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El aluminio es un elemento químico de símbolo Al. Tiene trece protones en su núcleo, de ahí su pertenencia al grupo número 13 de la tabla periódica de los elementos. Es un metal pobre, también llamado metaloide, ya que tiene propiedades metálicas y no metálicas.
Como cuerpo simple, el aluminio es un metal blanco-plateado de baja densidad, lo que lo hace muy ligero. Es muy dúctil y maleable. Además, es uno de los elementos más abundantes en la Tierra, representando aproximadamente el 8% de la masa de los materiales de la superficie sólida del planeta. Sin embargo, debido a sus propiedades altamente reactivas, es raro verlo en su forma pura. De hecho, expuesto al aire, rápidamente se cubre con una capa de óxido de aluminio Al2O3. Incluso en condiciones desfavorables, como en presencia de agua o ácido, esta gruesa capa permanece estable y protege contra la corrosión.
Por otra parte, debido a su alta reactividad, el aluminio es un catalizador y un aditivo valioso en la industria química. Mejora las propiedades físicas y acelera las reacciones químicas de los materiales con los que se combina. Aunque está presente en la naturaleza y puede ser absorbido por los organismos vivos, no se considera un oligoelemento. De hecho, no se ha demostrado que sea esencial para la vida o la salud de los seres vivos. En estado natural, el aluminio se combina con más de 270 minerales diferentes, entre los más conocidos están la bauxita (el principal mineral), la nefelina, la leucita, la andalucita, la silimanita y la moscovita. La bauxita es el principal mineral, en forma de óxido hidratado, de donde se extrae la alúmina. En 2010, se extrajeron 211 millones de toneladas de bauxita en el mundo. Australia, China, Brasil, India y Guinea forman parte de los países productores con una tasa de extracción respectiva de 33,2%, 19%, 15,2%, 8,5% y 8,2%. Al final de ese mismo año, se estimó que Guinea poseía aproximadamente 28 mil millones de toneladas de bauxita, es decir, más de un cuarto de las reservas mundiales.
Los siguientes eventos trazan la historia del aluminio que condujo a desarrollos futuros en su producción y sus diversos usos.
Entre 1941 y 1959, Francia acuñó monedas de aluminio en varias denominaciones, incluyendo 50 c, 1 F, 2 F y 5 F.
Hacia finales de los años 1970, la producción mundial de aluminio disminuyó. Productores como Canadá, Australia y Rusia entraron en el mercado, generando competencia. Los principales productores de aluminio perdieron su poder de control sobre los precios del mercado. El precio del aluminio comenzó a bajar progresivamente.
El aluminio es un metal con propiedades físicas y químicas notables que lo hacen indispensable en numerosos campos.
Los productos de aluminio tienen naturalmente un color gris plateado. Esto se debe en parte a la capa de óxido de aluminio que se forma en la superficie del metal en presencia de aire. Esta fina capa, de un espesor de 5 a 10 nanómetros, protege al aluminio contra diversas formas de corrosión (exfoliante, galvánica, corrosión bajo tensión, filiforme, etc.). Por cierto, es posible reforzar esta resistencia a la corrosión o aumentar artificialmente el espesor de la capa de óxido gracias a tratamientos de superficie como la anodización o el termolacado. La anodización también permite dar un tono coloreado al aluminio.
Por otra parte, el aluminio puro es el segundo metal más maleable y el sexto metal más dúctil. Su densidad de aproximadamente 2,7 g/cm³ lo convierte en un metal relativamente ligero en comparación con el acero (aproximadamente 7,8 g/cm³) o el cobre (aproximadamente 8,9 g/cm³). Las aleaciones de aluminio también son fáciles de mecanizar y moldear, lo que las hace adecuadas para los procesos de forja y fundición.
