidemiológicos recientes han procuradoentender la especificidad del tamaño de la partícula en los efectos en la salud. Estos estudiosindican que todos los tamaños de partículas (tales como partículas ultrafinas, finas y gruesas)afectan la salud pero no necesariamente del mismo modo. Aunque, el tamaño de las partículasparezca jugar un papel crucial en determinar su penetración y deposición en el sistema respiratorioy por lo tanto también sus efectos en la salud, otros factores relacionados con su tamaño osuperficie pueden también contribuir a una toxicidad diferente (la composición química específicade partículas ultrafinas emitidas por el tráfico, por ejemplo). Son por lo tanto necesariocaracterizaciones adicionales.

También es importante un mejor entendimiento de la importancia de la mezcla de contaminantesemitidos de diferentes fuentes que pueden resultar en efectos aditivos y sinergísticos.

4.4.2. Factores de vulnerabilidad

Queda por entender los factores que contribuyen a una vulnerabilidad mayor a una exposiciónde aire contaminando. Se supone que la vulnerabilidad depende del estado específico del individuoy de la cantidad y durada de la exposición. Por ejemplo, para efectos agudos, parece evidente quelos individuos con enfermedades subyacentes crónicas como enfermedades del sistema cardio-rrespiratorio, gripe, asma, las personas mayores y los niños son más vulnerables. Pero el role delos factores genéticos, nutricionales o existentes durante el desarrollo del feto y la susceptibilidad



a la contaminación del aire todavía no se han explorado en detalle. Varios estudios sugieren queaquellas personas con alto consumo en frutas y verduras (vitaminas) tienen una mejor proteccióncontra los efectos de la contaminación atmosférica.

4.4.3. Neurotoxicidad

Aunque pocos estudios han investigado la asociación entre la contaminación atmosférica y laneurotoxicidad, investigaciones recientes han mostrado que la contaminación atmosférica podríatener potencialmente efectos adversos en el crecimiento fetal y desarrollo neurológico infantil.Ha sido mostrado que en niños de madres fumadoras durante el embarazo existen deficienciascognitivas y del comportamiento infantil. Un mecanismo similar puede esperarse en relacióncon la exposición a la contaminación atmosférica y debe ser estudiado más a fondo.

4.5. Mejorar la calidad del aire beneficia la salud públicaLa contaminación atmosférica causa enfermedades y muerte prematura. Es necesario entenderla importancia que tienen estos efectos a nivel de salud pública como por ejemplo cuantificandoel cambio en los efectos en salud que conllevaría mejorar la calidad del aire.

¿Cómo son de importante los efectos en salud que pueden atribuirse a la contaminación atmosférica?Como en el caso de las enfermedades y defunción, es difícil cuantificar exactamente el número deenfermedades y muertes debidas a una causa específica como fumar, la contaminación atmosférica,una mala dieta o la falta de actividad física. Existen sin embargo métodos para cuantificaraproximadamente los efectos relacionados con la contaminación del aire. En algunos países comoen el Reino Unido, en los Estados Unidos y en varias otras ciudades del mundo, investigadoresy agencias de Salud Pública estiman regularmente la carga sobre la salud y la muerte atribuida ala contaminación atmosférica y los beneficios que implican sobre esta y económicamente un cambioen calidad del aire. Aunque estas estimaciones no son totalmente precisas, permiten dar unaorientación de la dimensión del problema a los responsables en desarrollar políticas de protecciónde la salud y del medioambiente tanto a nivel de salud que monetario. De hecho, la Agencia deProtección Ambiental de los Estados Unidos ya ha concluido que una de las intervenciones máseficientes para la protección de la salud son aquellas que tienen como objetivo la calidad del aire


porque las inversiones totales para mejorar la calidad del aire son muy inferiores a los beneficiosmonetarios que se obtienen al mejorar la salud de la población.

Por ejemplo, un estudio europeo trinacional realizado por los Ministerios de Salud y MedioAmbiente de Francia, Austria y Suiza, concluyó que un total de 40.000 muertes por año (o el 6%de todas las muertes) en estos tres países son debidas a la contaminación atmosférica. El estudioatribuyó más de un millón de ataques de asma, casi 50.000 admisiones hospitalarias, así comotambién aproximadamente el 30% de todos los episodios de bronquitis en niños a los niveles decontaminación atmosférica observados. Se ha estimado que aproximadamente más del 50% deestos efectos podría ser atribuida a la contaminación atmosférica por tráfico. Los costes adicionalesasociados a estos efectos secundarios debidos a la contaminación atmosférica se estimaron entre600-800 € por habitante.

Otro estudio europeo también ha estimado estos beneficios. Un total de 23 ciudades totalizandomás de 36 millones de habitantes participaron en el proyecto. Los resultados han mostrado que sitodas las ciudades alcanzaran un nivel medio anual de concentraciones en partículas en suspensiónfinas (PM2,5) de 15 μg/m3, se podrían evitar aproximadamente unas 17.000 muertes prematuras. Elestudio también estimó el beneficio de una reducción de la contaminación de tan sólo 3,5 μg/m3

en PM10 (esto corresponde en algunas áreas urbanas españolas a menos del 10% de la reducciónde los niveles actuales). Incluso con este pequeño cambio se espera conseguir reducciones substancialesen los índices de mortandad. Entre las tres ciudades españolas, Madrid, Bilbao y Sevilla queparticiparon en el estudio, la reducción seria de 20 muertes por cada 100.000 habitantes y por año.

El nivel medio de la contaminación en estos países es substancialmente menor que muchas áreasurbanas de ciudades españolas. Por lo tanto, es de esperar que los efectos en salud en Españaatribuibles a la contaminación del aire sean mucho mayores.

Todos estos números son, sin embargo, estimaciones y predicciones basadas en los conocimientosactuales. No obstante, ¿mejoraría la salud en realidad si se consiguiese mejorar la calidad del aire?Normalmente es bastante difícil investigar los efectos reales de la mejora de calidad del aire enla salud. La mayoría de mejoras suceden muy lentamente, durante muchos años, mientras muchasotras cosas también cambian al mismo tiempo. Sin embargo, usando la analogía con el estudiodel tabaco, parece plausible que las mejoras en la calidad del aire conduzcan a una mejora en lasalud: se ha mostrado de un modo muy claro que la mayoría de los efectos del tabaco sonparcialmente o completamente reversibles si uno reduce o para de fumar.


Algunos estudios recientes han investigado directamente los efectos en la salud de los cambiosen la calidad del aire. El cuadro 4 muestra algunos ejemplos. Los resultados de estos estudios sonmuy prometedores y conducen a la conclusión de que la reducción de la contaminación atmosféricaimplica mejoras notables en la salud inmediatas así como a largo plazo.



Cuadro 4.

Cuando la calidad del aire mejora la salud

• Una investigación suiza estudió la salud de aproximadamente 10.000 niños en edad escolaren 10 comunidades diferentes entre 1991 y 2001. La calidad del aire mejoró en variascomunidades durante este periodo debido a las políticas suizas implementadas para mejorarla calidad. La frecuencia de bronquitis y problemas de tos entre los niños disminuyeronparalelamente a las mejoras de la calidad del aire.

• La calidad del aire ha mejorado drásticamente en antiguas comunidades alemanas del estedesde la reunificación. Repetidos estudios han mostrado que la salud de los niños (síntomas)y función pulmonar también ha mejorado mucho.

• En un estudio de Estados Unidos, los investigadores han visitado repetitivamente a personasque han cambiado de domicilio entre diferentes partes de California para medir sus funcionespulmonares. Los niños que tuvieron la suerte de mudarse a áreas más limpias hanexperimentado una pronta mejoría en el crecimiento de sus pulmones. En cambio, los niñosque se mudaron a comunidades donde la calidad del aire era peor han tenido un deteriorodel desarrollo de su función pulmonar.

• La función pulmonar disminuye normalmente durante la edad adulta. El estudio suizo decontaminación atmosférica en adultos, SAPALDIA, observó que este “proceso deenvejecimiento” del pulmón se reduce en las comunidades donde la calidad del aire hamejorado estos diez últimos años.

• Un estudio norteamericano observó el índice de mortandad entre los adultos de seis ciudadesdiferentes durante más de 20 años y encontraron que la esperanza de vida es más corta enlas ciudades más contaminadas. Este estudio también ha mostrado recientemente que elíndice de mortandad disminuyó (en otros términos, la esperanza de vida mejoró) en ciudadesdonde la calidad del aire había mejorado.

