La contaminación del aire un aliado de los patógenos aéreos

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Un Nuevo Aire: Solución tecnológica para mitigar sus causas

Jimmy Morales-Márquez

Resumen

La contaminación del aire es uno de los problemas medioambientales más importantes de la actualidad, especialmente en las grandes ciudades y áreas densamente pobladas. Se presume que los contaminantes más perjudiciales son el material particulado (PM), por su proporción en el aire respecto a otros, características fisicoquímicas variables y por el nivel de daños en el organismo y el dióxido de nitrógeno (NO2) por su toxicidad y por ser precursor de otros contaminantes fotoquímicos. El presente trabajo tiene como propósito analizar, a través de una revisión de algunos artículos científicos, el efecto que ha tenido la contaminación del aire sobre las enfermedades respiratorias virales, incluyendo la presente pandemia de COVID-19. Los estudios consultados evidenciaron que la contaminación del aire ha incidido sobre la propagación y gravedad de enfermedades virales. Los virus H1N1 (influenza española), el SARS-CoV (SARS) y el SARS-CoV-2 (COVID-19) han afectado más fuertemente sobre la población residente en ciudades más contaminadas. Respecto al COVID-19, resultados preliminares reportan que el PM puede facilitar la penetración del virus en el cuerpo humano y el NO2 intensificar las lesiones y por tal su letalidad.

Otros estudios reportan que el PM, además puede servir de medio de transporte y permanencia del virus en el aire. Con base a estos resultados, se concluye que la contaminación del aire puede tener un efecto significativo en la evolución de las enfermedades respiratorias virales, incluyendo la del COVID-19. Por lo tanto, se recomiendan aplicar políticas que integren entre otras variables, la calidad del aire; aumentar el monitoreo de la calidad del aire y estrategias de mitigación de su contaminación, incluyendo la inversión en el desarrollo y aplicación de nuevas tecnologías como ANA®, desarrollada por Ecological World for Life, que mejora la calidad del aire (capturando PM y neutralizando NOx) y mitiga las causas de la crisis climática (capturando/transformando CO2). Esta tecnología se puede aplicar tanto en espacios exteriores como interiores. En esta última área, además de purificar el aire, también tiene la posibilidad de ahorrar consumo energético, ya que la captura de CO2 podría permitir la disminución de la renovación de aire interior y su aclimatación.

Introducción

La contaminación del aire, entendida como la alteración del equilibrio natural de los gases presentes en la atmósfera, por exceso de uno o varios de sus elementos o la presencia de uno externo (artificial o no), es junto con la crisis climática, uno de los problemas medioambientales más importantes de la actualidad, especialmente en las grandes ciudades y áreas densamente pobladas [1]. La Organización Mundial de la Salud (OMS) indica que los contaminantes del aire más comunes son el material particulado (siglas en inglés, PM), ozono troposférico (O3), óxidos de nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre (SOx) [2]. De estos contaminantes, se presume que los más perjudiciales son el PM, por su proporción en el aire respecto a otros, características fisicoquímicas variables y por el nivel de daños en el organismo [3] y los (NO2) por su toxicidad [4,5] y por ser precursor de otros contaminantes fotoquímicos [6].

Este problema medioambiental también es un problema social, pues afecta nuestra salud. Tanto el PM como NO2 han sido asociados con un mayor riesgo de mortalidad por enfermedad pulmonar obstructiva crónica [7]. Además, el NO2 es un inductor potencial de enfermedades neurológicas [8]. En reportes de la OMS y del Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), se estima que en el mundo la contaminación del aire ha provocado más de 6.000.000 decesos anuales [3,9]. De éstas, en Europa se estima que provoca casi 500.000 muertes al año [10].

Desafortunadamente, estos datos pueden considerarse como números abstractos o lejanos, no conectados con nuestra realidad, existiendo cierta normalización del problema de la contaminación del aire. Por esta razón, tal vez en nuestra sociedad, rara vez se cuestiona [11]. No obstante, la calidad del aire se ha convertido en los últimos años en un tema de gran preocupación [12] que ha ocupado la atención de la comunidad científica mundial y de organismos multilaterales.