El aluminio es un excelente conductor de electricidad y calor. También es un buen aislante eléctrico cuando está recubierto con una capa de óxido de aluminio, que lo protege contra la corrosión. Además, el aluminio es paramagnético, lo que significa que no es magnético en estado natural. Sin embargo, puede ser magnetizado temporalmente cuando se somete a un campo magnético externo. El aluminio se vuelve translúcido a los rayos ultravioleta extremos cuando es bombardeado por un láser de electrones libres. Gracias a su transparencia a los neutrones, emite una forma de radiación electromagnética.
Disuelto en solución, el aluminio se encuentra en forma de iones Al3+. Se producen por la reacción del aluminio con ácidos. En caliente, reacciona rápidamente con el oxígeno presente en el aire para formar una fina capa de óxido de aluminio Al2O3, (conocido como alúmina). Cuando el aluminio entra en contacto con una solución acuosa de hidróxido de sodio (sosa), sufre una reacción exotérmica para producir aluminato de sodio e hidrógeno gaseoso, según la ecuación química:
2Al + 2(Na+, OH−) + 6H2O ⟶ 2(Na+, Al(OH)4−) + 3H2.
Los hidróxidos de aluminio se obtienen precipitando una solución que contiene cationes Al3+ con una base como el hidróxido de sodio (NaOH) o el amoníaco (NH3). Según las condiciones de precipitación, se forman diferentes fases cristalográficas como la gibbsita, la boehmita y la bayerita. El aluminio también se utiliza como un fuerte reductor en procesos como la aluminotermia, en la que el aluminio se utiliza para reducir los óxidos metálicos a metal. Además, a menudo se prefiere al magnesio en pirotecnia en los fuegos artificiales, ya que es más barato y produce efectos más espectaculares.
El aluminio posee 22 isótopos conocidos, que van de 21 a 42 en número de masa, así como cuatro isómeros nucleares. Sin embargo, solo el isótopo 27Al es estable (no sufre desintegración radiactiva natural) haciendo del aluminio un elemento monoisotópico. Representa la mayoría de todo el aluminio natural, con una vida útil muy larga (se estima una vida media de aproximadamente 7,17×105 años [2]). Por lo tanto, el aluminio también se considera un elemento mononucleídico. Su masa atómica es de 26,9815386(8) u.
Sin embargo, existe un radioisótopo, el 26Al, producido por la espalación en la atmósfera, en cantidades mínimas en la naturaleza. Este isótopo radiactivo es útil en geomorfología y paleosismología. Antiguamente presente en aproximadamente un 10% en una nebulosa que creó el Sistema Solar, su proporción se determinó analizando muestras de meteoritos muy antiguos. El isótopo se desintegra en magnesio 26 y tiene una vida media de aproximadamente 0,717 Ma. Permite entre otras cosas:
Los otros isótopos tienen vidas medias inferiores a 7 min y la mayoría de las vidas medias son inferiores a un segundo.
En 1999, la Astdr (Agencia para Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades) publicó un informe que estima la cantidad de aluminio presente en el cuerpo humano de un sujeto contemporáneo de países industrializados en aproximadamente 30 a 50 mg. Según este informe, el aluminio se distribuye en el organismo de la siguiente manera:
Sin embargo, una fuente más reciente ha informado de la presencia de aluminio en los tejidos del cuerpo, a razón de 50% en los pulmones, 25% en los tejidos blandos y 25% en los huesos.
Según la enciclopedia Römpp Lexikon Chemie de 2013, el organismo humano contiene de 50 a 150 mg de aluminio. Es importante señalar que la cantidad de aluminio consumida por cada individuo varía según el estado de sus riñones, su edad y su genética. Se han realizado pruebas en hombres y otros mamíferos con la misma dosis estandarizada ingerida. Los resultados han mostrado que la concentración de aluminio en el plasma sanguíneo puede variar del simple al triple según el sujeto estudiado.
