Compuestos orgánicos volátiles (COV): qué son y cómo afectan a la calidad del aire

Los compuestos orgánicos volátiles (COV) son sustancias químicas formadas principalmente por carbono e hidrógeno, pero también pueden contener otros elementos como oxígeno, nitrógeno, azufre o halógenos (flúor, cloro, bromo). Su «superpoder» es que son muy volátiles, lo que significa que se evaporan fácilmente y pasan a ser gases a temperatura ambiente. Aunque algunos COV son inofensivos, otros pueden ser bastante peligrosos. Al liberarse en la atmósfera, reaccionan con otros contaminantes y contribuyen a la formación de esmogEsmog, qué hay detrás de esa densa niebla El esmog es una mezcla de contaminantes atmosféricosLa contaminación del aire causada por los contaminantes atmosféricos constituye uno de los problemas ambientales más críticos y complejos a los que nos...
Leer más que se acumulan en la atmósfera, especialmente en área...
Leer más o partículas dañinas, empeorando la calidad del aireLa calidad del aire se refiere al estado del aire que respiramos y su composición en términos de contaminantes presentes en la atmósfera. Se considera b...
Leer más. Además, algunos son tóxicos y pueden afectar seriamente la salud, causando problemas respiratorios, irritaciones o incluso enfermedades más graves como el cáncer.

Qué son los compuestos orgánicos volátiles (COV)

Definición y características

Los Compuestos Orgánicos Volátiles (COV), son una gran familia de más de mil sustancias químicas. Tienen en común su estructura, basada en cadenas de carbono, generalmente con menos de 12 átomos. La mayoría son hidrocarburos (compuestos de carbono e hidrógeno) o derivados de estos.

Su característica más notoria es que son sustancias extremadamente volátiles y pueden pasar a ser un gas con gran facilidad partiendo desde un estado líquido o sólido, incluso a temperatura ambiente; por eso es común que se escapen al aire que respiramos. También son muy reactivos cuando entran en contacto con otras sustancias en la atmósfera; esto desencadena reacciones químicas que generan contaminantes peligrosos como el ozono troposférico y el esmog fotoquímico.

Ejemplos comunes de COV

Entre los COV más habituales y abundantes del aire se encuentran:

• Benceno: Incoloro y muy inflamable, es uno de los solventes químicos más utilizados como producto inicial o intermedio en los procesos industriales y farmacéuticos. Su presencia atmosférica procede principalmente del humo del tabaco, las emisiones de vehículos (se encuentra en el petróleo crudo y la gasolina) y la industria.
• Formaldehído: Si bien es incoloro y muy inflamable a temperatura ambiente se le reconoce por su olor característico y penetrante. Es una sustancia básica de la industria química y suele formar parte de materiales de construcción, muebles y productos de limpieza.
• Tolueno: Es un COV que se origina a partir del benceno. En estado líquido es insoluble en agua, es transparente e incoloro con un olor característico. Se genera con el humo del tabaco y al producir combustibles como la gasolina donde es introducido como antidetonante. Se emplea en la generación de pinturas, barnices, colorantes, detergentes, productos aromáticos, adhesivos; además, es imprescindible para sintetizar el explosivo TNT.
• Xileno: Con un olor similar al tolueno también es un COV incoloro e inflamable. Se usa principalmente como disolvente, limpiador y para diluir pinturas y barnices, en procesos de impresión y durante la manufactura del caucho y el cuero.
• Estireno: Es un COV generado a partir de la combinación de benceno y etileno que resulta esencial para la industria química durante la manufactura del caucho, plásticos, materiales aislantes, envases alimentarios, cañerías y determinadas partes de los automóviles.

Otros COV empleados de forma cotidiana en procesos industriales son el metano (potente gas de efecto invernadero), n-butano (licuado a presión atmosférica y formando parte de combustibles y aerosoles), i-pentano o isopentano y n-pentano o pentano (indispensables en la industria petroquímica), etano (procedente de emisiones del gas natural y el petróleo), propano (empleado como combustible doméstico e industrial) y etileno (producción industrial de plásticos y productos químicos).