• La combustión del carbón está prohibida en Dublín desde 1990. Esto ha conducido areducciones importantes en las concentraciones de contaminación atmosférica, que hallevado a observar paralelamente unas reducciones sustanciales en los índices de mortandad.

• Un experimento en Estados Unidos comparó los efectos en ratones de un carburante diésel“limpio” con uno normal. Esta intervención resultó en fuertes reducciones o eliminacionestotales en las concentraciones de docenas de contaminantes en el aire. Los ratones reaccionarontambién de manera muy diferente a las dos exposiciones. Las reacciones tóxicas observadascon el carburante normal (sin filtro y alto en sulfuro) fueron mucho más fuertes que enratones expuestos a extractores con filtro y carburante diésel bajo en sulfuros (limpio).


Cuadro 4.

Cuando la calidad del aire mejora la salud (continuación)

• La fuente principal de contaminación atmosférica en Utah Valley (EE.UU) es un molinode acero. Debido a una huelga, el molino cerró un año entero. Estudios conducidos antes,durante y después la huelga observaron mejoras sustanciales en la calidad del aire duranteel año que el molino se mantuvo cerrado. Varios indicadores de salud en niños y adultoscomo los síntomas respiratorios, admisiones hospitalarias, y mortalidad, también mejorarondurante ese año y deterioraron otra vez con la reapertura del molino.

• Durante los Juegos Olímpicos de Atlanta (Estados Unidos) se impusieron restriccionesde uso de vehículos privados mientras el uso del transporte público fue promocionado.Durante el periodo de las Olimpiadas la calidad del aire (principalmente NOx y ozono)fue inferior de lo esperado. Los síntomas de asma y admisiones hospitalarias disminuyerontambién durante ese periodo.

4.6. ConclusionesEl tráfico es una fuente muy importante de contaminación atmosférica tanto cerca de las vías de tráficocomo lejos de ellas. Millones de personas que viven, viajan diariamente al trabajo, circulan en bicicleta,o pasean están expuestas a estas emisiones directas. La población también se ve afectada por loscontaminantes secundarios formados a partir de las emisiones del tráfico. Como lo han mostradonumerosos estudios, la contaminación atmosférica a escala urbana así como también los contaminantesaltamente concentrados a lo largo de las calles influyen negativamente en la salud de niños y adultos.

Los efectos más relevantes a corto plazo son la irritación de los ojos, nariz y garganta, infeccionesrespiratorias, ataques de asma, ataques del corazón y cerebral así como cambios peligrosos en elbombeo del corazón, pudiendo llevar a una muerte prematura. Los efectos importantes en la saluda largo plazo incluyen un desarrollo pulmonar más lento en niños, enfermedades respiratorias crónicas,cáncer de pulmón, enfermedades del corazón e incluso el daño potencial al cerebro y otros órganos.

Si bien toda la población está expuesta a la contaminación del aire, no toda ella se ve afectada de lamisma manera. Algunos individuos son mucho más sensibles a ciertos contaminantes que otros. Losniños pequeños y las personas mayores sufren más de los efectos de la contaminación atmosférica.Las personas con problemas de salud como el asma, enfermedades del corazón y pulmón puedentambién padecer más efectos cuando el aire está contaminado.


Varios ejemplos en Europa y los Estados Unidos han mostrado que mejoras sostenidas en la calidaddel aire conducen a grandes beneficios para la salud. Dado el papel dominante del tráfico como fuentede contaminación atmosférica, el uso de vehículos más limpios -coches, motocicletas, camiones,autobuses- será de gran beneficio para la salud pública.




5. Soluciones: medidas para lareducción de las emisionesatmosféricas del sector transporte

5.1. IntroducciónAunque para la elaboración de esta revisión sobre las posibles estrategias de reducción de emisionesde contaminantes atmosféricos del transporte se han consultado diferentes fuentes, gran partede la información expuesta se ha obtenido de los siguientes informes o estudios:

• Dos informes del grupo de trabajo en PM del Convenio de Ginebra, UNECE, a saber: Technicalmeasures to reduce particulate matter emissions of the transport sector, y Non-technical measuresto reduce transport-related particle emissions.

• Future diésel: Exhaust gas legislation for passenger cars, light duty comercial vehicles, andheavy duty vehicles. Upgrading limit values for diésel vehicles. Elaborado por UmweltBundes Amt für Mensch und Umwelt. Federal Agency, Julio de 2003. Editado por StefanRodt UBA section 1.3.2.

• Clean diésel Technology: Progress and Potential. Allen Schaeffer. Mayo de 2004, EnvironmentalMonitoring p 19-28.

• II Posición Común en PM de la CE. Programa Clean Air For Europe (CAFÉ). DirecciónGeneral de Medio Ambiente de la CE.

La primera cuestión que es necesario considerar que muchas de las soluciones técnicas sugeridaspara reducir las emisiones de vehículos (especialmente diésel) no contemplan las no relativas almotor. Se ha de tener en cuenta que, como media, alrededor del 50 % de las emisiones de PM10de un vehículo de pasajeros se realiza a través del tubo de escape, mientras que el otro 50% sedebe al desgaste de frenos, firme de rodadura y ruedas. Esta proporción de emisiones por abrasiónse reduce ligeramente en PM2,5, pero continúa siendo importante dado que la mayor parte de losproductos de abrasión de los frenos se emite en forma de partículas finas (PM2,5). La reducción,de estas emisiones es un problema mucho más complejo, y probablemente las estrategias másefectivas para actuar sobre ellas se basan en la reducción del flujo del tráfico. Cabe resaltar quelas normas de emisión de vehículos no contemplan las emisiones por desgaste de ruedas, frenosy firme de rodadura, a pesar de que éstas pueden suponer un volumen similar al emitido por losmotores.


5. Soluciones: medidas para la reducción de las emisiones atmosféricas del sector transporte

A continuación se resumen las actuaciones más recomendables para reducir los niveles de loscitados contaminantes del tráfico en función de sus focos de emisión y sus mecanismos deformación.

5.1.1. Reducción de NOx y compuestos inorgánicos de PM

Los NOx son emitidos en gran medida por la combustión de los motores de vehículos.Especialmente los diésel, y entre estos, los vehículos pesados. Además de su impacto en los nivelesde NO2 en aire ambiente, su oxidación posterior da lugar a la formación de nitrato, y porconsiguiente al incremento de los niveles de PM10 y PM2,5. Las posibles actuaciones para reducirlos niveles de estos contaminantes provenientes del tráfico consisten en la aplicación de tecnologíasde baja emisión de NOx en motores (EGR y SRC, L-NOxC), o la reducción del flujo del tráfico.Como se ha demostrado anteriormente NOx es un parámetro clave en la calidad del aire urbano,especialmente en zonas de tráfico intenso.

5.1.2. Reducción de los niveles de materia orgánica y carbono elemental (OM + EC)

Al igual que para NOx, en una ciudad los compuestos de carbono (OM+EC) son emitidos engran proporción por el tráfico y en particular por los vehículos diésel, concretamente los pesados.Por tanto, para reducir los niveles de estos compuestos carbonosos en PM es necesario actuarsobre estos focos. Es evidente que la sustitución del diésel por otros combustibles como gasnatural o hidrógeno, reduciría las emisiones de C. En algunas ciudades españolas (Madrid es unejemplo) ya circulan desde hace tiempo autobuses con gas natural para el transporte público yrecogida de residuos. La utilización de filtros-trampa para diésel también reduce de manerasignificativa las emisiones de material particulado ya que tienen una eficiencia del 99% en lareducción de las emisiones primarias de PM en vehículos diseñados al efecto, pero su eficacia esmuy inferior en vehículos cuyo motor no está diseñado para este dispositivo. Sería posible suutilización tanto en los vehículos de transporte público como en otros vehículos pesados ymaquinaria utilizada en construcción-demolición, en actividades agrícolas, autobuses escolares,recogida de residuos urbanos, etc. Algunas ciudades como París, Berlín, Londres y otras capitaleseuropeas han hecho experiencias de implantación en vehículos antiguos. La utilización de bio-



diésel también puede reducir en parte las emisiones de compuestos carbonosos a la atmósfera,ya que la mayor concentración en oxígeno del bio-diésel modifica el proceso de nucleación departículas reduciendo las emisiones de partículas. Sin embargo su uso puede aumentar ligeramentelas emisiones de NOx y la fracción orgánica soluble.