Requiere el uso de un isótopo radiactivo de aluminio, el 26Al. Los resultados muestran que el 99% del aluminio sanguíneo se encuentra en la fracción plasmática 24 horas después de la inyección. Con el tiempo, una parte del aluminio se une a los eritrocitos (glóbulos rojos) hasta un 14% del nivel total de aluminio en la sangre. El estudio también revela que el aluminio se une principalmente a dos tipos de proteínas en el plasma sanguíneo: la transferrina (80%) y la albúmina (10%). Las proteínas de bajo peso molecular (LMW) transportan el 10% restante en la sangre. El aluminio unido a la transferrina se deposita principalmente en el bazo y el hígado, el unido a LMW se fija esencialmente en los huesos.
Cada día, los seres humanos ingieren entre 10 y 40 mg de aluminio. Normalmente, entre el 99% y el 99,9% de este aluminio se elimina en las heces sin ser absorbido en el tracto gastrointestinal. Sin embargo, la solubilidad del compuesto químico, el pH del bolo alimenticio y la presencia de agentes complejantes quelantes pueden influir en esta tasa. Por ejemplo, el ácido cítrico presente en el zumo de limón aumenta la absorción de aluminio del 2% al 3%.
De media, entre 1‰ y 3‰ del aluminio procedente de la alimentación y del agua potable se absorbe en el tracto gastrointestinal. Sin embargo, en los individuos que sufren de enfermedad celíaca o tienen una permeabilidad intestinal anormal, esta cantidad puede ser mayor.
En el caso de una persona con buena salud, aproximadamente el 83% del aluminio absorbido se elimina progresivamente, principalmente por los riñones. Si estos órganos funcionan correctamente, pueden evacuar de 3 a 20 µg de aluminio por litro de orina. El uso de quelantes como el EDTA o la deferoxamina también puede acelerar esta eliminación.
La vida media corresponde al tiempo necesario para que la cantidad de aluminio disminuya a la mitad en el organismo. Varía según la dosis, la duración de exposición al aluminio y la redistribución de este elemento desde los órganos que lo han almacenado.
La vida media del aluminio se divide en tres fases. Primero, la mitad del aluminio en el organismo se elimina en solo unas pocas horas. Luego, el 50% de lo que queda se evacua en unas pocas semanas. Finalmente, generalmente hay que esperar más de un año para eliminar la mitad de lo que queda después de la segunda fase.
La detección de aluminio en los huesos puede realizarse mediante el uso del colorante azurina solocromo. Las personas que toman regularmente medicamentos antiácidos alumínicos o sufren de una permeabilidad intestinal anormal, como la enfermedad celíaca, pueden presentar un nivel elevado de aluminio en los huesos.
La encefalopatía alumínica, que es una enfermedad relacionada con la osteomalacia en pacientes que sufren de insuficiencia renal crónica, ha casi desaparecido después de la eliminación del aluminio del dializado. Sin embargo, puede unirse a la hidroxiapatita de los huesos incluso después de su eliminación del organismo.
Los estudios han mostrado que el aluminio y el hierro están presentes en los mismos tejidos y órganos en el caso de la hemocromatosis y la anemia falciforme. Sin embargo, no está claro si esta co-localización juega un papel en la patogénesis de estas dos enfermedades o si es simplemente una coincidencia.
Por cierto, durante intervenciones quirúrgicas para reemplazar la cadera o la rodilla, puede producirse la corrosión de los implantes protésicos de titanio grado V, que contiene aluminio y vanadio.
Se han realizado estudios sobre la presencia de aluminio en el cerebro en diferentes países, especialmente en Estados Unidos, Australia y Francia. Las pruebas se realizaron en animales de laboratorio. Los resultados mostraron que el aluminio marcado por radiactividad es visible en su cerebro quince días después de haber ingerido una cantidad de aluminio equivalente a la que una persona podría absorber bebiendo un solo vaso de agua tratada con alumbre.
El aluminio no permanece mucho tiempo en la sangre, con una vida media de aproximadamente 8 h. Sin embargo, si los riñones no funcionan correctamente, puede producirse una acumulación peligrosa de aluminio en el cuerpo. Particularmente en el cerebro y los huesos, como es el caso en personas que sufren de insuficiencia renal y requieren diálisis.