En este sentido, el presente trabajo tiene como propósito analizar, a través de una revisión bibliográfica, el efecto que ha tenido la contaminación del aire sobre la salud, con particular atención en enfermedades respiratorias virales, incluyendo la presente pandemia de COVID-19. Además, se recogen algunas recomendaciones para mitigar la contaminación en centros urbanos densamente poblados, proponiendo implementar el uso de una de las tecnologías de mejora de calidad del aire más eficientes y efectivas hasta el momento.

El gran smog de Londres (diciembre 1952)

En Londres, así como en el resto de las ciudades grandes de Europa, se usaba intensivamente el carbón mineral como combustible, tanto para generar su electricidad como para la calefacción en calderas. En el invierno de 1952 se dieron las condiciones propicias para la formación de smog (niebla cargada de PM tóxico), disminución a casi cero la velocidad del viento y aumento de la humedad relativa del aire. Este fenómeno, conocido como el «Gran smog de Londres» duró cinco días y provocó alrededor de cuatro mil muertes más de lo habitual (Fig. 1), suficiente para que diera lugar a la primera Ley de Aire Limpio de Inglaterra, la cual entró en vigor a partir de 1956 [13,14].

 

 

Fig. 1.A. Muertes en exceso y contaminación por óxido de azufre y smog en la ciudad de Londres durante los primeros 15 días del mes de diciembre de 1952. El pico de muertes coincide con los picos de los contaminantes del aire. Datos de 12 estaciones de medición de calidad del aire de Londres. Fuente: http://www.air-quality.org.uk/[13].

 

 

B. Autoridad londinense y panorama de una parte de la ciudad a plena luz del día. Londres diciembre de 1952. Tomado de Martínez 2019 [14].

A partir de entonces, empezó a tenerse mayor atención a la contaminación del aire, así como a idearse planes y medidas correctivas para su mitigación.

Contaminación del aire, un aliado de los patógenos aéreos

La contaminación del aire no solo afecta de manera directa la salud, sino que además nos hace más vulnerables a enfermedades respiratorias virales. Se ha documentado que la contaminación del aire ha influido en la manera cómo los virus afectan a la población humana, reportándose que ha mayor contaminación del aire, mayor riesgo de infección respiratoria [15] y, consecuentemente, mortalidad.

En un estudio realizado por la Dra. Karen Clay y colaboradores de la Universidad de Cambridge en el 2018 [16], se encontró una fuerte relación entre el nivel de contaminación del aire, producto de la intensidad en el uso del carbón y el exceso de muertes por la gripe «española» en Estados Unidos, durante el año 1918 (Fig. 2 A). Este mismo patrón se observa en los resultados del trabajo realizado por el Dr. Huang Ye, del Instituto de Gerontología y Geriatría, del Hospital General PLA, Beijing (China) en el 2003 [17], respecto al Síndrome Respiratorio Agudo Severo (SARS) (Fig. 2 B).

 

Fig. 2.A. Muertes por encima de la media (total y por cada 10.000 habitantes) asociadas a la gripe “española” en ciudades con diferente intensidad de uso del carbón (baja, media y alta). Estados Unidos, 1918. Datos tomados de Clay et al. (2018) [16].

B, Tasa de mortalidad vinculadas con el SARS en China (2002-2003) en ciudades con bajo índice de contaminación del aire (API: <75), medio (75-100) y alto (>100). Datos de Cui et al. (2003) [18].

En ambos casos (Fig. 2 A y B), se puede apreciar que en las ciudades donde hubo baja intensidad en el uso del carbón, lo que sugiere menor contaminación del aire, o menor contaminación de acuerdo con el índice de contaminación del aire (API), hubo una menor mortalidad relacionadas con dicha enfermedad, mientras que donde hubo mayor contaminación se incrementó el número de fallecidos.