Los filtros de escape sólo pueden instalarse de forma demostrada y satisfactoria en vehículosnuevos pues exige rediseño del motor si se quiere conseguir elevadas eficiencias. La instalaciónde filtros en vehículos antiguos (retrofitting) es considerada actualmente desaconsejable poralgunos sectores técnicos, mientras no se demuestre su eficacia real y su durabilidad. Los filtrosde escape en vehículos pesados es una solución que adoptan algunos fabricantes, pero no es laúnica solución, ya que hay otras soluciones tecnológicamente válidas sin filtro de partículas conEGR y SCR y mejoras en la combustión.

5.1.3. Reducción de la materia mineral y metales

Es conocido que en España existe un problema importante de resuspensión de materia mineraltanto por procesos naturales como por la actividad antropogénica (erosión del firme de rodadurapor tráfico, abrasión de frenos, demolición, construcción, etc.). Las condiciones climáticas y sobretodo la baja pluviometría dificultan la extracción de estas partículas del ambiente urbano. Portanto, las actuaciones para reducir los niveles de materia mineral en entornos urbanos se han decentrar en la regulación del tráfico. Diferentes experiencias realizadas en Berlín, Londres y Paríshan demostrado el gran impacto que tiene en los niveles de PM la restricción del tráfico, lacreación/ampliación de zonas peatonales y la prohibición de circulación de camiones. Otrasposibles actuaciones se centran en el lavado del firme de rodadura durante periodos de bajaprecipitación, o la renovación y mantenimiento de los firmes de rodadura.

A continuación se revisa una serie de medidas tecnológicas y no tecnológicas para la reducciónde emisiones de contaminantes atmosféricos del tráfico. Las primeras son aquellas que se basanen modificaciones tecnológicas de los motores o en la aplicación de tecnología para tratar dereducir las emisiones de los motores. Las medidas no tecnológicas son aquellas encaminadas areducir las emisiones del tráfico mediante actuaciones o modulaciones del mismo como crearzonas peatonales, limitar flujos vehiculares, limitar la velocidad, entre otras medidas.



5.2. Las medidas tecnológicas

5.2.1. Vehículos de pasajeros y comerciales ligeros

En la última década la industria automovilística ha realizado un esfuerzo considerable paraadaptar los vehículos a una reducción tan drástica de los niveles de emisión de contaminantesatmosféricos. Así, en 1992 la legislación EURO permitía emitir 180 mg/km para los vehículosde pasajeros que cumplían la norma EURO 1. En 1996 la norma EURO 2 redujo el límite a 80mg/km, la EURO 3 a 50 mg/km en 2000, la EURO 4 a 25 mg/km en 2005 y la futura EURO5 a 2,5 mg/km. A pesar de este esfuerzo de la industria automovilística, el incremento en el parquede vehículos y la ‘dieselización’ del mismo han impedido que estas medidas ambientales tuvieranrepercusión sobre el descenso paralelo de los niveles de PM en aire ambiente.

i. Motores

Las emisiones de PM de los motores diésel en vehículos de pasajeros y comerciales ligeros sehan reducido drásticamente gracias a cambios de diseño de los motores. Sin embargo los objetivosque ha impuesto la norma EURO 4 exigen medidas adicionales de reducción que pueden llegara disminuir en algunos casos adicionalmente un 30-50% de las emisiones.

Una condición importante para evitar que se formen partículas durante la combustión es queésta se produzca de forma homogénea, una mezcla interna homogénea de aire/combustibledebería disminuir la formación de PM. Los parámetros del ciclo de funcionamiento interno delmotor, como temperatura, compresión, recirculación de gases de combustión (EGR), carga deaire, inyección y mezcla se pueden optimizar para reducir la formación de PM en el motor. Paraconseguir una disminución máxima en la formación de PM ha sido necesario un desarrolloimportante en lo referente a técnicas de inyección de combustible a alta presión con distribucióncontrolada de la misma, optimización de la cámara de combustión, tecnología de 4 válvulas yturbo-cargadores con geometría de turbina variable. Sin embargo, aún quedan unos años paraque sea aplicable la producción en serie de motores diésel en los que se apliquen conceptos decombustión homogénea, aunque se está investigando a fondo.

EGR es una técnica solo y exclusivamente para reducir la emisión de NOx a cargas parcialespor la reducción de la temperatura de la llama, pero normalmente hay que aplicar otras técnicas



Esquema de un sistema de recirculación de gases de combustión (EGR)

Figura 5.1.

Fuente: Johnson Matthey (copyright).

EGR de alta presión

EGR de baja presión



para reducir las PM como inyección de alta presión, turbo de paso variable, o filtros de escape.El re-dirigir los gases de combustión hacia la cámara de combustión permite reducir latemperatura de combustión, y de este modo la formación de NOx y PM se reduce considera-blemente (AUDI, 2004).

La aplicación de EGR (Figura 5.1) reduce las emisiones de NOx por reducción de la temperaturaa la que se quema el gasóleo en la cámara de combustión. Estos sistemas reciclan una proporciónde los gases de combustión que se mezclan con aire nuevo de la entrada de gases. La temperaturade llama se reduce en la cámara de combustión por la presencia de gases inertes (CO2, H2O yN2 del ciclo anterior). El descenso de la temperatura a su vez induce una disminución de laformación de NOx de hasta el 40%. El gas de emisión recirculado puede también refrigerarse,lo cual incrementa la eficiencia de la reducción.

ii. Calidad del combustible

La disminución del contenido en azufre en el diésel permite reducir considerablemente lasemisiones de PM. La introducción en el mercado del diésel de bajo contenido en azufre (S) (max.10 ppm) de acuerdo con los requerimientos de DIN EN 590 agota ya la posibilidad de reducirlas emisiones de PM de motores diésel mediante la mejora de la calidad del combustible. Elcontenido elevado de compuestos aromáticos en el diésel conlleva también un incremento de lasemisiones de PM.

El uso de biodiésel puede por una parte reducir las emisiones de PM hasta un 40%, peroincrementar las de NOx hasta un 20-40%, por otra. Así, el uso del biodiésel no asegura alcanzarlos requerimientos exigidos por las normas EURO 4 y 5. El uso de biodiésel sintético (comoBiomass-To-Liquids (BTL), Gas-To-Liquids (GTL), y Coal-To-Liquids (CTL) puede reducir lasemisiones de PM. Sin embargo esta reducción (leve) no es alcanzable a corto plazo y es pocorelevante respecto a la alcanzable con los filtros de partículas.

iii. Calidad del aceite lubricante del motor

Parte del aceite lubricante entre el pistón y el cilindro es expuesto a los procesos de combustión.Las impurezas inorgánicas del aceite, tales como óxidos de zinc, calcio y sulfato incrementan las



emisiones de PM. Estos componentes además no pueden ser oxidados en los filtros de partículas. Unbajo contenido en ceniza en los aceites lubricantes favorecería por tanto una ligera reducción de lasemisiones de PM. Asimismo, los compuestos de azufre y fósforo perjudican a los catalizadores de lassuperficies activas de SCR y de los filtros de partículas. Por tanto, a medida que se apliquen estos sistemasserá necesario exigir una mayor calidad de los aceites lubricantes.

iv. Post-tratamiento de gases

Se trata de reducir las emisiones contaminantes una vez que los gases han salido del motor y antes dellegar a la atmósfera. Algunos sistemas se basan en catalizar las reacciones químicas que no han alcanzadoel equilibrio a baja temperatura, otros sistemas en retener las partículas sólidas o líquidas, retener deforma química el NO o en favorecer reacciones químicas en el sistema de escape como los sistemas SCRcon amoniaco o, mejor en el automóvil, con urea.

Catalizadores oxidantes

La aplicación actualmente en curso de los catalizadores oxidantes en los vehículos de pasajeros no tieneun gran impacto en la reducción de formación de PM, en cuanto a masa de emisiones se refiere. Estetipo de catalizadores se componen de un baño metálico de platino o paladio. Su utilización permiteoxidar hidrocarburos depositados sobre el material particulado y así la masa de PM primaria se reduceparcialmente. Hay que considerar que una cantidad importante de estos metales se desprende con eltiempo del catalizador acabando depositados en el firme de rodadura, de manera que el tráfico es lamayor fuente de Pt y Pd en ambientes urbanos (Gómez et al., 2002; Ravindra et al., 2004 entre otros).

Filtros de partículas

Estos sistemas se basan en el tratamiento en sistema cerrado de los gases de combustión. Diferentesestudios demuestran eficiencias en la reducción de las emisiones de PM superiores al 90% de la masade PM, y por tanto son capaces de reducir las emisiones hasta los requerimientos de EURO 4 y 5 paravehículos de pasajeros. En lo referente al número de partículas, la reducción consigue el 99%, y alcanzaniveles del orden de los niveles medios en aire ambiente.