La biodisponibilidad del aluminio (capacidad para ser absorbido por el organismo) y su tasa de absorción intestinal dependen de varios factores.
El aluminio existe en diferentes formas (metal, polvo, nanopartículas, vapor, mineral, etc.). Cada una de ellas posee una biodisponibilidad distinta.
El pH mide la acidez o alcalinidad de una solución. Tiene una influencia en la biodisponibilidad y la tasa de absorción intestinal del aluminio. Por ejemplo, el aluminio es más soluble en ambientes ácidos como el estómago, lo que facilita su disolución y asimilación. Si el agua de una bebida tiene un pH ligeramente ácido, entonces el aluminio que contiene será fácilmente absorbido por el organismo. De hecho, la tasa de aluminio libre en una solución de hidróxido de aluminio varía significativamente según el pH de la solución. Para el agua de bebida, la tasa de aluminio disponible es mil veces más alta a pH 4,2 que a un pH ligeramente alcalino de 7,4.
La absorción de aluminio por vía oral es un fenómeno común que puede ocurrir cuando se ingieren alimentos o bebidas contaminadas. En Alemania, por ejemplo, en los años 1980, el cacao y los productos a base de cacao contenían 33 µg/g de aluminio, mientras que las hojas de té negro tenían un contenido de 899 µg/g y el de las especias 145 µg/g. Estos alimentos comúnmente consumidos en el mercado alemán han mostrado un aumento general de la contaminación, siguiendo el orden siguiente: bebidas > alimentos de origen animal > alimentos de origen vegetal. Las tasas observadas se consideran seguras para las personas con buena salud. Sin embargo, existe un riesgo de exposición al aluminio a través de los cubiertos, los envases y los contenedores, así como por inhalación o absorción a través de la piel.
Los quelantes son compuestos que tienen la capacidad de unirse a iones metálicos como el aluminio para hacerlos menos biodisponibles.
De hecho, unos investigadores realizaron un estudio en España a principios de los años 2000 para determinar la cantidad de aluminio presente en diferentes tipos de bebidas. Los resultados mostraron una variación considerable de los niveles de aluminio:
El envasado de los productos es un factor importante para la presencia de aluminio en la alimentación. Se constata un contenido más elevado de aluminio en las latas metálicas en comparación con las botellas de vidrio. En España, los investigadores extrapolaron los datos de consumo medio de bebidas para estimar que la ingesta alimentaria diaria de aluminio para una persona era de aproximadamente 156 µg por día.
Un estudio examinó la lixiviación del aluminio desde una cazuela de aluminio durante la cocción de col roja. Se añadieron diferentes alimentos ácidos, como el zumo de limón (pH 2,6), el vinagre de vino y el vinagre de sidra de manzana. Los resultados mostraron que incluso una baja acidez aumenta la liberación del aluminio. De hecho, el contenido de aluminio de la col roja aumentó significativamente:
Estos resultados explican por qué la absorción intestinal del aluminio es más elevada al principio del duodeno (parte más ácida en comparación con el resto del intestino).
La Food and Drug Administration (FDA) evaluó que la ingesta media de aluminio para un individuo se sitúa entre 2 y 14 mg por día a principios del siglo XXI. Sin embargo, estas cifras varían en función de la edad, el sexo y la dieta de cada uno.
Las bebidas y los alimentos son las principales fuentes de exposición al aluminio, que tiene numerosas aplicaciones en la industria alimentaria. Se usa comúnmente como antiaglomerante para evitar la formación de grumos en alimentos como la sal, el cacao en polvo o la leche en polvo. También se utiliza como:
Cabe señalar que los quesos fundidos precortados vendidos en envases individuales contienen una cantidad significativa de aluminio. En Estados Unidos y Canadá, está autorizado tener hasta 50 mg de aluminio por rebanada.
Además, los compuestos de aluminio como el cloruro de aluminio o el sulfato de aluminio se emplean comúnmente como aditivos alimentarios. Sirven para dar color a las patatas fritas de maíz, las mermeladas, los pasteles, los dulces y los helados.
