Sensores baratos para detectar contaminación dentro de casa: qué miden y cuáles son sus limitaciones 

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¿Hay alguna forma de saber si el aire que respiramos en casa, en el supermercado o en las clases de nuestros hijos es saludable? La respuesta son los llamados sensores de bajo coste.

¿Qué contaminantes tenemos que medir?

En el mundo de los interiores estamos expuestos a infinidad de compuestos, tanto gaseosos como en partículas, que merman la calidad del aire. La fuente que los produce es fundamental para saber a qué nos enfrentamos. Así, no vamos a tener los mismos contaminantes dominantes en el aire de una casa que se calienta con una chimenea de leña, que en otra con calefacción eléctrica. Además, dentro de la misma casa, los contaminantes dominantes son distintos en la cocina, el baño o el salón.

Los contaminantes del aire que generalmente se considera que contribuyen a debilitar la calidad del aire interior son el dióxido de carbono (CO₂), monóxido de carbono (CO), formaldehído (HCHO), dióxido de nitrógeno (NO₂), dióxido de azufre (SO₂), compuestos orgánicos volátiles (VOC) y material particulado (PM2.5 y PM10, partículas con un diámetro menor de 2.5 y 10 micras, respectivamente).

Los sensores de bajo coste

Los detectores de humo y de CO son dos ejemplos de dispositivos con un coste muy asequible que nos permiten saber si la concentración de “humo” (partículas) o de CO es muy alta indicando que hay fuego, o que nuestra caldera u otros dispositivos de combustión no están funcionando adecuadamente. Esta es la idea de un sensor o equipo de bajo coste para medir la calidad del aire: un dispositivo que no es muy caro (entre 50-1 000 euros), que puede proporcionar una forma simple y rápida de identificar cuándo tenemos que tomar medidas para mejorar la calidad del aire interior, por ejemplo, abriendo la ventana.

Diferentes tecnologías disponibles

La tecnología en la que están basados depende principalmente de si el sensor es para contaminantes gaseosos o en fase particular.

Para gases, las tecnologías más utilizadas son:

Sensores electroquímicos. Se basan en la medida del cambio de corriente eléctrica o potencial que produce la presencia de una especie química al interaccionar con ellos. Ejemplos: NO₂, CO, concentración total de VOC (TVOC) y SO₂.

Sensores de óxido de metales semiconductores. Se basan en la variación de la resistencia eléctrica superficial que sufren los óxidos metálicos semiconductores (SnO₂, TiO₂, WO₃, por mencionar algunos) cuando la composición química de la atmósfera que los rodea es alterada. Ejemplos: NO₂, CO y SO₂.

Sensores de infrarrojo no dispersivo. Se basan en la medida de la absorción de luz infrarroja por parte del gas contaminante. Ejemplo: CO₂.

Sensores con detector de fotoionización. Se basan en la medida de la corriente producida en la ionización del contaminante a medir. Ejemplo: TVOC y HCHO.

La mayoría de los sensores de bajo coste para partículas se basan en métodos ópticos (dispersión láser) y pueden determinar la concentración de PM2.5, pero no hay actualmente sensores económicos que permitan medir adecuadamente la concentración de partículas más pequeñas (ultrafinas) como las que se producen cocinando, y subestiman la concentración de partículas PM10.

Cuáles son los más recomendables

Los sensores de óxido de metal semiconductor en general son más económicos, pero requieren ser calefactados y la fiabilidad de sus datos en general es peor.

Los principales problemas de los sensores electroquímicos es que suelen presentar muchos interferentes (sustancias distintas del contaminante a medir que también producen señal); limitado tiempo de uso (se degradan y pierden sensibilidad); requieren correcciones debido a cambios de temperatura y humedad relativa, y hay que calibrarlos frecuentemente.

No obstante, para muchos de los contaminantes relevantes para calidad del aire interior como NO₂ y CO son los recomendados por los expertos, pero hay que tener en cuenta que la precisión de estos sensores para las concentraciones relevantes para la salud es limitada.

Para TVOC y algunos VOC específicos como el formaldehido y benceno, los expertos no recomiendan ninguna tecnología en particular, y comentan que depende mucho de si queremos medir la concentración total o algún compuesto en particular, pero en general reconocen que los sensores que hay en el mercado se pueden utilizar para detectar fugas (por ejemplo, de gas) y tener una indicación de los niveles de estos compuestos.

Los sensores de infrarrojo no dispersivo son los recomendados para la medida del CO₂, y éstos se consideran bastante fiables para establecer los rangos de calidad de ventilación si se calibran por el usuario como recomiendan los fabricantes. Han sido usados ampliamente durante la pandemia, y hay una buena guía desarrollada por expertos.

Los sensores de bajo coste para partículas sólo funcionan adecuadamente para PM2.5; no miden bien PM10 o las partículas ultrafinas. Además, otro de los inconvenientes que presentan estos equipos es que en general son más caros que los que hay para contaminantes gaseosos.

No son perfectos

Los sensores de bajo coste son el método futuro para determinar la calidad del aire, y en ciertos casos (por ejemplo, CO₂), también el presente, para que un ciudadano puede saber si la calidad del aire que respira en interiores es o no saludable. Pero es importante resaltar que actualmente para muchos de los equipos que existen en el mercado no se conoce muy bien su fiabilidad y durabilidad. Además, dado que están diseñados para medir uno o varios contaminantes, estos monitores no brindan una representación completa de la calidad del aire interior, pues otros contaminantes pueden estar presentes, y el monitor no los detectará. Un ejemplo de esto sería un sensor de partículas que mediría las partículas que producimos cuando estamos limpiando el polvo, pero no nos alertaría de la presencia de otros contaminantes gaseosos, también dañinos, que podemos producir al utilizar productos de limpieza.

No obstante, personalmente recomendaría contar con un medidor de CO₂ para saber si la ventilación es adecuada (concentración de CO₂ por debajo de 700 ppm).

María Teresa Baeza Romero recibe fondos del MCIN/ AEI /10.13039/501100011033 Proyecto Ref PID2019-106468RB-I00 y TED2021-129921B-C21. Además, esta publicación es parte del proyecto de I+D+i TED2021-129921B-C21, financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033/ y por la “Unión Europea NextGenerationEU/PRTR”