Peugeot/Citröen lleva instalando en determinados tipos de vehículos los filtros denominadosFAP (filtre à particules) como una solución particular y para ir introduciendo en el mercado estatecnología que determinados fabricantes piensan que puede ser una solución para alcanzar lareducción de emisiones exigida por Euro 5. En la actualidad casi todos los fabricantes deautomóviles instalan de forma rutinaria filtros de partículas en los vehículos diésel de su gamamás alta. Para vehículos en circulación producidos en serie, aunque la instalación de filtros departículas es tecnológicamente posible, los costes de tal transformación son elevados y difícilmenteaplicables a gran escala.

En lo referente a la regeneración del filtro de partículas en operación, se distingue entre filtrosde regeneración continua y discontinua. En los primeros, se requiere una mezcla completa delos aditivos al combustible mediante procedimientos como un mecanismo de adición automática.

En los sistemas activos de regeneración las partículas carbonosas se retienen en el filtro y seregenera el filtro una vez acumulada una cierta cantidad de PM, mediante una inyección internao externa de combustible (IAV, 2004) o mediante unidades de calentamiento del filtro. Dependiendodel diseño, la duración y la frecuencia de el proceso de regeneración varía y requiere que los gasesde combustión alcancen temperaturas relativamente elevadas (aproximadamente 400-600 °C) enel filtro (ADAC, 2004).

Combinación de sistemas

Un ejemplo de soluciones más avanzadas y completas que actualmente se plantean para post-tratamiento de los gases de escape es el sistema Toyota DPNR para depurar gases de combustión(Toyota, 2003, conocido como D-Cat (diésel Clean Advanced Technology). No es en si un sistemasino un conjunto de sistemas conjuntados: un sistema catalítico de adsorción de NOx y un filtrode partículas con un catalizador oxidante final y refrigerador EGR. Su aplicación a vehículos depasajeros permite reducir el 80% las emisiones del motor. El sistema no requiere ni mantenimientoni aditivos.

La utilización de sistemas de absorción de NOx (NOx trapping) está en estudio, por un grannúmero de fabricantes. Mitsubishi y Volvo los usaron en sus motores GDI de gasolina, peropresentan problemas cuando trabajan con combustibles con azufre y es muy difícil de adaptara motores diésel sin incrementar la formación de partículas en las etapas de regeneración.Actualmente Daimler-Chrysler los usan en algunos motores diésel de alta gama.



Figura 5.2.

Reducción catalítica selectiva

La reducción catalítica selectiva (SCR) se utiliza para la reducción de emisiones de NOx (Figura5.2) en fuentes estacionarias desde los años 80. Recientemente se ha aplicado en programasRETROFIT en fuentes móviles, reduciendo simultáneamente las emisiones de NOx, HCs y PM,mediante un sistema similar al de los catalizadores oxidantes. Sin embargo en SCR se añade unagente reductor (amoniaco o urea) al flujo de emisión, el cual convierte NOx en N2 y O2 mientraspasan (gas y agente reductor) sobre el substrato catalítico. En esta aplicación PM, NOx y HCs sonconvertidos en sustancias de bajo o nulo impacto ambiental. Es por tanto un método de reducciónde emisiones prometedor pero parece ser que su aplicación sin el complemento de otras medidastecnológicas es insuficiente para poder alcanzar los objetivos planteados en la legislación futura.

Esquema de un sistema de reducción catalítica selectiva (SCR)




Catalizadores de bajo NOx

Existen ya vehículos equipados con este tipo de catalizador para NOx aunque la aplicación seencuentra aún en un estadio piloto. Las aplicaciones actuales permiten solamente reducir lasemisiones de NOx en un 10-20%, pero en un futuro próximo es posible que se alcancen eficienciasdel 70% mediante dos tipos de aplicaciones. El primer catalizador (‘catalizador de bajo NOx’) essimilar al SCR, pero sustituye el amoniaco o la urea por HCs, que facilitan la conversión de NOxa N2 y H2O. El segundo (‘adsorbente de NOx’) se basa en un proceso de dos fases: 1. El NOx seconvierte, adsorbe y almacena químicamente en el sistema; y 2. Cuando el adsorbente de NOx sesatura, se regenera mediante la adición extra de diésel a la salida de los gases de emisión. La adiciónde diésel permite actuar al sistema como un sistema de catalizador bajo en NOx que descomponeel NOx en N2 y O2.

5.2.2. Vehículos pesados

En la actualidad existen tecnologías disponibles para la reducción de emisiones de PM en vehículospesados comerciales. En los años 90 los filtros de partículas empezaron a ser aplicados con resultadossatisfactorios en más de 1100 autobuses de transporte público urbano en una campaña de pruebasa gran escala que realizó el Ministerio de Medio Ambiente alemán. En Suiza, desde 2002 existenlistas oficiales de sistemas de filtros de partículas homologados por la administración (BUWAL,SUVA) para ser aplicados en vehículos utilizados en la construcción. Así mismo, BUWAL (2005)expone una lista de filtros con eficiencia probada en la depuración de emisiones de vehículoscomerciales.

El sistema CRT (Continuously Regenerating Trap, Figura 5.3) combina el efecto físico de un filtrode partículas con el de un catalizador oxidante. El óxido de nitrógeno (NO2) generado por elcatalizador permite la combustión del PM retenido en el filtro a temperaturas relativamente bajas(250-450 °C). Sin embargo, en algunas ciudades alemanas se ha detectado un ligero incrementoen los niveles de NO2 desde que ha comenzado a la aplicación de este tipo de sistema.



Esquema de un sistema de trampa de regeneración contínua (CRT)

Figura 5.3.

El uso de un filtro de PM en combinación con SCR puede constituir un método óptimo parala reducción de los niveles de emisión de PM y NOx en vehículos comerciales pesados. Denuevo, es necesario señalar que para el funcionamiento óptimo de los filtros y catalizadores esimprescindible un nivel extremadamente bajo de azufre en el diésel. En cuanto al coste de unfiltro de partículas, es similar al del tratamiento de emisiones de motores de capacidad análogaen equipamiento de construcción, con un coste adicional de 5-8 % sobre el coste de compra deun vehículo pesado comercial.




Tabla 5.1.

Ahorro anual de contaminación local 110 autobuses urbanos a gas natural respecto al motordiésel (Euro 2)

Monóxido de carbono (CO) 1.013Hidrocarburos pesados 307Óxidos de nitrógeno (NOx) 2.170Material Particulado (Partículas Sólidas en Suspensión) 40

Emisión contaminante Toneladas de ahorro

5.2.3. Los vehículos a gas natural

Los vehículos pesados o ligeros a gas natural (sea gas natural comprimido -GNC- o gas naturallicuado -GNL-) constituyen una alternativa muy interesante, no sólo por su significativamentemenor emisión de gases de efecto invernadero frente a otros combustibles convencionales, sinotambién para mejorar la calidad del aire urbano.

Las principales ventajas del gas natural en una ciudad son:

• Su combustión no emite material particulado (partículas sólidas en suspensión).

• No contiene plomo ni trazas de otros metales pesados, lo que evita su emisión.

• Las propiedades químicas del gas natural permiten su uso en motores de encendido provocadode alta relación de compresión y, por tanto, el uso de catalizadores de tres vías, con lo quese reducen las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de carbono (CO) ehidrocarburos.

• No contiene azufre y, por tanto, no produce emisiones de dióxido de azufre (SO2).

• Reduce la emisión de ruidos en unos 10 decibelios respecto a los motores diésel, así comolos niveles de vibraciones.

A modo de ejemplo, y según ensayos realizados por la Empresa Municipal de Transportes deMadrid (EMT), la reducción de emisiones a la atmósfera de una flota de 119 autobuses urbanosa gas natural comprimido con respecto a los de tracción diésel (que cumplen la norma Euro 2)ha resultado ser (Tabla 5.1):

Fuente: Empresa Municipal de Transportes de Madrid. (EMT).


Por esta razón, el segundo modelo de automóvil de turismo mejor puntuado por el “Eco-test”elaborado por el Club de Automovilistas Alemán ADAC para la Federación Internacional delAutomóvil (Fundación FIA) es un vehículo a gas natural comprimido: el Volvo 70 CNG. El “Eco-test” evalúa las emisiones contaminantes y el dióxido de carbono emitidos por cada modelo, asícomo su consumo, tanto en circulación urbana como en circulación por carretera (Verwww.fiafoundation.com/policy/environment/news/adac_latest_test_results).