Fuera de la alimentación, el aluminio también está presente en ciertos productos como cosméticos, medicamentos y vacunas. Las cremas solares y los desodorantes a base de alumbre son ejemplos de productos cosméticos que contienen aluminio que puede ser absorbido por la piel. Además, algunas vacunas inyectables contienen adyuvantes vacunales alumínicos.
Los empleados de la industria del aluminio, en particular aquellos que trabajan en fundiciones o en empresas de impresión y automoción, están expuestos diariamente al aluminio.
Según la Afssa, la cantidad de aluminio procedente del agua potable es probablemente inferior al 5% en comparación con otras fuentes alimentarias. La cantidad máxima de aluminio autorizada en las aguas utilizadas para los tratamientos de diálisis es de 30 µg/l, conforme a las normas de la farmacopea europea y francesa. Este límite tiene como objetivo proteger la salud de los pacientes.
A continuación, encontrará los diferentes niveles de exposición al aluminio en los alimentos a través de varias naciones.
Según un estudio, el consumo medio de aluminio de un ciudadano equivale a aproximadamente el 50% de la ingesta semanal tolerable (IST). Esta última está fijada en 1 mg/kg de peso corporal/semana para una persona con buena salud por la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA). Los lactantes y los niños pequeños, en particular aquellos que no son exclusivamente amamantados o que siguen una dieta rica en soja, sin lactosa o hipoalergénica, pueden superar ligeramente esta IST. Los adolescentes (11-14 años) también han sido identificados como con niveles elevados de aluminio.
La adición de aluminio procedente de productos cosméticos y farmacéuticos, así como de materiales de contacto alimentario no recubiertos, también conlleva una superación significativa de la IST fijada por la EFSA, incluso en adultos. Los autores del estudio afirman que estos resultados son representativos de los consumidores en Europa y en el mundo. Subrayan que es esencial reducir la exposición global de la población al aluminio para evitar superar regularmente la ingesta tolerable a lo largo de toda la vida.
En los años 1990, en Estados Unidos, la FDA (Food and Drug Administration) Total Diet Study mostró que el consumo diario de aluminio era de:
La principal fuente de aluminio se encontraba en los alimentos preparados con aditivos alimentarios que contienen aluminio, especialmente los productos de cereales y los quesos fundidos. Siempre a principios de los años 1990, según Greger, entre 1 a 10 mg/día del aporte de aluminio vendría de alimentos frescos no procesados como frutas, verduras, carne y pescado.
Además, el 50% de los estadounidenses ingerían hasta 24 mg/día de aluminio en forma de aditivos. Aproximadamente el 45% de ellos consumían de 24 a 95 mg/día de aluminio, mientras que cerca del 5% consumirían más de 95 mg/día. Esta evaluación se realizó teniendo en cuenta, por primera vez, los niveles de aluminio añadidos a los alimentos y declarados por los fabricantes hacia finales de los años 1970.
Según un estudio realizado entre 2006 y 2010, un japonés medio ingiere diariamente 41,1 µg/kg (microgramos por kilogramo de peso corporal) de aluminio. Esto equivale a un consumo diario de 2.363 µg por persona. En comparación, el consumo diario de arsénico total es de 2,31 µg/kg, es decir 138 µg/día y por persona. En cuanto al consumo diario de arsénico inorgánico, es de 0,260 µg/kg, es decir 15,3 µg/día y por persona. Por otro lado, el consumo de plomo es de 0,0928 µg/kg, es decir 5,40 µg/día y por persona.
Según estudios científicos, la ingesta diaria de elementos como el TA (antimonio tetravalente), el Pb (plomo) y el Al (aluminio) varía según el sexo. Esta variación se debe principalmente a la cantidad de alimentos ingeridos por cada individuo.
A principios del siglo XXI, el 30% de los chinos consumían una cantidad de aluminio superior a la ración semanal tolerable provisional (PTWI).
