Sofía González Correa, nueva Doctora por la UCLM con su tesis “Theoretical-experimental evaluation of the radiative impact of soot particle emissions from combustion processes.”

El impacto ambiental de las emisiones de partículas de hollín se ha evaluado tanto cuando están en forma de aerosoles atmosféricos como cuando se depositan en las superficies más sensibles, es decir, las de nieve. La primera evaluación se ha llevado a cabo mediante la identificación de las propiedades ópticas del hollín, como la sección óptica específica de absorción y el albedo de dispersión simple (experimentalmente en un banco de rodillos y con simulaciones utilizando el software OptiPar), que son los parámetros clave para determinar el forzamiento radiativo y el potencial de calentamiento global. 

El parámetro más importante que influye en las propiedades ópticas, es decir, el índice de refracción complejo, se ha determinado con el modelo de dispersión basado en la estructura interna de los aglomerados de hollín, que puede caracterizarse mediante distintas técnicas microscópicas y espectroscópicas. Se ha demostrado que, a medida que la estructura interna del hollín se aproxima a la del grafito (mayor grado de grafitización), aumentan tanto la parte real como la imaginaria del índice de refracción. 

También se ha evaluado la morfología externa y se ha relacionado con las propiedades ópticas de los aglomerados de hollín. Se han observado diferencias crecientes entre las partículas esféricas y los aglomerados a medida que aumentan la dimensión fractal y el tamaño del aglomerado. Esto demuestra la necesidad de describir tanto la morfología interna como la externa para simular el efecto óptico de los aglomerados de hollín, contrariamente a muchos modelos climáticos que sólo consideran las partículas esféricas. Sin embargo, es necesario mejorar la estimación de la capacidad de absorción derivada de la dispersión múltiple en los aglomerados de hollín cuando se aplica la aproximación Rayleigh-Debye-Gans, para evitar subestimaciones de la sección óptica específica de absorción en comparación con las partículas esféricas de hollín.

El efecto óptico del hollín depositado en la nieve también se ha evaluado experimentalmente en distintas condiciones, desde un experimento más controlado hasta un escenario más realista. Entre los factores que afectan al albedo de la nieve, se ha demostrado que la concentración de hollín es el que más contribuye. Este efecto también se ha validado con simulaciones realizadas con el software OptiPar. Tanto los resultados experimentales como los de modelado han demostrado que el aumento de la masa de hollín acumulada provoca reducciones no lineales significativas del albedo de la nieve. Al evaluar de forma más realista las emisiones de una carretera, debe tenerse en cuenta la orografía y la meterología, ya que los efectos de difusión y advección pueden modificar el transporte y la deposición de partículas. La deposición de partículas de hollín puede dar lugar a un aumento de las tasas de derretimiento y a los consiguientes efectos sobre los ciclos hidrológicos.