El motor utilizado para el uso de gas natural comprimido es de combustión interna con encendidoprovocado, tipo Otto, similar al de gasolina. En el caso de los vehículos pesados (autobuses ocamiones), el motor está diseñado especialmente para funcionar sólo con gas natural. En los vehículospequeños, el motor es el mismo que para gasolina, pudiendo funcionar indistintamente con unou otro carburante (bi-fuel), mediante un simple cambio de interruptor.

La mayoría de fabricantes de automóviles disponen de modelos a gas natural. En concreto, tienemodelos de turismos Fiat, Opel, Peugeot, Volvo, Volkswagen, Ford, Citröen y Mercedes. Cuentancon modelos de furgonetas a gas natural las empresas Citroen, Fiat, Ford, Iveco, Opel, Peugeot yMercedes.

El gas natural se almacena en depósitos a una presión de 200 bar. La autonomía que se consiguees algo inferior a la de los vehículos diésel. En los vehículos grandes existe la posibilidad de almacenarel gas natural en estado líquido, a la temperatura de -160 ºC a la presión atmosférica. En tal caso,los depósitos están convenientemente aislados para mantener el gas licuado. Para un volumensimilar de almacenamiento, se consigue una autonomía de unos 750 kilómetros.

En el caso de los vehículos a gas natural comprimido, se requiere un sistema de compresión paraincrementar la presión del gas natural suministrado en la red hasta una presión de unos 250 bar,para poder llenar los depósitos del vehículo. En el caso de flotas de vehículos con estación de cargapropia, el llenado de los depósitos puede hacerse a todos los vehículos a la vez, mientras están enlas cocheras. Con ello, se rebaja la potencia del compresor y el consumo de energía eléctrica (“Cargalenta”). Si se trata de hacer el llenado en poco tiempo, el dimensionado del compresor es mayor,así como su consumo eléctrico. Además del ahorro de tiempo, se precisa un menor espacio de carga(“Carga rápida”).

La Unión Europea ha planteado el objetivo de que en 2020 el gas natural alcance una cuota del10 % entre los carburantes de automóvil.




Hoy circulan en el mundo más de 4 millones de vehículos a gas natural. En España se han superadoya los obstáculos administrativos y fiscales que impedían su desarrollo. Es de prever la implantaciónen nuestro país de surtidores de gas natural en las estaciones de servicio en breve plazo, como estáocurriendo en Alemania.

5.2.4. Otras tecnologías alternativas

Al margen de los vehículos diésel, de gasolina o de gas natural, en la actualidad se están desarrollandotecnologías alternativas como los vehículos híbridos o los de hidrógeno. En primer lugar, losvehículos híbridos son aquellos en los cuales la energía eléctrica proviene de baterías y, alternativamente,de un motor de combustión interna que mueve un generador. Normalmente, el motor tambiénpuede impulsar las ruedas en forma directa. Estos vehículos disponen un sistema electrónico paradeterminar qué motor usar y cuándo hacerlo. En el caso de híbridos gasolina-eléctricos, cuandoel motor de combustión interna funciona, lo hace con su máxima eficiencia. Si se genera más energíade la necesaria, el motor eléctrico se usa como generador y carga las baterías del sistema. En otrassituaciones funciona sólo el motor eléctrico, alimentándose de la energía guardada en la batería.

La combinación de un motor de combustión operando siempre a su máxima eficiencia, y larecuperación de energía del frenado (útil especialmente en la ciudad), hace que estos vehículosalcancen mejores rendimientos que los vehículos convencionales. Algunas de las principales ventajasde este tipo de vehículos son el menor ruido durante el funcionamiento, la respuesta más inmediata,la recuperación de energía en deceleraciones, el mejor funcionamiento en recorridos cortos y elconsumo reducido. Por otra parte, las principales desventajas son el mayor peso que un cocheconvencional (debido al motor eléctrico y especialmente a las baterías), la menor autonomía (encomparación con los vehículos convencionales), la mayor complejidad (que se traduce en mayorposibilidad de averías) y, por el momento, el coste más elevado. Ejemplos de vehículos híbridosque se encuentran actualmente en el mercado son los modelos Toyota Prius, Honda Civic Ima,Nissan Altima y Lexus RX400H (modelo todoterreno). La ventaja en emisiones de estos vehículoses debida a varias razones conjugadas: utilizan motor de gasolina con catalizador con lo que susemisiones de NOx y PM son bajísimas, detienen el motor en las paradas y gestionan mejor laenergía por lo que su consumo es menor y el caudal de gases emitido también.


Los vehículos de hidrógeno son aquellos que utilizan hidrógeno diatómico como su fuente primariade potencia para la locomoción. El problema principal es desarrollar comercialmente procedimientosde fabricación de hidrógeno que no emitan contaminación a un coste razonable. Las solucionestecnológicas para ello se vislumbran para dentro de varios años, por lo que la disponibilidad de estecombustible es aun muy escasa y a un coste muy alto.

Existen dos posibilidades en cuanto a la utilización del hidrógeno: combustión o conversión de pilade combustible. En la combustión el hidrógeno se "quema" en los motores fundamentalmente dela misma forma que en los vehículos tradicionales de gasolina. En la conversión de pila de combustible,el hidrógeno se convierte en electricidad a través de pilas de combustible que mueven motoreseléctricos. En ambos casos el principal subproducto del hidrógeno consumido es agua, con laconsiguiente reducción al máximo de las emisiones del motor. La principal limitación de los vehículosde hidrógeno se encuentra en el almacenamiento del combustible, para garantizar la seguridad.Algunos ejemplos de vehículos de hidrógeno son DaimlerChrysler - F-Cell, Ford Focus FCV,Honda EV Plus, Hyundai - Santa Fe FCEV, y Mazda - RX-8.

5.3. Las medidas no tecnológicasLas medidas tecnológicas expuestas en la sección anterior pueden llegar a tener un efecto muymarcado en la reducción de emisiones de contaminantes por motores en vehículos nuevos orelativamente nuevos. Sin embargo, existen algunos factores que hacen que estas medidas no seansuficientes para reducir los niveles de contaminantes en aire ambiente en zonas urbanas hasta losniveles exigidos por la legislación de calidad del aire.

Así gran parte de las emisiones de contaminantes procedentes del tráfico rodado en áreas urbanasson atribuibles a vehículos ligeros y pesados de cierta antigüedad. Como se ha expuesto anteriormente,se ha avanzado mucho en la reducción de contaminantes de motores diésel desde los años 90,aunque no siempre es posible técnicamente equipar los vehículos de mayor antigüedad con lastecnologías descritas para la reducción de emisiones.

Un volumen importante de las emisiones del tráfico procede del desgaste de ruedas, frenos y firmede rodadura tal como se aprecia en la Figura 5.4 donde se puede observar el inventario de emisionesdel tráfico alemán. Ninguna de las medidas tecnológicas expuestas permite reducir este tipo deemisiones.




A pesar de la aplicación progresiva de tales medidas tecnológicas, su efecto en la reducción deemisiones puede ser mínimo si el parque de vehículos crece, como ocurre en muchas de nuestrasciudades. Además de las medidas tecnológicas expuestas, existen otras de tipo no tecnológico quepueden contribuir a reducir en gran medida las emisiones del tráfico de forma muy efectiva.Ejemplos de este tipo de medidas son la prohibición de circulación de transporte privado en díasde elevada contaminación, la implantación de zonas peatonales, el uso de estructuras para limitarvelocidades, y el incremento de la capacidad de medios de transporte con emisiones bajas (metro,tranvía, tren, bicicletas, y otros tipos de transporte no motorizado).

Por otra parte, las emisiones procedentes del desgaste de ruedas, frenos y firme de rodadura puedenreducirse marcadamente mediante:

i) La reducción de las emisiones por kilómetro limitando la velocidad de circulación, disminuyendola congestión o bien renovando los firmes de rodadura.

ii) La planificación del territorio, las infraestructuras, el transporte, la política de impuestos yla logística urbana de manera que se reduzcan de manera significativa las emisiones del tráficorodado. Estas estrategias o planes requieren la implicación de muchos sectores de la adminis-tración pública, sector privado, políticos, asociaciones y ciudadanos en general para que seanrealmente posibles y efectivas.

iii) La aplicación de medidas de impacto inmediato, como las estrategias aplicadas en determinadasciudades en episodios de elevada contaminación durante los cuales se establece la prohibiciónde circulación de vehículos privados, determinados tipos de vehículos diésel de gran cilindrada(como 4x4), la limitación alternativa de circulación de números de matrículas pares e impares,entre otras medidas. Las medidas de impacto a medio plazo consisten en la modernizaciónde las flotas de transporte público, y las medidas a largo plazo son estrategias de planificaciónurbana encaminadas a la reducción del tráfico en las ciudades.