Diferencias entre COV primarios y secundarios

• COV primarios: Son aquellos que se emiten directamente a la atmósfera desde una fuente, ya sea natural o antropogénica. Su emisión suele provenir de procesos industriales, vehículos de combustión, productos químicos domésticos y fuentes naturales como la vegetación y los incendios forestales. Entre ellos se incluyen el benceno, tolueno, xileno, isopreno, xileno y formaldehído.
• COV secundarios: Se forman en la atmósfera debido a las reacciones químicas que tienen lugar entre COV primarios y otros contaminantes presentes en el aire, como los óxidos de nitrógeno (NOx), mientras que la luz solar actúa como catalizador de dicha reacción química. Esto da lugar a COV peligrosos como el ozono troposférico.

Fuentes de compuestos orgánicos volátiles en el aire

Las fuentes de emisión de COV pueden distinguirse según procedan de fenómenos naturales o actividades antropogénicas:

Fuentes naturales

• Vegetación: Las plantas emiten COV como el isopreno y los monoterpenos, que pueden contribuir a la formación de ozono troposférico.
• Incendios forestales: La combustión de biomasa libera grandes cantidades de COV, incluidos benceno, formaldehído y tolueno.

Fuentes antropogénicas

• Tráfico: Los gases de escape de automóviles y vehículos pesados contienen numerosos COV, como benceno y tolueno.
• Industria: La producción de determinados productos químicos, plásticos y combustibles libera COV al ambiente. Las refinerías de petróleo emiten una gran cantidad de COV al aire durante los procesos de producción y procesamiento de combustibles. Las industrias de productos electrónicos y textiles generan emisiones de COV debido al uso de adhesivos, tintas y solventes industriales.
• Productos domésticos: Pinturas, disolventes, productos de limpieza y aerosoles contienen COV que se liberan tanto en espacios cerrados como al aire libre.

Efectos de los compuestos orgánicos volátiles en la salud y el medio ambiente

Impacto de los COV en la salud humana

La exposición a los COV puede provocar efectos adversos en la salud, dependiendo del tipo de compuesto, la concentración presente en el aire y el tiempo que se permanezca expuesto al mismo. Algunos de los impactos más comunes provocan irritación de ojos, nariz y garganta, dolores de cabeza y mareos con efectos narcóticos. A su vez pueden ser el origen de dificultades respiratorias y que se agraven enfermedades como el asma. Entre los efectos crónicos más perjudiciales se encuentra el daño hepático, renal o las alteraciones en el sistema nervioso central. Algunos COV (benceno y formaldehído) están vinculados al desarrollo del cáncer.

Contribución de los COV a la contaminación ambiental y el cambio climático

Los COV ocasionan un impacto notable en el medio ambiente debido a su elevada reactividad química y a la facilidad con que se dispersan en la atmósfera. Esto da lugar a:

• Formación de ozono troposférico: Un componente principal del esmog fotoquímico que afecta la calidad del aire y la salud humana.
• Contribución al cambio climático: Aunque no todos los COV tienen un impacto directo en el calentamiento global, algunos como el metano son potentes gases de efecto invernaderoSi bien la concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera ha ido aumentando de forma constante y acelerada en las últimas décadas, durante ...
  Leer más.
• Contaminación del agua y el suelo: Algunos COV pueden filtrarse en cuerpos de agua o suelos, afectando a la calidad del agua y dañando ecosistemas acuáticos y terrestres.
• Daño a la vegetación: La exposición prolongada a altos niveles de COV puede causar daños en las plantas, reduciendo la fotosíntesis y afectando el crecimiento de cultivos y degradando la vegetación natural.

Dado su impacto significativo en la salud y el medio ambiente, es fundamental reducir la emisión de COV mediante el uso de productos con bajo contenido de estos compuestos orgánicos. En aquellos procesos en los que los COV resulten indispensables se ha de monitorizar su presencia en el aire de manera constante y en tiempo real para actuar con rapidez y detectar su presencia en el aire; esto evitará daños ecológicos y en la salud pública.

Normativa sobre compuestos orgánicos volátiles: límites y regulación

Las normativas sobre COV varían de manera relevante a nivel mundial, ya que cada país o región establece sus propias prioridades ambientales, industriales y de salud pública. No obstante, aunque los límites y regulaciones no son homogéneos, existen esfuerzos internacionales generalizados para reducir las emisiones de COV; lo que está conduciendo a una convergencia gradual hacia estándares más estrictos, especialmente en países en desarrollo.

