El Black Carbon, también conocido como carbono negro u hollín ese ese contaminante visible que emana de motores diésel o de la quema de biomasa en forma de humo negro y que tiene grandes repercusiones tanto en el cambio climático como en la salud pública.
A lo largo de este artículo analizamos qué es exactamente el carbono negro, de donde proviene, cómo nos afecta y por qué es importante monitorizarlo para analizar qué medidas se pueden adoptar con el fin de reducir su impacto de forma eficaz.
¿Qué es exactamente el Carbono Negro o Black Carbon (BC)?
De acuerdo a la definición proporcionada por la UNEP y la WMO, podemos definir el carbono negro como un aerosol o partícula sólida suspendida en el aire que se forma a través de la combustión incompleta de combustibles fósiles, madera y biomasa.
Todas las emisiones de partículas procedentes de una fuente de combustión se denominan, en términos generales «partículas en suspensión» (PM) y suelen clasificarse según su tamaño: menos de 10 micrómetros -PM10- o PM2,5 para aquellas de menos de 2,5 micrómetros (más información en nuestro artículo acerca de la Clasificación de las Partículas suspendidas en el Aire).
El black carbon no es una molécula específica ni siquiera un gas: es un término operativo que abarca múltiples compuestos dentro de la fracción sólida del PM 2.5 cuya propiedad más definitoria es su capacidad para absorber fuertemente la luz y convertir esa energía en calor.
Es precisamente esta capacidad calorífica lo que lo convierte en un potente agente del cambio climático.
¿Es lo mismo black carbon que hollín?
No. Aunque la confusión entre los términos “hollín” y “carbono negro” es habitual, existen diferencias respecto a su origen, composición y perfil de riesgos.
Si nos basamos en la teoría, si se produjera una quema completa de combustible, todo el carbono del mismo quedaría convertido en dióxido de carbono (CO2).
Pero en la práctica se ha demostrado que esta quema es ineficiente y que libera, junto con el CO2, una mezcla de gases y partículas que a menudo se denomina “hollín”.
El hollín (o Soot, en inglés) es un término generalista que se refiere a una mezcla compleja de partículas y gases que resulta como subproducto no deseado de la combustión incompleta.
Este hollín es una amalgama que contiene carbono negro como uno de sus componentes principales, pero también incluye carbono orgánico, cenizas, metales y compuestos orgánicos como los hidrocarburos aromáticos policíclicos.
Según el estudio de Bond et al. (2013), el black carbon o carbono negro es, por tanto, un término más específico que se refiere a la fracción del hollín que:
- Existe como un agregado de pequeñas esferas
- Es refractaria, con una temperatura de vaporización cercana a los 4000K
- Absorbe fuertemente la luz visible
- Es insoluble en agua y en los disolventes orgánicos comunes.
¿Qué efectos tiene el carbono negro en la salud y en el medio ambiente?
El carbono negro ejerce una doble influencia perjudicial sobre el planeta: por un lado, es un potente agente de calentamiento climático y, al mismo tiempo, un grave riesgo para la salud pública.
Impacto climático del black carbon
El carbono negro pertenece a un grupo de sustancias conocidas como Contaminantes Climáticos de Vida Corta (SLCP, por sus siglas en inglés).
Estos contaminantes climáticos de corta duración incluyen el carbono negro (BC), el metano (CH4), el ozono troposférico (O3) y los hidrofluorocarbonos (HCF), y son considerados los principales contribuyentes del calentamiento global antropogénico después del dióxido de carbono (CO2).
De acuerdo con el CCAC, los SLCP son responsables de hasta el 45% del calentamiento global actual.
Fuente: FAQ 6.1 Figure 1 in IPCC, 2021: Chapter 6. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change
En lugar de permanecer durante años o siglos como otros gases de efecto invernadero (el CO2 puede durar entre cientos y miles de años, mientras que el CH4 permanece alrededor de una década), el carbono negro se deposita rápidamente fuera de la atmósfera a través de la lluvia o por gravedad, permaneciendo en el aire solo entre 4 y 12 días.
Tabla comparativa entre los efectos del BC y el CO2 en el calentamiento global
| Característica | Carbono Negro (BC) | Dióxido de Carbono (CO2) |
| Tipo de Contaminante | Aerosol (partícula sólida) | Gas de Efecto Invernadero |
| Vida Atmosférica | Días a semanas (4-12 días) | Cientos a miles de años |
| Potencial de Calentamiento (GWP a 20 años) | ~1,500 | 1 |
| Potencial de Calentamiento (GWP a 100 años) | ~460 | 1 |
| Mecanismo de Calentamiento Primario | Absorción de luz solar en la atmósfera y superficies | Atrapamiento de radiación infrarroja (calor) emitida por la Tierra |
| Impacto Geográfico | Altamente regional y concentrado cerca de las fuentes | Globalmente bien mezclado |
| Beneficios de la Mitigación | Rápidos (días a años) | Lentos (décadas a siglos) |
En resumen, ¿cómo contribuye el Black Carbon al calentamiento global?