Un análisis de 256 muestras de comida en Hong Kong reveló niveles elevados de aluminio en los platos preparados y los productos de panadería, de media:
Desde los años 1990, se sabe que cuando los alimentos ácidos se cocinan en hojas de aluminio, se produce una contaminación. Será tanto más importante cuando los adobos o las salsas ácidas estén en contacto con las hojas. Además, el aluminio se emplea como un aditivo alimentario y colorante, con número de identificación E173.
En 2021, el BFR alemán desarrolló un método de análisis para detectar los residuos de aluminio en productos destinados a entrar en contacto con alimentos. Consiste en extraer el aluminio a partir de una muestra. Se coloca en recipientes de vidrio previamente limpiados con ácido nítrico. Luego, se enjuaga varias veces con agua ultrapura. El BFR requiere además que los productos analizados se utilicen en su totalidad o en una proporción representativa.
El Centro Internacional de Investigación sobre el Cáncer (CIRC) no ha catalogado el aluminio como carcinógeno. Sin embargo, ha clasificado la extracción de aluminio como carcinógeno de nivel 1, es decir, comprobado para el hombre. Los trabajadores expuestos a niveles elevados de aluminio durante la producción son los más en riesgo.
Nota: En enero de 2012, la revista científica Journal of Applied Toxicology publicó un estudio in vitro que muestra las consecuencias negativas de las sales de aluminio (clorhidrato de aluminio y cloruro de aluminio) sobre las células epiteliales mamarias humanas.
Se han identificado más de 25 sustancias diferentes que contienen aluminio que pueden estar presentes en los productos cosméticos, en forma de sales de aluminio. Como es el caso para los desodorantes con el clorhidrato de aluminio, conocido por sus propiedades antitranspirantes.
En 2011, la Afssaps publicó un informe que indica la falta de datos fiables sobre los riesgos de absorción cutánea del aluminio presente en los productos cosméticos. Los estudios actualmente disponibles no son de calidad suficiente para cumplir con los requisitos. Un informe similar fue publicado por la Comisión Europea en 2014.
Sin embargo, basándose en los datos disponibles en el hombre, el informe de la Afssaps precisa que una concentración máxima de 1,2% de aluminio en los productos cosméticos no presenta riesgos óseos o neurotóxicos para un uso diario a largo plazo.
La Afssaps recomienda a los productores de cosméticos reducir la concentración de aluminio en los productos desodorantes y antitranspirantes al 0,6%. El límite legal para el clorhidrato de aluminio y el zirconio anhidro es del 20%. Además, la Afssaps aconseja a los consumidores no utilizar los cosméticos que contienen aluminio sobre lesiones e irritaciones cutáneas (después del afeitado, micro-cortes). Esta recomendación debe ser visible en los envases de los productos concernidos.
Se consideran como fuentes potenciales de contaminación por el aluminio en los dispositivos médicos:
De hecho, la campaña de vacunación masiva llevada a cabo tras la pandemia de gripe A (H1N1) en 2009-2010 reavivó la polémica. En efecto, aproximadamente el 47% de las vacunas disponibles en el mercado contenían aluminio como adyuvante.
En 2004, la Afssaps llevó a cabo un estudio epidemiológico para evaluar los efectos de las vacunas que contienen adyuvantes alumínicos sobre la salud humana. Según los datos recogidos, concluye que no había síndrome clínico específico asociado al uso de estas vacunas.
En 2013, el Alto Consejo de Salud Pública (HCSP) hizo público un informe titulado “Aluminio y vacunas”. En conclusión: los datos científicos recogidos no son suficientes para poner en duda la seguridad de las vacunas que contienen aluminio. Sin embargo, el HCSP advierte que el cuestionamiento de estas vacunas sin justificación científica podría tener consecuencias graves, especialmente sobre la reaparición de enfermedades infecciosas.
En 2016, la Academia de farmacia publicó un informe sobre los adyuvantes alumínicos presentes en las vacunas. Los resultados mostraron que la presencia de aluminio a nivel del sitio de inyección de la vacuna no estaba relacionada de manera cierta con la aparición de la miofascitis con macrófagos (MFM) ni con la incorporación del metal en los macrófagos.