A continuación, se valoran las acciones más significativas.

• La UE tiene una de las normativas más estrictas y avanzadas en materia de COV. Los regula mediante varias directivas. Asimismo establece valores máximos de COV para diferentes categorías de productos, con revisiones periódicas para adaptarse a los nuevos avances tecnológicos y científicos. Entre sus medidas regulatorias cuenta con:
  • Directiva 2010/75/UE: Establece estándares para emisiones industriales, incluyendo COV.
  • Directiva 2004/42/CE: Limita las emisiones de COV en pinturas, barnices y productos de revestimiento de vehículos.
  • Directiva 1999/13/CE: Controla las emisiones de COV como disolventes orgánicos en actividades industriales e instalaciones.
  • Reglamento REACH: Gestiona la fabricación o importación de sustancias químicas, incluyendo COV.

• En Estados Unidos el sistema regulatorio es robusto pero tiene diferencias según se analice a nivel federal o estatal. Los límites establecidos para los COV son más altos que en la UE; sin embargo en California poseen unos límites incluso más estrictos que los estándares europeos. Las regulaciones en materia de COV se rigen por:
  • Clean Air Act (Ley de Aire Limpio): Regula las emisiones de COV a nivel federal.
  • EPA (Agencia de Protección Ambiental): Establece los estándares para determinados productos químicos como pinturas, adhesivos y combustibles.
  • California Air Resources Board (CARB): Con normativas más estrictas que el resto del país, especialmente en productos de consumo y en emisiones industriales.

• Tanto la Organización Mundial de la Salud (OMS) como la Agencia Europea de Medio Ambiente (AEMA) coinciden en la necesidad de reducir las emisiones de COV para proteger la salud humana y el medio ambiente. Si bien no establecen límites específicos para los COV en productos como pinturas o barnices, sí proporcionan guías y recomendaciones sobre la calidad del aire, valores de referencia y límites de exposición a contaminantes del aire donde se incluyen los COV. En el caso de la OMS están basados en los efectos sobre la salud humana, a través de estudios epidemiológicos y toxicológicos, para reducir los efectos adversos en la salud y minimizar el riesgo de desarrollar enfermedades como el cáncer.

En la AEMA elaboran recomendaciones alineadas con los criterios de la Unión Europea. Además monitorea y reporta datos sobre la calidad del aire en Europa, incluyendo la presencia de COV, para evaluar el cumplimiento de las normativas de la UE. Aunque no establece límites propios, trabaja en coordinación con la Comisión Europea para implementar políticas que reduzcan las emisiones de COV.

Cómo se realiza la medición y monitorización de COV

Sensores de compuestos orgánicos volátiles: tecnologías actuales

Los sensores de COV son dispositivos utilizados para detectar y medir la concentración de estos compuestos en el aire. Existen varias tecnologías disponibles, cada una con sus ventajas y limitaciones:

• Tubos de adsorción: Gracias a un material adsorbente como carbón activado o sílice, captura los COV del aire. El análisis de sus muestras se realiza en laboratorio mediante cromatografía de gases. Poseen alta precisión y sensibilidad por lo que son el método adecuado para mediciones puntuales y específicas pero no aportan datos en tiempo real. Además, resulta un método lento y costoso por emplear el análisis en laboratorio.
• Cromatografía de gases: Es una técnica analítica ampliamente utilizada en química para estudiar mezclas complejas de sustancias volátiles o semivolátiles como los COV. Requiere el uso de técnicas de análisis que funcionan como un laboratorio en miniatura donde se separan los componentes de la mezcla gaseosa o vaporizada para medir la concentración de cada compuesto. Posee una alta precisión y capacidad para identificar múltiples COV; resulta un sistema costoso económicamente y sin posibilidad de enviar datos en tiempo real.
• Sensores fotoionización (PID): Emplean luz ultravioleta (UV) para ionizar los COV. Los compuestos ionizados generan una corriente eléctrica proporcional a su concentración. Su medida se convierte en una lectura de concentración. Son altamente sensibles a gran número de COV y pueden usarse de forma portátil, no obstante no distingue entre diferentes tipos de COV y sus mediciones son sensibles a la humedad y presencia de otros gases.
• Sensores electroquímicos: Miden los cambios en las propiedades eléctricas cuando los COV interactúan con un electrolito. La corriente se mide y se convierte en una lectura. Es un método portátil y adecuado para el monitoreo continuo pero resultan menos sensibles que los PID y también sufren interferencias por la presencia de otros gases atmosféricos.
• Sensores de óxido metálico (MOS): Utilizan un material semiconductor (como óxido de estaño o zinc) que cambia su resistencia eléctrica al interactuar con los COV. La adsorción altera la conductividad del material, lo que se mide y se correlaciona con la concentración de COV. Son baratos, portátiles y funcionan a tiempo real. No poseen gran selectividad de gases y sus mediciones pueden verse alteradas por la temperatura y la humedad.