Contribución de los sub-sectores del transporte rodado a las emisionesnacionales alemanas según Pregger y Friedrich (2002)

Figura 5.4.

5.3.1. Medidas con impacto a corto plazo

Las dos medidas con mayor efecto a corto plazo son las que restringen el tráfico en unperiodo de tiempo y en un área determinada, y las actividades de lavado del polvo del firmede rodadura para evitar resuspensión. Estas actuaciones pueden reducir las emisiones de PMa corto plazo y son medidas utilizadas para impedir superaciones de los niveles límite de ladirectiva de calidad del aire durante episodios agudos de contaminación.

i. Actuaciones para restringir el volumen de tráfico

Las prohibiciones temporales de circulación de vehículos privados en zonas urbanas específicasreducen las emisiones con gran efectividad. Sin embargo estas medidas afectan en gran medidaal flujo de tráfico y por tanto deben ser aplicadas únicamente en casos excepcionales ya quepueden provocar el desplazamiento del tráfico de unas zonas a otras y por tanto incrementar


0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

*Estimacion basada en la ecuacion EPA de los Estados Unidos (A P42-13.2.1 carreteras asfaltadas)modificado para usos en condiciones normales de las carreteras (Venkatram 200)

Motores diésel de automoción

Motores no de automoción

*Suspensión y abrasión del firmede carreteras

Motores de gasolina deautomoción

Suspensión y abrasión node carreteras

Abrasión del firme, relacionada conneumáticos y frenos

Emisiones (kt)

Partículasgruesas

Partículasfinas

Fuente: Pregger y Friedrich (2002).



los niveles de emisión en las zonas hacia donde se desplaza el tráfico desde la zona afectadapor la prohibición. Es muy aconsejable aplicar modelos para predecir los efectos de lasprohibiciones temporales de circulación.

Se ha de tener muy en cuenta que los vehículos diésel fabricados a principios de los años 90y anteriores, y por tanto producidos según criterios EURO poco exigentes (especialmentelos anteriores a EURO 2 para vehículos de pasajeros o comerciales ligeros), generan volúmenesde emisiones de contaminantes muy elevados. En lo referente a los vehículos pesados, es apartir de la norma EURO 4 cuando se reducen considerablemente las emisiones. En casode aplicación forzosa de restricciones el impacto de la reducción de emisiones sería mayorsi éstas afectasen a los vehículos más antiguos.

Los vehículos diésel superiores a 12 toneladas son generalmente los que emiten mayoresvolúmenes de PM en el medio urbano. Por tanto, para obtener el máximo rendimiento enla reducción de emisiones en las prohibiciones temporales de tráfico sería recomendableactuar sobre este tipo de vehículos, y autorizar la circulación a vehículos de tonelaje inferior.Para ello es siempre necesario poder ofrecer unas rutas alternativas para la circulación devehículos pesados durante las prohibiciones.

Además del efecto de la reducción de emisiones de motores diésel, las prohibiciones temporalesdisminuyen también las emisiones de PM derivadas de la erosión del firme de rodadura, laresuspensión y la abrasión de frenos y ruedas, emisión atribuible a todo tipo de vehículos(incluidos los de gasolina). Por ello, este tipo de medida puede tener efectos inmediatos yayudar a mejorar la calidad del aire temporalmente en casos extremos de contaminaciónaguda, tales como los producidos en episodios de calma atmosférica (típicos de invierno yotoño). En determinadas ciudades se aplican las prohibiciones temporales de circulación devehículos privados de pasajeros (y en algunos casos también vehículos con tonelaje superiora 7,5 t) en las zonas centrales de la ciudad durante los domingos y festivos, mientras que enotras ciudades la prohibición afecta a vehículos según el número de las matrículas, pares oimpares. En estudios específicos realizados para determinar la eficiencia de estas medidas,en este último caso (matrículas pares e impares) los resultados muestran que en algunasciudades italianas y alemanas la disminución ha sido poco significativa (10-20%, CE, 2004).Hay que tener en cuenta que existen vehículos comerciales, de la administración y detransporte urbano que por razones logísticas no pueden estar afectados por tales medidas.


Además un gran número de usuarios puede tener más de un vehículo con matrículas parese impares. Sin embargo en Alemania se han determinado eficiencias de reducción de losniveles de PM en aire ambiente del orden de 35-45% mediante aplicación de prohibicionesen domingos y festivos.

ii. Limitación de la velocidad de circulación

Mediante la limitación de la velocidad de circulación en zonas urbanas a un máximo de30 km/h en zonas de congestión donde los valores límite se superen con frecuencia, enconjunción con medidas acordes en lo referente a la sincronización de semáforos, se hanlogrado obtener reducciones importantes de todo tipo de contaminantes procedentes deltráfico (del motor y por abrasión mecánica). Sin embargo los efectos no son extrapolablesa todas las situaciones. Así, en Berlín se ha podido demostrar que su efecto no es importanteen las zonas de tráfico intenso, y que la reducción obtenida era del rango inferior al obtenidopor variaciones meteorológicas en el periodo de control (CE, 2004). La situación es similaren autovías y autopistas.

iii. Sistemas de gestión del flujo de tráfico

Los sistemas de gestión dinámica del tráfico en ciudades durante episodios de contaminaciónconcretos pueden redirigir el tráfico desde zonas con calidad de aire crítica hacia zonasalternativas para evitar superaciones inminentes del valor límite diario. Estas medidas requierende sistemas de gestión complejos que midan el flujo de tráfico y se alimenten de datos decalidad del aire en tiempo real, que a su vez alimenten modelos de predicción capaces deactivar rutas alternativas de tráfico para mejorar la calidad del aire en zonas concretas sinllegar a deteriorarla drásticamente en las zonas hacia donde se dirija el tráfico

iv. Optimización del flujo de tráfico

El objetivo consiste en lograr que el tráfico sea más fluido por medio de la optimización delos semáforos y la reducción de las obstrucciones en las vías (vehículos incorrectamente




estacionados, trabajos de construcción, etc.). Estas medidas pueden alcanzar una reducciónde las emisiones de vehículos individuales del 30-50%. La reducción de situaciones de paraday arranque sucesivas puede incrementar esta reducción hasta el 80% (calculado al compararcon la circulación por vías prioritarias sin obstrucciones). Esta reducción se correspondecon un descenso aproximado de 5-25% de los niveles de PM10 en las proximidades de lasvías de tráfico.

Sin embargo, es necesario considerar que el tráfico más fluido generalmente implica unmenor tiempo de circulación, lo cual podría incentivar el uso del vehículo privado y de estemodo incrementar el volumen de tráfico en las ciudades. Por ello, este tipo de medidas debeser complementado por otras como la correcta gestión de los espacios habilitados para elestacionamiento.

v. Limpieza del firme de rodadura en vías de tráfico

La limpieza periódica de las calles y firmes de rodadura con agua puede reducir los nivelesde resuspensión de material depositado sobre la superficie. Hasta el momento solamente sehan realizado evaluaciones del efecto de esta medida en países nórdicos para lavar el materialprocedente de la adición de arena que evita la formación de capas de hielo sobre el firme eninvierno. Los resultados no han mostrado eficacias de lavado importantes para PM10, aunquesí para las partículas totales en suspensión (TSP). Sin embargo, esta evaluación no se harealizado en países del sur de Europa en condiciones de sequedad del polvo muy superiores,y por tanto con una eficiencia posiblemente muy superior a la de las altas condiciones dehumedad del invierno de países nórdicos.

5.3.2. Medidas con impacto a medio plazo

i. Políticas de restricciones y ventajas a los usuarios

El acceso restringido a zonas urbanas con elevada contaminación atmosférica (‘zonas ambientales’)puede generar reducciones de los volúmenes de emisión global. En estas zonas, después de unperiodo de transición (1 a 2 años) se puede ir permitiendo progresivamente el acceso de ciertos


tipos de vehículos con emisiones reducidas de contaminantes. Durante este lapso de tiempotransitorio, pueden ir desplegándose planes de renovación del parque de vehículos o bien deaplicación de medidas tecnológicas de reducción de emisiones que permitan la circulación enestas zonas del transporte comercial, que difícilmente puede utilizar otro medio de transporteque el rodado. Se han desarrollado también programas que potencian la implantación de tecnologíasde bajas emisiones o la renovación del parque de vehículos mediante ventajas fiscales, como lareducción de impuestos. Ello permite la reducción de niveles de emisión fuera y dentro de las‘zonas ambientales’.

