Fraunhofer IWS colabora en el desarrollo de nuevos trajes de protección para bomberos

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) se consideran perjudiciales para la salud, especialmente como carcinógenos potenciales^[1]. Por ejemplo, estos compuestos moleculares de átomos de carbono e hidrógeno pueden aparecer en incendios domésticos cuando arden colchones, cortinas, vigas de madera, plástico u otros objetos fabricados con materiales orgánicos. Para proteger mejor a los bomberos de estos riesgos, el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Materiales y Rayos IWS de Dresde, junto con socios de la industria, ha sentado las bases para desarrollar novedosos trajes de protección antiPAK. El Ministerio Federal de Educación e Investigación alemán (BMBF) financia el proyecto con 1,24 millones de euros hasta diciembre de 2023 dentro del programa ‘Investigación para la seguridad civil’.

Socios del proyecto ‘3D-PAKtex’

• Fraunhofer IWS aporta su experiencia en la selección de materiales de filtración y análisis.
• Norafin Industries, de Mildenau, produce textiles técnicos.
• Hubert Schmitz (S-GARD), de Heinsberg, fabrica ropa de protección para bomberos.
• JLM Innovation, de Tubinga, se dedica a la tecnología de sensores en textiles inteligentes
• ATS Elektronik desarrolló el software necesario en Wunstorf (Alemania)

Los socios del proyecto ‘3D-PAKtex’ se fijaron el objetivo de proteger mejor a los bomberos de los riesgos que plantean las toxinas HAP desarrollando nuevos tipos de trajes de protección. Foto: Veritas Medien GmbH/Blaulichtkanal.

“En un solo trabajo, pueden ser sólo unos pocos microgramos de HAP los que llegan a la piel a través de las aberturas del traje de protección”, explica Felix Spranger, director de Grupo de Filtración de Gases y Partículas de Fraunhofer IWS. “El aspecto traicionero de los HAP es que pueden seguir acumulándose en el cuerpo de los bomberos durante toda su vida laboral”. Estudios realizados en Alemania y EE. UU.^[2] han demostrado una mayor incidencia del cáncer en este grupo ocupacional. “Por lo tanto, era importante encontrar soluciones que incorporaran nuevos enfoques tecnológicos, como los textiles inteligentes". Con este fin, Fraunhofer IWS unió fuerzas con otros cuatro socios en 2020 para formar el proyecto ‘3D-Funktionsvliesstoffe mit integrierter Gassensorik für die Schutzbekleidung von Einsatzkräften’ (3D-PAKtex, No tejidos funcionales 3D con tecnología de sensor de gas integrado para la ropa de protección del personal de emergencias). Para proteger en el futuro a los bomberos de los HAP nocivos de los gases de combustión y los remolinos de hollín de las casas en llamas, los socios colaboradores persiguieron un concepto doble: por un lado, se centraron en el desarrollo de nuevos filtros basados en vellón y, por otro, en un concepto de sensor para supervisar su funcionalidad.

Además, JLM Innovation, otro socio del proyecto, equipó los nuevos polares filtrantes con sensores de control específicamente diseñados y basados en la espectroscopia de fluorescencia. Estos miniespectrómetros emiten luz ultravioleta de una longitud de onda definida con precisión. Cuando estos rayos UV inciden sobre los HAP, las moléculas anulares absorben primero su energía y devuelven después otros rayos UV con una longitud de onda ligeramente distinta. Los sensores miden la luz devuelta: cuanto más intensa, mayor es la concentración de HAP en el vellón. Una unidad de control electrónica en el bolsillo del pecho del bombero evalúa estos datos y los envía a un teléfono inteligente a través de Bluetooth. ATS Elektronik se encargó del desarrollo y la implementación del software correspondiente. Permite a los rescatadores ver en tiempo real cómo se están llenando sus filtros de HAP y cuándo es necesario sustituirlos.

En las pruebas de laboratorio, los nuevos filtros de carbón activado no tejido han reducido significativamente la carga de HAP de los gases de combustión. A continuación se realizaron simulaciones prácticas en contenedores contra incendios: probadores experimentados se pusieron los prototipos de trajes y prendieron fuego a colchones, neumáticos de goma y otros objetos de prueba en un contenedor blindado para probar la nueva ropa de protección en distintos escenarios de incendio.

"Evaluaremos a fondo estos resultados y seguiremos vigilando el mercado para tomar una decisión fundada sobre una posible producción en serie", anunció Jonas Kuschnir, de S-GARD. El nuevo enfoque de protección contra los HAP conlleva ciertos costes adicionales, pero los resultados del proyecto fueron prometedores.

Durante el proyecto, además de analizar los residuos de la ropa, se midieron en paralelo las temperaturas de las capas de humo y las concentraciones de HAP emitidas en el contenedor de fuego. Foto: Veritas Medien GmbH/Blaulichtkanal.

Sea cual sea el resultado de esta decisión, ‘3D-PAKtex’ ha supuesto, en cualquier caso, una considerable ganancia de conocimientos para los socios colaboradores. El tema también seguirá ocupando a Fraunhofer IWS. Felix Spranger: “Todavía vemos algunos enfoques, por ejemplo, para seguir mejorando los sensores y las interfaces de la nueva tecnología de protección. Por los comentarios recibidos, sabemos que los socios de la industria siguen percibiendo un gran potencial en este tipo de textiles inteligentes, incluso más allá de la ropa de protección contra incendios”.

Esto coincide también con las conclusiones de observadores internacionales. Por ejemplo, los analistas de la empresa británica de estudios de mercado IDTechEx prevén que el mercado de los textiles mejorados electrónicamente o inteligentes crezca hasta alcanzar el equivalente a unos 713 millones de euros en 2033^[3], con unas tasas de crecimiento anual medias del 3,8%.

Hidrocarburos aromáticos policíclicos

Los HAP entran en el organismo a través de la piel y se depositan en el tejido graso. Dado que los sistemas de defensa humanos desconocen los compuestos de carbono en forma de anillo, el organismo no descompone estos contaminantes, sino que se acumulan y concentran. Esto aumenta el riesgo de carcinoma con el paso de los años. Según estudios de la ‘Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung’ (DGUV)^[4], este riesgo es limitado si la ropa de protección se lleva correctamente. Sin embargo, pequeños descuidos pueden dar lugar a exposiciones problemáticas cuando los bomberos están de servicio durante décadas.

[1] Umweltbundesamt:»Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)«, Stand August 2021

(https://www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/persistente-organische-schadstoffe-pop/polycyclische-aromatische-kohlenwasserstoffe-pak).

[2] Fire Fighters, Combustion Products, and Urothelial Cancer: Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B: Vol 11, No 1 (https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10937400701600396) und Risk assessment of soils identified on firefighter turnout gear: Journal of Occupational and Environmental Hygiene: Vol 13, No 9 (https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/15459624.2016.1165823).

[3] Dr. Matthew Dyson und Dr. Tess Skyrme:»Märkte für E-Textilien und intelligente Kleidung 2023–2033: Technologien, Akteure und Anwendungen«, IDTechEx, Stand: März 2023 (https://www.idtechex.com/en/research-report/e-textiles-and-smart-clothing-markets-2023-2033-technologies-players-and-applications/925).

[4] DGUV:»Krebsrisiko im Feuerwehrdienst – Biomonitoring von Feuerwehreinsatzkräften bei Realbränden«, Stand: 2020 (https://www.dguv.de/ifa/forschung/projektverzeichnis/ff-fp0414.jsp).