Soluciones avanzadas para la monitorización continua de COV

Las soluciones avanzadas para la monitorización continua de COV combinan tecnologías innovadoras basadas en sensores, con sistemas de transmisión de datos y plataformas de análisis en la nube, como las soluciones integrales de Kunak, que miden y gestionan los datos en tiempo real.

Para hacerlo contamos con:

• Monitorización con estaciones Kunak AIR: Dispositivos avanzados diseñados para la medición continua y en tiempo real de contaminantes atmosféricos (como NO₂, O₃, partículas PM, etc.), incluidos los COV. Las estaciones, robustas y portátiles, permiten la integración de diferentes sensores según las necesidades específicas del usuario o del proyecto.

Mientras que la estación Kunak AIR Pro está diseñada para aplicaciones profesionales y ser usada en diversos entornos y que requieran del seguimiento de múltiples contaminantes, la versión Kunak AIR Lite posee un diseño más ligero y compacto idóneo para aplicaciones donde no es preciso medir más de 2 contaminantes y partículas. Ambas estaciones envían los datos en tiempo real mediante conexiones inalámbricas y tienen un bajo mantenimiento, lo que facilita operar en diferentes condiciones ambientales con mínima intervención.

Ambas monitorizan la calidad del aire en ciudades, zonas industriales o áreas sensibles a la contaminación atmosférica. Ayudan a cumplir con las normativas ambientales establecidas en la región y país y proporcionan los datos adecuados para desarrollar estudios de impacto ambiental y para preservar la salud pública.

• Cartucho de COV: Son cartuchos específicos que aportan flexibilidad y precisión en la medición de COV. Son de fácil instalación e intercambiables, lo que permite adaptar las estaciones a diferentes necesidades. Están diseñados para integrarse en las estaciones AIR Pro y AIR Lite.

Utilizan sensores electroquímicos o de óxido metálico (MOS) optimizados para detectar COV. A su vez pueden configurarse para medir COV específicos (como benceno, tolueno o xileno). En su calibración incluyen algoritmos para compensar interferencias de otros gases y determinadas condiciones ambientales como la humedad y la temperatura.

Tienen la ventaja añadida de aportar una mayor precisión en la medición de COV junto a la flexibilidad para adaptarse a diferentes entornos y aplicaciones, además de la reducción de costos al poder reutilizar la estación con diferentes cartuchos para otros proyectos.

• Plataforma Kunak AIR Cloud: Es una plataforma en la nube que permite el análisis de los datos recopilados por las estaciones Kunak AIR Pro y AIR Lite así como la gestión remota de cada uno de los dispositivos que conforman la red. Con el análisis de los datos, proporciona gráficos, mapas e informes para facilitar la interpretación de los mismos, lo que permite la toma de decisiones informadas. Además, configura alertas automáticas cuando se superan los umbrales predefinidos de COV u otros contaminantes, lo que posibilita la toma de acciones de forma rápida y eficaz.

Esta plataforma es capaz de integrar otros sistemas o información de otras fuentes de terceros. El análisis de los datos recopilados hace posible detectar tendencias y realizar evaluaciones a largo plazo que mejoren la eficiencia y facilite la toma de decisiones informadas.