Caso COVID-19 (2019-2020)

Esta misma relación entre contaminación del aire y la mortalidad de una enfermedad respiratoria viral, también se ha documentado en varios trabajos científicos sobre la reciente pandemia de la enfermedad del coronavirus 2019 (siglas en ingles, COVID-19) [19–22] (Fig. 3).

Fig. 3.A. Media de mortalidad producidas por el COVID-19 y su porcentaje del total en diferentes ciudades de Europa (España, Francia, Italia y Alemania) con diferentes niveles de contaminación por NO2. Tomado de Ogen (2020) [22].

 

B. Cantidad de muertes asociadas con el COVID-19 por cada 100.000 habitantes vs NO2 en regiones de Italia. Tomado de Ogen (2020) [23].

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La fig. 3 A, se corresponde claramente con las dos figuras anteriores (Fig. 2 A y B), evidenciándose la relación entre el nivel de contaminación del aire y la tasa mortalidad de dicha enfermedad. En la Fig. 3 derecha se muestra la correlación entre el nivel de contaminación (NO2) y los decesos asociados con el COVID-19 por cada 100.000 habitantes, ajustando la densidad poblacional de cada región. De acuerdo con esta figura, la relación mostrada es estadísticamente significativa (R2 = 0,52 p < 0,01), independientemente de la densidad poblacional de un lugar.

El Dr. Antonio Frontera y colaboradores (2020) del Instituto Científico San Raffaele (Milán, Italia) [21], sugieren que el SARS-CoV-2 (nombre técnico del virus) de esta enfermedad se favorece tanto del PM2,5 y del NO2. Por un lado, el PM genera una reacción inmunológica en el sistema respiratorio, aumentando los protectores de los alveolos pulmonares «ACE-2», que sirven a su vez de receptor al virus (como un «caballo de Troya»), facilitando su penetración. Y, por otro lado, del NO2 por ocasionar daños a los tejidos del sistema respiratorio (por estrés oxidativo) y por reducir las respuestas inmunológicas del organismo frente a patógenos, lo cual genera un impacto mayor en la lesión producida. Los daños producidos por el NO2 se han documentado en pruebas agudas y crónicas de exposición animal (ratones), observándose una mayor mortalidad por infecciones bacterianas o virales inducidas por este contaminante en comparación con los ratones no expuestos al NO2 [4,5,24].

De acuerdo con estas evidencias, es de suponer que en ciudades donde ocurren bajos niveles de NO2 y PM (recomendado por la OMS), la gravedad de la enfermedad en sus residentes es menor, aunque haya una alta propagación. Un ejemplo de esto ocurrió en Vo’ Euganeo de la Provincia de Pauda (Italia), un pueblo de 3400 habitantes, con una calidad de aire relativamente buena (media anual PM2.5 y NO2 de 19 y 14 μg/m3, respectivamente). En este pueblo, tal como lo reseñó la BBC [25], se hizo un estudio integral del COVID-19, encontrándose que, a pesar de haber tenido una propagación muy alta del coronavirus, hasta un 75% de los pacientes con SARS-CoV2 eran asintomáticos [21].

Otros estudios, encuentran que el PM del aire también puede servir como vehículo para los virus [15,26,27]. Estudios preliminares realizados en Italia sobre este fenómeno, muestran resultados que sugieren que el SARS-CoV-2, como otros virus, pueden usar el PM como vehículo para mantenerse y trasladarse en el aire [28–30]. Por tanto, cuanto mayor sea la cantidad de PM mayor probabilidad de permanencia y difusión a través del aire. Al respecto, el Dr. Mario Coccia, investigador senior del Consejo Nacional de Investigación de Italia encuentra que en las ciudades que tienen más de 100 días de contaminación del aire (excediendo los límites establecidos para PM 10 u ozono), tienen un número promedio más alto de individuos infectados (aproximadamente, 3600 individuos) que las ciudades con menos de 100 días de contaminación del aire (alrededor de 1000 individuos infectados). Además, concluye que la contaminación del aire parece ser un predictor más importante en la fase inicial de transmisión que la transmisión de persona a persona [28].

