La región de Los Ángeles, en Estados Unidos, se enfrenta a uno de los niveles de contaminación del aire más altos del país, sin haber logrado cumplir con los estándares establecidos por la Agencia de Protección Ambiental durante la última década. Recientemente, un grupo de investigadores del Instituto Tecnológico de California (Caltech) ha realizado un importante hallazgo al cuantificar los niveles de un componente del smog conocido como nitrato de amonio, una molécula que ha sido notoriamente difícil de medir. Los resultados indican que los niveles de este compuesto son mucho más elevados de lo que se había calculado anteriormente, especialmente en los días más contaminados.
El estudio subraya la imperiosa necesidad de continuar la reducción de las emisiones de combustibles fósiles provenientes de automóviles, camiones y otros procesos industriales, que son responsables de la producción del precursor del nitrato de amonio, los óxidos de nitrógeno (NOx).
La investigación fue llevada a cabo en los laboratorios de Caltech por Paul Wennberg, profesor de Química Atmosférica y Ciencias Ambientales, y Richard Flagan, profesor de Ingeniería Química y Ciencias Ambientales. El estudio, liderado por el exalumno Ryan X. Ward, quien actualmente es investigador postdoctoral en la Universidad de Columbia, ha sido publicado en la revista Science Advances.
Un legado de investigación sobre la contaminación del aire
El legado del profesor Arie Haagen-Smit, quien en la década de 1950 vinculó la contaminación del aire con los gases de escape de los automóviles y la combustión de combustibles industriales, sigue presente en la lucha por mejorar la calidad del aire en Los Ángeles. A pesar de los avances significativos que se han logrado en la reducción de aerosoles que causan smog, mediante la prohibición de la combustión de azufre en los combustibles y la implementación de convertidores catalíticos en los vehículos, la contaminación persiste, limitando la visibilidad en algunos días a solo unos pocos kilómetros.
Ward afirma: «Estamos recontextualizando décadas de trabajo en química atmosférica en Caltech. Al aplicar nuevas técnicas para abordar un problema que lleva años, podemos ver cuán persistente es el smog inorgánico en Los Ángeles. A pesar de las reducciones significativas en las emisiones de NOx, aún tenemos trabajo por hacer para limpiar el aire.»
El nitrato de amonio ha sido complicado de medir con los sensores tradicionales debido a su sensibilidad a la temperatura y la presión, lo que puede provocar su evaporación durante el muestreo. En 2023, los investigadores de Caltech comenzaron a operar el sitio de Pico Rivera de la Red de Medición de Química y Ciencias Atmosféricas (ASCENT), una colección de instrumentos científicos que monitorean la calidad del aire a nivel nacional.
ASCENT, administrada por Nga Lee (Sally) Ng de la Universidad Tecnológica de Georgia, está diseñada para monitorizar continuamente las partículas en el aire y ofrecer una imagen más completa de los cambios en la composición química y las propiedades físicas de estos aerosoles. Los instrumentos de ASCENT han documentado la presencia del nitrato de amonio, permitiendo a Ward y sus colaboradores medir niveles elevados de este compuesto en el aire.
El nitrato de amonio se forma cuando las moléculas de NOx se convierten en ácido nítrico, que, en presencia de amoníaco, genera nitrato de amonio. Aunque los niveles de NOx han disminuido, los investigadores sugieren que un complejo proceso químico que involucra el aumento de los niveles de ozono durante la noche lleva a los persistentemente altos niveles de nitrato de amonio, lo que indica la necesidad de seguir reduciendo los precursores de este compuesto.
Los aerosoles que constituyen el smog pueden clasificarse en orgánicos o inorgánicos. Los aerosoles orgánicos son difíciles de mitigar debido a la diversidad de sus fuentes, mientras que las fuentes de un compuesto inorgánico como el nitrato de amonio—provenientes de la combustión de combustibles fósiles—son más directas de abordar. Este trabajo resalta la importancia de impulsar el uso de vehículos eléctricos y otros aparatos impulsados por electricidad, y de continuar monitoreando la calidad del aire con sensores que puedan captar la composición química completa de los aerosoles.
Wennberg concluye: «Las mediciones como el índice de calidad del aire (AQI) no nos dicen la composición del smog, ni de qué está hecho. Es fundamental conocer la descomposición química del aire. Ahora que entendemos qué componente principal es el nitrato de amonio, podemos desarrollar estrategias específicas para reducirlo.»