En resumen, las soluciones avanzadas de Kunak resultan revolucionarias al combinar la tecnología en un sistema que aúna robustez, precisión y versatilidad. En concreto, para la monitorización continua de COV combinan hardware diseñado para resistir las condiciones más exigentes, una amplia gama de sensores específicos y una plataforma en la nube que permite acceder a los datos en tiempo real para ofrecer un sistema integral.

Estas herramientas resultan imprescindibles allí donde se requiere precisión, flexibilidad y análisis en tiempo real, como el monitoreo ambiental, la gestión industrial o la protección de la salud pública.

Por qué es crucial la monitorización de COV en entornos urbanos e industriales

La calidad del aire que respiramos es un tema que nos afecta a todos, pero en entornos urbanos e industriales, la presencia de COV puede convertirse en un problema invisible y peligroso. Estos compuestos, liberados por actividades industriales, vehículos, productos químicos e incluso materiales de construcción, no solo contaminan el aire, sino que también pueden tener efectos graves en la salud humana y el medio ambiente. Por eso, la monitorización de COV se ha convertido en una herramienta esencial para garantizar la seguridad y el bienestar en dichos entornos.

Las áreas esenciales para controlar sus emisiones son:

• Vigilancia en zonas industriales y refinerías: Son focos críticos de emisiones de COV donde sustancias como el benceno, el tolueno o el xileno son comúnmente liberadas y la peligrosidad es elevada ya que son altamente tóxicas incluso en bajas concentraciones. La falta de una monitorización continua puede originar que las emisiones de COV alcancen niveles peligrosos y se liberen compuestos tóxicos como el benceno, una sustancia cancerígena que puede afectar a trabajadores de refinerías y plantas químicas, así como a los residentes próximos a las instalaciones.

Garantizar seguridad y salud en plantas industriales resulta imprescindible cuando se opera con sustancias que representan riesgos potenciales para los trabajadores así como para las comunidades aledañas. Es el caso de LIFECO, referente en la producción de fertilizantes en Libia, que ha desplegado una solución de monitoreo que cumple con altos estándares de precisión y, al mismo tiempo, opera de manera continua y autónoma en un entorno industrial exigente donde vigilar una variedad de gases y partículas entre los que se encuentran los COV.

• Protección de trabajadores en entornos con emisiones de disolventes: En industrias como la pintura, la impresión o la fabricación de productos químicos, los trabajadores están expuestos a disolventes que contienen COV. Estos compuestos, como el formaldehído o el estireno, pueden causar problemas de salud a corto y largo plazo, desde irritaciones respiratorias hasta enfermedades crónicas. La monitorización continua de COV en estos entornos no solo cumple con normativas de seguridad laboral, sino que también protege la salud de los trabajadores.
• Control de calidad del aire en interiores: El aire interior puede estar hasta cinco veces más contaminado por COV que el exterior. Es imprescindible monitorizar estas sustancias químicas que están presentes en materiales de construcción, muebles, productos de limpieza e incluso en ambientadores. Compuestos como el formaldehído o el tricloroetileno pueden acumularse en espacios cerrados, afectando la salud de quienes habitan y trabajan en dichos lugares.

Conclusión: La importancia de una monitorización eficaz de los COV

La monitorización de COV en entornos urbanos e industriales no es solo una cuestión de cumplimiento normativo, es una herramienta técnica esencial que combina precisión, fiabilidad y rapidez para proteger la salud de las personas, prevenir incidentes tóxicos y mejorar la calidad del aire que respiramos.

Con soluciones avanzadas como las que ofrece Kunak (AIR Pro y AIR Lite), es posible transformar radicalmente la manera en que gestionamos estos riesgos, ofreciendo datos precisos, fiables y en tiempo real. Esto no solo facilita la detección temprana de emisiones peligrosas, sino que también permite tomar decisiones informadas y ágiles, optimizando procesos y reduciendo impactos ambientales.

En un mundo donde la contaminación del aire es uno de los mayores desafíos globales, la tecnología de Kunak se posiciona como un aliado para construir un futuro más seguro y sostenible. Mediante el impulso a la eficiencia operativa y el cumplimiento de los más altos estándares de calidad, la tecnología de Kunak no solo protege a las personas y al medio ambiente, sino que también promueve el compromiso industrial con un mundo más saludable.

