¿Podremos lanzar pronto fuegos artificiales más ecológicos?

En un reciente artículo en Axial, analizábamos cómo los investigadores están personalizando los fuegos artificiales con aleaciones metálicas binarias, como el iterbio, que puede producir un color verde intenso, desconocido hasta ahora en la pirotecnia comercial, cuyos colores de chispa se han limitado tradicionalmente al rojo oscuro, el dorado o el blanco.¹ Pero, ¿qué hay del otro tipo de verde?

Luces bonitas, impacto perjudicial

Los fuegos artificiales suelen estar compuestos por oxidantes, combustible, colorantes, aglutinantes, propulsores y agentes sonoros o fumígenos.² Se sabe que incluso los picos de corta duración en las concentraciones ambientales de materia particulada (PM) tienen efectos negativos sobre la salud respiratoria y cardiovascular, y las pruebas sugieren que los espectáculos pirotécnicos organizados superan con frecuencia los umbrales locales de PM. Los grandes espectáculos pirotécnicos también aumentan los niveles atmosféricos de metales traza y contaminantes como el NO y el SO₂.³

Una investigación llevada a cabo en Londres durante dos festividades anuales, la Noche de Guy Fawkes y Diwali, reveló que la contribución de los fuegos artificiales de las celebraciones al potencial oxidativo total de la materia particulada (PM) era mayor que la de las emisiones del tráfico.³ Este potencial oxidativo se refiere a la capacidad de la PM para impulsar la oxidación de antioxidantes pulmonares fisiológicamente vitales, lo que podría estar relacionado con resultados respiratorios agudos.

Esta contribución no es insignificante, ya que los fuegos artificiales y los explosivos relacionados representan más de 250 toneladas de cobre, estroncio, bario, magnesio y potasio solo en el Reino Unido, lo que representa el 6% y 8% de las emisiones atmosféricas anuales de cobre y magnesio, respectivamente.⁴

Esfuerzos respetuosos con el medio ambiente

Debido a esta grave contaminación atmosférica a corto plazo, se han realizado esfuerzos para desarrollar fuegos artificiales respetuosos con el medio ambiente, con una reducción de las emisiones de alrededor del 50% en comparación con los productos tradicionales.⁵ Algunas de estas innovaciones incluyen fuegos artificiales de combustión limpia y sin humo, otros con una carga propulsora sin azufre y formulaciones sin estroncio ni cloro.^6-8

Otros grupos se han concentrado en la búsqueda de sustitutos de los oxidantes tradicionales, como el perclorato potásico o amónico, que son muy solubles en agua y pueden ser perjudiciales para la calidad de las aguas subterráneas. Un estudio reciente publicado en ACS Applied Materials & Interfaces revela el potencial de varias sales metálicas alcalinas/alcalinotérreas como alternativas prometedoras para formulaciones pirotécnicas más sostenibles y rentables. ⁹

Otra posible solución para conseguir fuegos artificiales más ecológicos son los polímeros de coordinación energética (ECP, por sus siglas en inglés), compuestos por fuertes enlaces de coordinación entre ligandos energéticos y iones metálicos, lo que les confiere una gran densidad y estabilidad térmica.² Cuando los ECP incluyen metales alcalinos y alcalinos térreos, pueden producir colores hermosos y diversos durante la combustión, al tiempo que reducen el uso de oxidantes como el cloro, el azufre y los metales pesados.^2,9,10 También se ha propuesto el nitrato de amonio cérico estabilizado mediante tratamiento con ácido esteárico como sustituto del perclorato de amonio en las formulaciones pirotécnicas estroboscópicas.¹¹

A pesar de estos avances, parece que el jurado aún no se ha pronunciado sobre los fuegos artificiales con menor impacto ecológico, y la mayoría de los gobiernos están dispuestos a aceptar la inevitable contaminación en eventos puntuales. Por el momento, los productos innovadores más ecológicos cuestan bastante más que los tradicionales fabricados a gran escala. Pero a medida que avance la investigación y los consumidores presionen en favor de mejores alternativas ecológicas, deberíamos ver dispararse nuevas opciones.

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Explore más investigaciones de las revistas de ACS

Effect of Biomass Burning, Diwali Fireworks, and Polluted Fog Events on the Oxidative Potential of Fine Ambient Particulate Matter in Delhi, India
DOI: 10.1021/acs.est.2c02730

Significant Reduction in Fine Particulate Matter in Beijing during 2022 Beijing Winter Olympics
DOI: 10.1021/acs.estlett.2c00532

New Green Bio-Based Binder to Reduce the Poisonous and Harmful Gases Generated from the Combustion of Pyrotechnics
DOI: 10.1021/acssuschemeng.2c00601

Top Development of Green-Light Pyrotechnics: Hypergolic Cu(II)-Based Coordination Polymers
DOI: 10.1021/acs.cgd.2c01176

Referencias

1. Memmel, P. et al. Customizing the Appearance of Sparks with Binary Metal Alloys. ACS Omega 2022, 7, 32, 28408–28420
2. Dong, W.-S.et al. Multidimensional Energetic Coordination Polymers as Flame Colorants: Intriguing Architecture and Excellent Performance. Cryst. Growth Des. 2022, 22, 9, 5449–5458.
3. Godri, K.J. et al. Particulate Oxidative Burden Associated with Firework Activity. Environ. Sci. Technol. 2010, 44, 21, 8295–8301.
4. Passant, N. Emission factors programme task 1: summary of simple desk studies. DEFRA: London, United Kingdom, 2003.
5. Fan, S. et al. Are Environmentally Friendly Fireworks Really “Green” for Air Quality? A Study from the 2019 National Day Fireworks Display in Shenzhen. Environ. Sci. Technol. 2021, 55, 6, 3520–3529.
6. Yu, J. Y. et al. Thermal hazard research of smokeless fireworks. J. Therm. Ana. Calorim. 2012, 109, 1151–1156.
7. Sun, Y. et al. Preparation and performance of environmental friendly Sulphur-Free propellant for fireworks. Appl. Therm. Eng. 2017, 126, 987–996.
8. Glück, J. et al. A Strontium- and Chlorine-Free Pyrotechnic Illuminant of High Color Purity. Angew Chem. Int. Ed. 2017, 56, 16507–16509.
9. Cao, W. et al. Access to Green Pyrotechnic Compositions via Constructing Coordination Polymers: A New Approach to the Application of 3,4-Dinitropyrazole. ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 28, 32084–32095.
10. Yang, J. et al. Alkaline and Earth Alkaline Energetic Materials Based on a Versatile and Multifunctional 1-Aminotetrazol-5-one Ligand. Inorg. Chem. 2018, 57, 24, 15105–15111.
11. Dettlaff, H. et al. Microscopic Studies and Application of a Stabilized Ceric Ammonium Nitrate Oxidizer in Environmentally Friendly Pyrotechnic Strobes. Inorg. Chem. 2022, 61, 26, 9930–9934.