La perfusión de fluidos o sangre en los pacientes requiere calentarlos con aparatos específicos. Debido al potencial de toxicidad del aluminio, la agencia británica de dispositivos médicos advierte contra el uso de placas de aluminio no recubiertas, como es el caso con el enFlow IV fabricado por Vyaire Medical. Solo debe intervenir como último recurso. En efecto, estas placas liberan cantidades potencialmente nocivas de aluminio cuando entran en contacto con las soluciones de electrolito equilibradas del plasma.
Desde 1992, el Centro Birchall de la Universidad de Keele (Gran Bretaña) lleva a cabo investigaciones sobre la química bioinorgánica del aluminio y el silicio. El estudio se centra en los efectos del aluminio sobre la salud humana. Desde 2005, se celebra un coloquio anual (Keele meeting) para hacer balance de los últimos descubrimientos. Durante la 11a edición de 2015 (28 de febrero al 5 de marzo) en la universidad de Lille, las alertas sobre las sospechas de toxicidad del aluminio en la salud humana se convirtieron en certezas.
Según Christopher Exley, profesor de química bioinorgánica en la universidad de Keele y director científico del coloquio: “Es esencial que abordemos el tema de la ecotoxicidad del aluminio y su papel en las enfermedades humanas y más particularmente en las del sistema nervioso central, incluyendo la enfermedad de Alzheimer. Es evidente que nos enfrentamos diariamente al aluminio en áreas donde su inocuidad nunca ha sido probada y menos aún demostrada como la vacunación, la inmunoterapia y los cosméticos“.
Desde los años 1980, investigadores y profesionales de la salud han expresado sus preocupaciones sobre los efectos sobre la salud del aluminio, comprobados y potenciales. Los más vulnerables como los niños, las personas mayores y las personas con enfermedades renales están en el centro de sus inquietudes. Actualmente, está ampliamente aceptado que el aluminio es capaz de provocar daños al sistema nervioso, ya que es neurotóxico.
El ion aluminio Al3+ es un ion positivo cargado que puede provocar reacciones de oxidación en las células. Solo o en sinergia con el hierro, es capaz de estimular la producción de peróxido de hidrógeno (H2O2) en las células. En resumen, el peróxido de hidrógeno es una molécula reactiva del oxígeno que causa daños oxidativos al reaccionar con otras moléculas importantes en las células como:
El ion aluminio Al3+ también reacciona con el ion superóxido para producir superóxido de aluminio, una molécula aún más reactiva que el radical superóxido. Además, es capaz de estabilizar el ion ferroso (Fe2+) impidiendo su oxidación a Fe3+. Este último provoca una reacción de Fenton muy citotóxica susceptible de dañar las células y los tejidos. El ion Al3+ interfiere negativamente con la electrofisiología cerebral que puede provocar perturbaciones, particularmente en los procesos cognitivos como la memoria y el aprendizaje.
Además, de pequeño tamaño, el ion aluminio Al3+ tiene una carga elevada. Tiene la capacidad de sustituirse con otros iones metálicos del mismo tamaño en las proteínas estructurales y las enzimas. Es especialmente el caso con el magnesio (Mg2+) y el hierro férrico (Fe3+). La sustitución del Mg2+ por el Al3+ en las ATPasas y otras proteínas dependientes del Mg2+ modifica su actividad.
Por otra parte, en el sistema circulatorio, aproximadamente el 80 al 90% del aluminio plasmático es transportado por la misma proteína transporte del hierro. Por consiguiente, cuando el ion aluminio Al3+ está unido a estas proteínas, es transportado por todo el cuerpo, ya que los riñones ya no pueden filtrarlo. Así, es capaz de atravesar la barrera hematoencefálica con la ayuda de la transferrina. Perturba el metabolismo intracelular del hierro y del magnesio en el cerebro.