- Forzamiento Radiativo Directo: cuando las partículas de carbono negro están suspendidas en la atmósfera, absorben la energía de la luz solar y la liberan en forma de calor, calentando el aire circundante y las superficies en las regiones donde se concentra.
- Reducción del Albedo: al depositarse sobre superficies naturalmente blancas y brillantes como el hielo o la nieve las oscurece, disminuyendo el albedo (capacidad de reflejar la luz solar de vuelta al espacio) y provocando un cambio en la temperatura global que afecta directamente al deshielo acelerado de la criosfera.
- Perturbación del ciclo hidrológico: el carbono negro interactúa con las nubes, alterando su formación, vida útil y reflectividad. Estas interacciones perturban los patrones de precipitación regionales, pudiendo afectar a patrones climáticos tan importantes como los monzones, esenciales para la agricultura y medios de vida en Asia y África.
- Daños en la vegetación: cuando se depositan en las hojas de las plantas, calientan la superficie y dañan las células, inhibiendo la captura de CO2 a través de la fotosíntesis.
- Aparición de “nubes marrones”: en las zonas con alta radiación solar, es uno de los principales factores que contribuyen a las llamadas “nubes marrones” que cubren grandes regiones, como por ejemplo, en Asia.
Efectos del Black Carbon en la salud
Más allá de su impacto climático, el carbono negro es un grave contaminante del aire con importantes consecuencias para la salud humana.
Al ser un componente principal del material particulado fino o PM 2.5 -cuyo diámetro aerodinámico es inferior a 2.5 micrómetros- elude las defensas naturales del sistema respiratorio y penetra profundamente en los alveolos pulmonares, desde donde pueden pasar al torrente sanguíneo y distribuirse por todo el cuerpo.
Las cifras sugieren que cada año fallecen en torno a 4 millones de personas a causa de la exposición prolongada a este tipo de partículas finas.
Este impacto sanitario es geográficamente desigual. Las poblaciones que viven cerca de grandes focos de emisión, como carreteras con mucho tráfico o zonas industriales sufren una exposición mucho mayor.
Sin embargo, el problema más grave a nivel individual se da en los países en desarrollo, donde la contaminación del aire intradomiciliario es causada por el uso de combustibles sólidos (madera, carbón, estiércol) en estufas ineficientes.
En resumen, ¿cuáles son los impactos del carbono negro en la salud?
- Accidentes cerebrovasculares.
- Ataques cardíacos.
- Enfermedades respiratorias crónicas como bronquitis, asma agravada y otros síntomas cardiorrespiratorios.
- Cáncer de pulmón.
- Muertes prematuras en adultos con enfermedades cardíacas y pulmonares.
- Muertes prematuras en bebés y niños por infecciones en las vías respiratorias inferiores (neumonía).
- Problemas en el desarrollo cognitivo infantil.
¿Cuáles son las principales fuentes de emisiones del Carbono Negro?
Resulta imprescindible identificar con precisión las fuentes de emisión de carbono negro para diseñar estrategias de mitigación efectivas.
Estas fuentes varían significativamente según el sector económico y la región geográfica, reflejando diferentes niveles de desarrollo tecnológico, prácticas culturales y marcos regulatorios.
Clasificación de las emisiones de carbono negro por su origen
Los principales focos emisores están relacionados con la combustión incompleta y pueden ser tanto fuentes antropogénicas como fuentes naturales.
Las fuentes antropogénicas de Black Carbon son el resultado de la actividad humana y abarcan una amplia gama de procesos de combustión, como:
- Quema de combustibles fósiles para el transporte como diésel o carbón.
- Uso de combustibles sólidos y biocombustibles (madera, estiércol y residuos agrícolas) para usos residenciales e industriales.
- Quema abierta de biomasa a gran escala, relacionada con la quema de residuos agrícolas y silvicultura.
La principal fuente natural de carbono negro son los incendios forestales. Aunque son un fenómeno natural, su frecuencia e intensidad están aumentando en muchas partes del mundo debido al cambio climático, lo que a su vez incrementa las emisiones de BC a la atmósfera, generando un peligroso ciclo de retroalimentación.
Fuentes de emisiones de Black Carbon por sectores
A nivel mundial, las emisiones antropogénicas de carbono negro se distribuyen en varios sectores clave.
Fuente: Tackling Black Carbon: How to Unlock Fast Climate and Clean Air Benefits
Sector residencial (energía doméstica)
Es con diferencia el mayor contribuyente a nivel global, responsable aproximadamente de un 35% de las emisiones de Black Carbon en el año 2022 de acuerdo al informe emitido por el Carbon Containment Lab.
La fuente principal es el uso de combustibles sólidos (madera, carbón, residuos agrícolas, estiércol) y queroseno en estufas, hornos y lámparas ineficientes para cocinar, calentar los hogares e iluminar, una práctica común para miles de millones de personas en países en desarrollo.