La aplicación de peajes de acceso para el transporte privado a determinadas áreas urbanas hademostrado ser efectiva para reducir el flujo de tráfico en determinadas ciudades, lo que hapermitido también la mayor facilidad de implantación de modos de transporte más ecológicos.Del mismo modo, un sistema de peaje que promueva el acceso selectivo de vehículos con bajasemisiones o penalice a aquellos con altas tasas de emisión puede hacer más efectiva la implantaciónde dichas estrategias. Sin embargo, la implantación de estos peajes requiere estructuras logísticasy de transporte público adecuadas que permitan el uso alternativo de otros medios de transporte,dado que se penaliza el privado.

Otras estrategias basadas en reducir el espacio de aparcamiento o bien en encarecer el mismo endeterminadas zonas pueden también favorecer el uso del transporte público en determinadaszonas urbanas congestionadas.

ii. Desvío del tráfico de zonas urbanas

En muchas ciudades existe aun un margen importante de desplazamiento o desvío del tráficorodado de arterias de circulación que atraviesan zonas centrales del núcleo urbano, mediante laconstrucción de cinturones que liberen estas zonas de una parte del tráfico. Sin embargo, estasestrategias solamente pueden llegar a conseguir reubicar espacialmente las emisiones. La eficaciade reducción de emisiones en valores absolutos residirá en la reducción de la congestión, contandocon volumen de tráfico constante.




iii. Acondicionamiento del firme de rodadura

Las condiciones físicas del firme de rodadura y el grado de limpieza del mismo tienen una graninfluencia sobre las emisiones de PM por abrasión mecánica y resuspensión de material sedimentadoy acumulado. Aunque se han propuesto diversos tipos de firme de rodadura que teóricamentepueden reducir las emisiones de PM procedentes de abrasión del mismo, no hay estudiosconclusivos sobre ello ni sobre la eficacia cuantitativa real de las medidas.

iv. Incentivar medios de transporte más ecológico

En áreas urbanas con medios de transporte público y estructuras urbanas adecuadas puedeincentivarse la reducción del uso del vehículo privado y promover el uso de otros medios detransporte más ecológicos (red de autobuses, metro, trenes, tranvías, bicicletas, vías peatonales,entre otras). En las principales arterias urbanas de tráfico, con flujo muy intenso y por tanto conmayor potencial de superación de los valores límite de calidad del aire, el potencial de aplicaciónde estas medidas es bajo pues, algunas de ellas (carril bici, tranvías, incremento de espaciospeatonales) pueden causar problemas de congestión al resto del tráfico. En otras zonas de laciudad, sin embargo, el potencial de aplicación es elevado. Estas medidas requieren de una políticade educación ambiental muy marcada y unas infraestructuras que faciliten la posible selecciónde los citados medios de transporte alternativo.

v. Diseño de estructuras logísticas urbanas que incorporen criterios ambientales

El diseño logístico del transporte comercial y público de las ciudades puede llegar a ser muydiferente. Es así que existen ciudades con una logística de transporte más ecológica, basada entransporte comercial y público ferroviario, y otras con escasa expansión del transporte ferroviarioy que incluyen dentro de su perímetro urbano zonas o ‘ciudades’ de recepción y distribuciónde productos comerciales basados en el transporte por vehículos pesados y comerciales ligeros,en su mayoría diésel.

5.4. ConclusionesLos vehículos han evolucionado mucho para adaptarse a los nuevos requerimientos de emisionesque marcan las sucesivas directivas o regulaciones en los diferentes países. Pero todavía se puedehacer más y optimizar lo que ya es comercial.

El desarrollo del proceso de combustión del motor para reducir sus emisiones, el post-tratamientode los gases de escape para limitar la salida de contaminantes gaseosos y particulados a la atmósfera,junto con la evolución de los combustibles para facilitar todo lo anterior y reducir sus componentesmás dañinos, son algunas de las medidas que los fabricantes van incorporando para adaptar eltransporte a las necesidades de menor contaminación local y la sostenibilidad de la movilidad.

Otras soluciones para reducir la contaminación causada por el tráfico se basan en medidasdiferentes a las tecnologías de vehículos, como son mejorar las infraestructuras o modificar lohábitos de movilidad de personas y mercancías, sobre todo en los entornos urbanos.




6. ConclusionesEl impacto de la contaminación atmosférica sobre la salud es conocido desde la antigüedad. Eldesarrollo urbano e industrial de la humanidad ha llevado asociado tasas de emisión de contaminantesal medio ambiente muy elevadas a lo largo de la historia, cuya regulación comenzó en los años1950 por medio de la firma de Acuerdos, Declaraciones y Protocolos en las principales sociedadesindustrializadas. Los citados acuerdos desencadenaron a su vez estudios científicos sobre calidaddel aire y el desarrollo de tecnologías para reducir emisiones atmosféricas.

La sociedad europea ha demostrado siempre una elevada concienciación social en lo concernientea la contaminación atmosférica y sus efectos adversos sobre la salud. Ello ha llevado a aplicarmedidas de reducción progresiva de las emisiones industriales y urbanas, que han resultado enuna mejora cuantitativa de la calidad del aire desde la década de los setenta. Actualmente, nosencontramos ante un nuevo resurgimiento del interés por la reducción de la contaminaciónatmosférica en el ámbito europeo y la preocupación por los potenciales efectos adversos de estetipo de contaminación en la salud humana. Dicho interés ha quedado reflejado en la elaboraciónde nuevas directivas de calidad del aire con objetivos muy exigentes planteados en un nuevoborrador de directiva que integra parte de las anteriores (Borrador de Junio de 2006 de la Directivade Calidad de Aire y Aire Limpio para Europa).

6.1. La calidad del aireLas partículas en suspensión y NOx (término genérico que incluye NO y NO2) son los parámetroscríticos en el cumplimiento de la legislación de la calidad del aire en ciudades de España y deEuropa en general, especialmente en lo relativo al valor límite diario de PM10, los valores límitey objetivo anuales de PM10 y PM2,5, así como los valores límite horario y diario para NO2.

Las otras emisiones como el CO y los HC (o COV) juegan hoy día un papel menos significativo,pero no despreciable en la contaminación de las grandes ciudades. Las tecnologías de catalizadoresde oxidación o de tres vías en el escape, han contribuido a sustanciales reducciones de emisionesde CO, sobre todo en los arranques en frío. El CO se transforma CO2 en un periodo de tiempomás o menos corto, por lo que su efecto no es persistente. Los compuestos orgánicos volátilesson emitidos por muchas otras fuentes, por lo que el automóvil es responsable sólo de unaparte. Su contribución a la formación de ozono es importante en colaboración con la presenciade NOx.


6. Conclusiones

En zonas urbanas el tráfico es la principal fuente de emisiones atmosféricas de NOx. Los NOx sonemitidos en gran medida por la combustión de los motores de vehículos, especialmente los diésel,y entre estos, los vehículos pesados. Además de su impacto en los niveles de NO2 en aire ambiente,su oxidación posterior da lugar a la formación de nitrato, y por consiguiente al incremento de losniveles de PM10 y PM2,5. Su interacción con los COV da lugar a la formación de ozono troposféricoque es el responsable del “smog” fotoquímico en la contaminación urbana y regional.

En España, del 35 al 55% (12-30 μg/m3) de los niveles medios anuales de PM10 en zonas urbanases atribuible al tráfico, siendo el 15-25% debido a la resuspensión de materia mineral (erosióndel firme de rodadura por tráfico, abrasión de frenos etc.), y 20-35% a las emisiones de losmotores (sobretodo materia carbonosa emitida por la combustión, especialmente en los vehículosdiésel, y con mayores volúmenes de emisión en los pesados). En PM2,5 la contribución total deltráfico se mantiene en niveles similares o incrementa ligeramente, con una disminución relativade la contribución de la resuspensión y un aumento de la contribución de las emisiones del motor.Se ha de destacar que mientras que hay unos valores límite bien definidos para NO2 y PM enlo referente a los motores, no existe ni se encuentra en desarrollo legislación referente a lasemisiones por desgaste mecánico (ruedas, firme de rodadura, frenos, etc.). Para este tipo deemisión la única vía de reducción es la disminución del volumen de tráfico.