Preguntas frecuentes sobre los Compuestos Orgánicos Volátiles

¿Cómo afectan los compuestos orgánicos volátiles a la salud?

Los compuestos orgánicos volátiles (COV), al ser sustancias químicas de alta volatilidad, se evaporan fácilmente a temperatura ambiente y se dispersan en el aire que respiramos. Son invisibles y una peligrosa influencia para nuestra salud. Incluso a baja concentración y corta exposición pueden provocar efectos temporales como irritación en ojos, nariz y garganta, dolor de cabeza y mareos, náuseas, fatiga y dificultades respiratorias. Permanecer largos períodos de tiempo respirando COV está en el origen de graves daños en la salud con problemas respiratorios previos como el asma o la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC). Algunos COV por su efecto carcinógeno favorecen el desarrollo de leucemia, cáncer de pulmón o hígado. Además pueden ocasionar daños hepáticos y renales.

¿Cuáles son las principales fuentes de COV en el hogar y la industria?

El impacto de contaminantes como los COV es notorio en los hogares y en la industria. Las fuentes de COV están presentes en muchos aspectos de nuestra vida diaria, desde los productos que usamos en casa hasta los procesos industriales más complejos. Los COV son sustancias químicas que se liberan al aire en forma de gases y pueden ocasionar efectos negativos en la salud y el medio ambiente, sobre todo al acumularse en interiores mal ventilados.

Los COV están presentes a nuestro alrededor, desde los productos de limpieza y desinfección del hogar a las pinturas y barnices que recubren nuestros muebles o los textiles de cortinas y alfombras. No faltan en los materiales de construcción ni siquiera en los ambientadores y velas aromáticas. Las estufas de gas, chimeneas y calentadores también son una fuente de emisión de COV en nuestros hogares, así como las impresoras y fotocopiadoras.

En la industria las fuentes de COV proceden de procesos específicos en las refinerías de petróleo y procesamiento de gas natural, producción de plásticos, resinas y productos químicos orgánicos, pinturas y revestimientos de vehículos, impresión, medicamentos, calzado y textil, así como en los procesos de limpieza y desengrase en instalaciones industriales.

Conocer estas fuentes es el primer paso para reducir su impacto y proteger nuestra salud y el medio ambiente. Elige productos para tu hogar que no contengan COV o al menos estén en baja proporción. Ventila bien los espacios interiores, sobre todo después del uso de productos químicos y utiliza plantas de interior que purifican el aire. En la industria es imprescindible monitorizar el aire de forma continua para detectar las emisiones de COV así como utilizar tecnología para capturar y tratar las emisiones cuando se produzcan.

¿Cómo se mide la concentración de compuestos orgánicos volátiles?

Medir la concentración de COV es esencial para proteger la salud humana y el medio ambiente. Desde métodos de laboratorio hasta soluciones portátiles que miden en tiempo real. La medición de la concentración de compuestos orgánicos volátiles es un proceso técnico que requiere herramientas y métodos específicos, dependiendo del entorno (interior, exterior o industrial) y de los COV que se deseen detectar. Así se emplea la cromatografía de gases, la espectrometría de masas, los sensores electroquímicos y de fotoionización (PID), los tubos de adsorción y los monitores de COV en tiempo real.

¿Qué soluciones existen para la monitorización de COV en tiempo real?

La utilización de sensores avanzados para medir la concentración de COV permite hacerlo de manera continua y en tiempo real. Los datos recopilados se transmiten a una plataforma en la nube para su análisis y visualización. Su mayor ventaja es la monitorización continua que proveen, su portabilidad y la capacidad para cubrir grandes áreas que ofrecen estas redes de monitorización ambiental, para el control industrial y la protección de la salud pública.

¿Cuál es el límite seguro de compuestos orgánicos volátiles en el aire según la OMS?

La Organización Mundial de la Salud (OMS) no establece un único límite seguro universal para todos los compuestos orgánicos volátiles, ya que estas sustancias químicas son muy diversas y cada una tiene diferentes efectos en la salud. Sin embargo, la OMS y otras organizaciones, como la Unión Europea y la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), han emitido recomendaciones y guías para algunos COV específicos como el benceno, formaldehído, tolueno y xileno.