Recomendaciones

Ante esta realidad, varios de los autores citados en esta revisión han propuesto una serie de recomendaciones enfocadas en actuaciones a mediano y largo plazo, como re-planificar los espacios dentro de las ciudades con el fin de tomar medidas rigurosas en fábricas, industrias y el parque automotor que influyen negativamente en la calidad del aire. Además, de la instalación de más sistemas de monitoreo de calidad del aire, así como la búsqueda e implementación de nuevas tecnologías de captura de contaminantes de aire. En el mismo orden de ideas, es importante considerar la inversión en investigación, desarrollo e innovación, así como en la aplicación de tecnologías que mejoren la calidad del aire, especialmente las que puedan disminuir las concentraciones de NO2 y PM en áreas urbanas.

Para hacer frente a esta situación, Ecological World for Life España, S.L. (EWL), ha desarrollado ANA® para espacios exteriores, una solución tecnológica de captura de PM y transformación de CO2 y NOx para aplicar en dispositivos (tipo torres, ejemplo: 1,5m de diámetro x 4 m de alto. Fig. 4) que permitirían purificar el aire de zonas urbanas. Esta aplicación también se podría instalar en sistemas de ventilación y/o extracción de gases ya existentes en infraestructuras subterráneas. De esta manera, se reducirían las concentraciones de PM y NOx del aire en espacios exteriores, perjudiciales para la salud y también se capturaría CO2 atmosférico, ayudando a mitigar las causas de la crisis climática.

Representación de un modelo de torre de purificación a escala con tecnología ANA®.

Respecto a los espacios interiores, es importante señalar que las personas pasamos la mayor parte del tiempo, bien sea en nuestros hogares o sitios de trabajo [31,32], donde las concentraciones de contaminantes (incluyendo el CO2) pueden alcanzar valores, incluso superiores a la de espacios exteriores [33].  Por lo tanto, la calidad del aire de espacios interiores se ha convertido en los últimos años en un tema de gran preocupación [12], lo que ha impulsado el desarrollo de soluciones con aplicación de diferentes tecnologías [34]. Todas centradas en PM, compuestos orgánicos volátiles (COV) y biológicos. EWL presenta a ANA® para espacios interiores (Fig. 5), la cual tiene la posibilidad de capturar estos contaminantes y adicionalmente los NOx y CO2 en una sola tecnología. La captura de este último gas, implica ahorros energéticos dado que la reducción de CO2 permitiría disminuir la frecuencia de renovación de aire y con ello el gasto energético para su aclimatación (más información sobre esta tecnología se puede encontrar en su sitio Web – https://www.anaccu.com) [35].

Prototipo para la mejora de calidad de aire interior con tecnología ANA®.

Conclusión

Los estudios consultados en esta revisión permiten concluir que, efectivamente existe una estrecha relación entre la contaminación del aire y nuestra salud. Sus efectos pueden ser directos o indirectos, favoreciendo la infección de patógenos y su peligrosidad. Varios de los estudios citados sobre la pandemia de COVID-19 son recientes y sus autores aclaran que están reportando evidencias preliminares, incompletas o en espera de ser corroboradas por una mayor cantidad de datos empíricos. Sin embargo, con base a estos resultados y los encontrados en investigaciones realizadas sobre otras enfermedades, permite concluir que la contaminación del aire ha tenido un efecto significativo en la evolución de la pandemia actual.

Las políticas destinadas a la prevención de futuras propagaciones de enfermedades respiratorias virales deben considerar una estrategia que integre entre otras variables, la dimensión medioambiental y concretamente la que ocupó esta revisión, la calidad del aire. Por otro lado, es importante invertir en el desarrollo y aplicación de nuevas tecnologías con el potencial de mitigar la contaminación del aire como es el caso de la prometedora tecnología desarrollada por la empresa Ecological World for Life España, S.L.

 

Referencias

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