En el caso de la materia mineral, además del tráfico existen otras fuentes con impacto significativoen los niveles de PM10 y PM2,5, como pueden ser las actividades de construcción, demolición,etc. En España, las condiciones climáticas y sobre todo la baja pluviometría favorecen laresuspensión de materia mineral tanto por procesos naturales como por la actividad antropogénica,principalmente relacionada con el tráfico en zonas urbanas.

Los vehículos emiten productos contaminantes por el tubo de escape, pero también por el llenadode combustible, la evaporación y la respiración del motor. Las sucesivas normativas y directivasde reducción de emisiones han ido imponiendo límites a lo que cada vehículo puede emitir a laatmósfera durante su utilización. Para ello se realizan los ensayos de homologación, diferentessegún el tipo de vehículo, con significativas diferencias en cuanto a vehículos ligeros y pesados;pero que tienen como objeto establecer una metodología de ensayo y unos límites comunes.Estos límites se han ido estableciendo sucesivamente más estrictos para reducir la emisión mediade la flota de vehículos según sus diferentes modos de utilización y son la denominadas Euro 1,2, 3, etc. Es un hecho que un vehículo actual que cumpla la normativa vigente presenta menores


emisiones (entre 80 y 90 %) que un vehículo antiguo de los años 1980. Esto hace las ciudades aunrespirables, pero debe seguirse avanzando para contener los efectos nocivos.

6.2. Los efectos en la saludNumerosos estudios han demostrado los efectos negativos de la contaminación atmosférica en lasalud de niños y adultos. A corto plazo, los efectos más relevantes son irritación de ojos, nariz ygarganta, infecciones respiratorias, ataques de asma, ataques del corazón y cerebral así como cambiospeligrosos en el bombeo del corazón, pudiendo llevar a una muerte prematura. Los principales efectosa largo plazo incluyen un desarrollo pulmonar más lento en niños, enfermedades respiratorias crónicas,cáncer de pulmón, enfermedades del corazón e incluso el daño potencial al cerebro y otros órganos.

Si bien toda la población está expuesta a la contaminación del aire, no todo ella se ve afectada dela misma manera. Los niños y las personas mayores sufren más de los efectos de la contaminaciónatmosférica. Asimismo, las personas con problemas de salud como asma, enfermedades del corazóny pulmón pueden también padecer mayores efectos cuando el aire está contaminado.

6.3. Las medidas para la reducción de las emisiones atmosféricas delsector transporteActualmente existen medidas tecnológicas para la reducción de emisiones de contaminantesatmosféricos relacionados con el tráfico, que se basan en modificaciones tecnológicas o en laaplicación de tecnologías para tratar de reducir las emisiones de los motores. Las solucionestecnológicas deben ser compatibles con el conocimiento científico del momento y ser posible suaplicación a un coste asumible por el usuario y por la sociedad. Además, debe tenerse presentela paradoja de que algunas de las soluciones técnicas para reducir las emisiones de partículas ode NOx sólo son posibles con apreciables pérdidas de rendimiento de los motores, lo quecontribuye a aumentar las emisiones de CO2. Por otra parte, las soluciones tecnológicas queafectan a los vehículos, sus motores y sus sistemas de post-tratamiento, están ligadas a ladisponibilidad de los combustibles adecuados.

Entre los nuevos combustibles, destacan por su importante reducción de contaminantes, los


6. Conclusiones

vehículos de transporte a gas natural, como se ha indicado ya con detalle. Su desarrollo en Españapuede contribuir de una forma notable a la mitigación del problema.

La optimización del diseño de los motores y de sus algoritmos de control ha reducido las emisionescontaminantes hasta valores ya difíciles de disminuir, por lo que los últimos años han idoimponiéndose y extendiéndose a los motores diésel los sistemas de post-tratamiento de emisionesuna vez que salen al sistema de escape, mediante catalizadores, filtros o reactores químicos.

Por ejemplo, la utilización de filtros-trampa para diésel reduce de manera significativa las emisionesde material particulado, ya que tienen una eficiencia del 99% en la reducción de las emisionesprimarias de PM, pero para su regeneración se utiliza un consumo extra de gasóleo. Su utilizaciónen los vehículos de transporte público como en otros vehículos pesados y maquinaria utilizada enconstrucción-demolición, en actividades agrícolas, autobuses escolares o recogida de residuos urbanos,podrían reducir considerablemente las emisiones de material particulado primario, pero aun faltapor evaluar el impacto en el descenso de los niveles de PM en aire ambiente (incluyendo secundarias).

Los catalizadores de oxidación de CO y HC, los catalizadores de reducción de NO, los reactoresquímicos con urea (SCR) o los sistemas de adsorción de NOx son soluciones que se van imponiendoen los vehículos a medida que son necesarios para cumplir la legislación vigente.

Sin embargo, existen tres problemas importantes: a) una gran flota de vehículos relativamenteantiguos con elevados niveles de emisión, b) otra gran flota de vehículos diésel relativamentenuevos con tecnologías de reducción de emisiones basadas en la mejoras de la combustión, perocon sistemas de postratamiento sencillas, debido a la ‘dieselización’ reciente del parque de vehículos,c) incremento marcado y continuado del parque de vehículos (menos emisiones por vehículo,pero mayor número de vehículos).

Finalmente, existen también medidas denominadas “no tecnológicas”, encaminadas a reducir lasemisiones del tráfico mediante actuaciones o modulaciones del mismo como crear zonas peatonales,limitar flujos vehiculares, o limitar la velocidad, entre otras. Estas medidas además de contribuira la reducción de las emisiones del motor también reducirían las emisiones del desgaste y las delmotor, que en un vehículo diésel son del mismo orden. Como se ha citado no existen solucionestecnológicas demostradas para reducir las emisiones de desgaste mecánico, por tanto la únicamedida para reducir las emisiones es sin duda la reducción de flujo de tráfico. Otras posiblesactuaciones son el lavado del firme de rodadura durante periodos de baja precipitación, o larenovación y mantenimiento de los firmes de rodadura.


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1. IntroducciónXavier Querol, Andrés Alastuey, Teresa Moreno, María del Mar Viana.Instituto de Ciencias de la Tierra "Jaume Almera".Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

8. Autores


Coordinador:Xavier QuerolInstituto de Ciencias de la Tierra "Jaume Almera".Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

Jesús Casanova KindelánDepartamento Ingeniería Energética y Fluidomecánica.Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Madrid.

2.La calidad del aire en las ciudadesXavier Querol, Andrés Alastuey, María del Mar Viana, Teresa Moreno.Instituto de Ciencias de la Tierra "Jaume Almera".Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

3.Tipología de vehículos y de emisionesJesús Casanova Kindelán.Departamento Ingeniería Energética y Fluidomecánica.Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Madrid.

4.Los efectos en salud de la contaminación atmosférica por tráficoLaura Pérez, Jordi Sunyer.Institut Municipal d'Investigació Mèdica (IMIM).Centre de Recerca en Epidemiologia Ambiental (CREAL).

Nino Künzli,Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA).

5.Soluciones: medidas para la reducción delas emisiones atmosféricas del sector transporteXavier Querol , Andrés Alastuey, Teresa Moreno, María del Mar Viana.Instituto de Ciencias de la Tierra "Jaume Almera".Consejo superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

Jesús Casanova KindelánDepartamento Ingeniería Energética y Fluidomecánica.Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Madrid

6.ConclusionesTodos los autores

Publicaciones de la Fundación Gas Natural

Guías técnicas de energía y medio ambiente:

Depuración de los gases de combustión en laindustria cerámica

Generación eléctrica distribuida

La degradación y desertificación de lossuelos en España

El uso del gas natural en el transporte: fiscalidady medio ambiente

La protección jurídica de los espacios naturales

Los jóvenes españoles ante la energía yel medio ambienteBuena voluntad y frágiles premisas

La Fiscalidad Ambiental de la Energía

Las energías renovables en EspañaDiagnóstico y perspectivas

Cuadernos energía y medio ambiente:

Señalización de sendas en el ParqueRegional de Picos de Europa

Cambio de clima en el sector de la energía: unanueva ola de oportunidades de inversión respetuosacon el medio ambiente

Guía de eficiencia energética en la vivienda deNavarra


Biblioteca Historia del gas

Una historia del gas en Alicante

8

CONSEJOSUPERIOR DEINVESTIGACIONESCIENTÍFICAS

calidad del aire urbano, salud y tráfico rodado€¦ · progresivo conocimiento de los importantes...

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