Transporte
Es la segunda fuente antropogénica más importante, representando aproximadamente el 15% de las emisiones globales. El principal emisor dentro de este sector son los motores diésel, ya que suele tratarse de un proceso de combustión incompleta por naturaleza.
Esto incluye vehículos pesados (camiones, autobuses), maquinaria agrícola y de construcción, locomotoras y, de forma muy significativa, el transporte marítimo que utiliza fuelóleo pesado, un combustible particularmente contaminante.
Las emisiones del transporte marítimo son especialmente preocupantes en el Ártico, donde el BC depositado tiene un efecto de calentamiento amplificado.
Industria y producción de energía
Estos dos sectores juntos contribuyen, aproximadamente, con el 23% de las emisiones globales de carbono negro. Las fuentes más críticas son industrias que dependen de procesos de combustión a alta temperatura que a menudo cuentan con tecnologías anticuadas.
Este es el caso de los hornos de coque, esenciales para la producción de acero, cuyos modelos más antiguos llamados hornos “colmena” son conocidos por sus densas emisiones de BC durante los ciclos de carga, coquización y descarga.
Las instalaciones que queman carbón o fuelóleo pesado pera generar vapor o electricidad también son fuentes importantes, aunque en los países desarrollados suelen estar equipadas con tecnologías de control de partículas más avanzadas.
Además, en muchos países de Asia y América Latina, la producción de ladrillos se realiza en hornos artesanales o tradicionales que son altamente ineficientes y queman combustibles muy contaminantes como el carbón de baja calidad, biomasa e incluso residuos plásticos o neumáticos, liberando enormes cantidades de humo negro.
Incendios forestales y quema de biomasa a cielo abierto
Los incendios forestales son una fuente masiva de carbono negro, debido a que la combustión en un incendio es inherentemente ineficiente y dominada en gran parte por la fase de rescoldo, que es la que produce hollín.
En este sector hay que contar con prácticas agrícolas como la quema de rastrojos y residuos de cosechas para limpiar los campo o la quema de bosques para la deforestación y la conversión de tierras.
¿Por qué es importante monitorizar y controlar el carbono negro?
Monitorizar el carbono negro es fundamental por varias razones estratégicas que van más allá de realizar una medida de la contaminación.
Al ser un contaminante climático climático de vida corta (SLCP) que, a diferencia del CO2 que permanece en la atmósfera durante siglos éste solo dura días o semanas, la reducción de las emisiones de BC tiene un efecto casi inmediato en la disminución del ritmo del calentamiento global.
Además, el carbono negro es un trazador casi exclusivo de la combustión incompleta de combustibles fósiles y biomasa, monitorizar las concentraciones de carbono negro permite conocer, casi a ciencia cierta, si su origen procede de:
- Motores diésel, especialmente en el tráfico urbano
- Quema de madera y biomasa para calefacción residencial
- Incendios forestales y quemas agrícolas
- Actividades industriales con tecnologías obsoletas o sin sistemas de control de emisiones.
De esta forma, monitorear el carbono negro nos permite identificar las fuentes de emisión y verificar las medidas de mitigación climática a corto plazo.
A nivel Europeo, la importancia de medir y controlar el Black Carbon ha sido reconocida a nivel legislativo a través de la nueva Directiva de Calidad del Aire Europea, adoptada en abril del 2024 y que obliga por primera vez a los Estados miembros a medir el carbono negro en “supersitios” de control.
Conclusión: el Black Carbon como objetivo a corto plazo para mejorar la salud y el clima
Este contaminante, procedente en su mayor parte del transporte, la industria o la energía doméstica y que es el resultado de la combustión incompleta de combustibles fósiles o biomasa, forma parte de la fracción sólida de lo que conocemos como Material Particulado fino o partículas PM 2.5.
Numerosas investigaciones han determinado los efectos perjudiciales que tiene tanto para la salud de la población como a nivel medioambiental, ya que es considerado un contaminante climático de vida corta o SLCP, con un alto impacto en el cambio climático.
Pero si existe una parte positiva en todo esto es precisamente la inmediatez de sus efectos. Por ello, su reducción y control se ha convertido en un objetivo a corto plazo tanto en Europa, con la monitorización del carbono negro en los Supersites de control, como a nivel mundial.
Fuentes y Referencias:
https://iris.who.int/bitstream/handle/10665/352615/9789289002653-eng.pdf?sequence=1
https://www.epa.gov/sites/default/files/2013-12/documents/black-carbon-fact-sheet_0.pdf
https://es.wikipedia.org/wiki/Carbono_negro
https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/chapter/chapter-6/
https://www.unep.org/news-and-stories/speech/short-lived-climate-pollutants-fast-climate-action
https://theicct.org/sites/default/files/BC_policy-relevant_summary_Final.pdf
https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/faqs/IPCC_AR6_WGI_FAQ_Chapter_06.pdf
https://www.undrr.org/understanding-disaster-risk/terminology/hips/en0104
https://www.ccacoalition.org/es/short-lived-climate-pollutants/black-carbon
