Viaje a través de la fricción: – Parte 2: La influencia de las emisiones de polvo.

Nuestro pequeño viaje nos lleva ahora a Chile, más específicamente a uno de los puertos marinos más grandes de América del Sur, en Valparaíso. Te invitamos a evocar el olor a alquitrán y sal, el sonido del oleaje combinado con el tráfico continuo de vehículos pesados. Usaremos esta atmósfera para explicar uno de los mecanismos mediante el cual algunos componentes de las emisiones de polvo como el antimonio pueden llegar hasta nuestro cuerpo.

Un grupo de químicos analíticos de la Universidad Católica de Valparaíso (UCV) recolectó muestras de sangre de trabajadores voluntarios del puerto y comparó el% Sb con muestras de sangre de dos grupos de control: estudiantes de la UCV (ubicados en un área comercial a 300 m del puerto) y voluntarios de Quebrada Alvarado, un pueblo 100% rural a 100 km de Valparaíso [1].

Los resultados claramente sugieren una relación directa entre la exposición sistemática al tráfico de vehículos pesados ​​con el contenido de antimonio en la sangre. Si las partículas en el aire son lo suficientemente pequeñas, pueden atravesar los pulmones y adherirse a la membrana de los eritrocitos por interacción química.

Varios estudios revelan que las ocupaciones estrechamente relacionadas con el antimonio han sido más propensas a enfermedades cardíacas, irritaciones de la piel y trastornos digestivos. Además, se ha informado que los subproductos SbS son parcialmente solubles en fluidos fisiológicos y cancerígenos en animales de laboratorio, aunque para los seres humanos aún se encuentra bajo sospecha [2] [3] [4].

El trisulfuro de antimonio sigue siendo un aditivo ampliamente utilizado en las pastillas de freno, ya que mejora la resistencia en la sección del “fade” y al desgaste. Podemos atribuir estas propiedades a las complejas reacciones e interacciones triboquímicas ocurridas en el PAD, que contribuyen a la formación de una capa de transferencia estable, y su baja dureza (2 en la escala de Mohs).

Sin embargo, incluso reduciendo sus emisiones (menos desgaste), estas se vuelven más dañinas ya que contienen subproductos de Sb. En consecuencia, la intención de reemplazarlo está creciendo en la industria y los fabricantes de materias primas tienen el deber de proporcionar alternativas eficientes.

Mientras la industria está buscando un sustituto, en rimsa hemos podido diseñar un aditivo respetuoso con el medio ambiente que reemplaza el Sb2S3 que conlleva un proceso mínimo de reformulación proporcionando conductividad térmica al PAD y reduciendo el desgaste. Apto para todas las aplicaciones, y sin vaciar la cuenta bancaria.

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Sin embargo, existe otro mecanismo indirecto a través del cual nos llegan las emisiones de polvo derivadas de los frenos. Es bastante común que la lluvia arrastre contaminación (incluido el polvo de los frenos) al alcantarillado y posteriormente al mar, donde es absorbido por nuestros futuros alimentos provenientes del mar.

El Al2O3 es un abrasivo estándar utilizado en las pastillas de freno para aumentar el coeficiente de fricción y mantener limpia la superficie del rotor. Sin embargo, éste deriva en contaminación de aluminio cuando está en servicio, pues este óxido de aluminio se libera al medio ambiente. Las raíces de las plantas pueden absorber especies iónicas de metales como el aluminio en suelos ácidos, lo que tiene un claro impacto ambiental, que incluye el crecimiento de estas plantas debido a la capacidad de bioacumulación de este elemento. Además, hay artículos que sugieren una posible conexión entre el aumento de la concentración de iones Al (3+) en el medio ambiente debido a la actividad humana y algunas enfermedades neurotóxicas en los seres humanos [5].

Irónicamente, el aumento en el uso de este metal “verde” por parte de la industria automotriz, que busca reducir el peso del vehículo, puede incurrir en interrupciones masivas a la cadena de suministro [6] [7] [8]. China es el mayor productor de aluminio y alúmina, y utiliza principalmente carbón como su fuente de energía. El preocupante aumento del smog y las partículas en aire ha obligado a China a iniciar su política de “cielos azules”, que reducirá la producción hasta un 30%, debido a su enorme impacto ambiental.

Los compuestos de zirconio están presentes cada vez en más aplicaciones como abrasivos en la industria de la fricción y, a pesar de su mayor costo, no presentan los riesgos comentados anteriormente. Pueden provenir de origen natural, como el silicato de zirconio, o de origen sintético, como el óxido de zirconio. Además,  la Zircon Industry Association (ZIA) revela el menor impacto ambiental de los productos de zirconio en comparación con el Al2O3 con respecto a [9]:

Al ser un producto natural, es esencial controlar el origen del silicato de zirconio para garantizar propiedades y resultados estables. Nuestro ecoZir proviene de la asociación con fuentes confiables y establecidas en la industria, lo que nos permite garantizar una distribución de tamaño de partícula y una composición química muy consistentes.

Además, podemos ofrecer también óxido de zirconio de calidad aeronáutica, ya que somos distribuidores oficiales del fabricante referente TAM Ceramics para aplicaciones en fricción. Los polvos de zirconio monoclínico ZIROX se han producido continuamente durante más de 50 años mediante fusión eléctrica de silicato de zirconio y posterior molienda en seco. Se pueden obtener grados ULTRAFINOS (d50 por debajo de 0,9 micras) mediante un proceso exclusivo de molienda en húmedo.

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Fuentes consultadas
[1] Quiroz, W., De Gregori, I., Basilio, P., Bravo, M., Pinto, M. and Lobos, M.G. J. Environ. Monit. (2009), 11, 1051-1055.
[2] O. von Uexküll et al. Journal of Cleaner Production (2005), 13, 19–31.
[3] Iijima, A., Sato, K., Yano, K., Kato, M., Kozawa, K., Furuta, N. Environmental Science & Technology (2008), 42, 2937-2942.
[4] A.M. Martínez, J. Echeberria, Wear (2016), 27-42
[5] Torrellas Hidalgo, R., “La exposición al aluminio y su relación con el ambiente y la salud” Tecnogestión. (2012), 9, 3-11.
[6] Andy Home (Reuters, 2017) “Why China’s aluminum industry is praying for blue skies”
[7] James Borton (RealClear World, 2018) “Blue Skies and a Booming Economy: China Can Have Both”
[8] Angel Hsu (TED Conference, 2018) “How China is (and isn’t) fighting pollution and climate change”
[9] Zirconium Industry Association (ZIA, 2018) “ Demonstrating the low environmental impact of zircon in ceramic tile production”