Por otro lado, el metabolismo del calcio en las células también se ve afectado por la presencia del ion aluminio Al3+. Esto ocurre de diferentes maneras, especialmente por:
La alta relación carga/tamaño del ion aluminio Al3+ le confiere una gran estabilidad cuando está unido a ligandos celulares. De hecho, los estudios han mostrado que se disocia de estas moléculas aproximadamente 104 veces más lentamente que el Mg2+ y 108 veces más lentamente que el Ca2+.
De hecho, el aluminio alquilado es un catalizador de polimerización a temperatura y presión ambiente. Esto permite producir polímeros como el polietileno a partir del etileno, como lo demostró Karl Ziegler, ganador del premio Nobel de química en 1963. Esta propiedad sugiere que el aluminio intracelular posiblemente juega un papel en la enfermedad de Alzheimer. Se une a los péptidos tau y amiloides, formando filamentos helicoidales pareados en la cadena recta. Sin embargo, hay una gran diferencia entre las poliadiciones estudiadas por Ziegler y la manera en que los enlaces peptídicos se forman en las proteínas. Según Walton en 2014, todavía es incierto si el aluminio juega un papel catalítico en la polimerización de los sistemas biológicos.
Una acumulación excesiva de aluminio puede causar diversos problemas de salud. Entre otros se encuentran:
Se han constatado encefalopatías, de las cuales la encefalopatía de los dializados (o demencia de los dializados) desde 1972. En 1978, se atribuyó la enfermedad a la presencia de aluminio en el dializado utilizado durante la diálisis, además de un aporte oral de hidróxido de aluminio para regular la hiperfosfatemia en los pacientes. Desde entonces, la reglamentación europea exige que los centros de diálisis controlen la exposición de los pacientes al aluminio. Esta medida ha provocado una disminución de los niveles séricos medios de aluminio en los pacientes, pasando de 61,8 ± 47,5 μg·l-1 en 1988 a 25,78 ± 22,2 μg·l-1 en 1996. Sin embargo, una de las complicaciones de la acumulación de aluminio en el sistema nervioso central es la miofascitis con macrófagos.
Se ha observado en gatos de laboratorio expuestos al aluminio por vía externa, como el uso de una crema rica en aluminio.
Según el modelo animal, una acumulación excesiva de aluminio en el organismo es susceptible de causar trastornos de la memoria y del aprendizaje.
Aunque los mecanismos exactos aún no están claramente comprendidos, es posible que el aluminio provoque una inflamación cutánea y una respuesta inmunitaria anormal. Contribuye así al desarrollo de la psoriasis.
Pueden ser causadas por una exposición prolongada al aluminio. Durante un mes, se dio a ratas una ración diaria de alimentos que contenían 40 o 50 mg de cloruro de alúmina. Los resultados revelaron daños patológicos graves como la congestión de la vena centrolobulillar, la acumulación de lípidos, la infiltración linfocitaria y la dilatación sinusoidal. Los niveles de MNHEP, de transaminasas (AST y ALT), de fosfatasa alcalina y de lactato deshidrogenasa (LDH) también aumentaron significativamente. Este mismo estudio también concluyó que el propóleo puede contrarrestar los efectos tóxicos del cloruro de aluminio (AlCl3).
La absorción, utilización y metabolismo del hierro pueden verse afectados por el aluminio, provocando así una carencia de hierro y, por consiguiente, una anemia.
El aluminio interfiere con la función de la vitamina D y de la parathormona, dos hormonas que juegan un papel importante en el metabolismo óseo. Esto conduce, posteriormente, a una osteomalacia, una enfermedad en la que los huesos se vuelven blandos y frágiles.
La exposición al aluminio perturba el metabolismo de la glucosa y aumenta el riesgo de desarrollar trastornos neurológicos.
Desde hace varios años, se sospecha una incidencia del aluminio en la enfermedad de Alzheimer en pacientes que han estado expuestos durante un período prolongado. Sin embargo, después de cuarenta años de investigación, en 2018, ninguna prueba comprobada ha venido a respaldar esta suposición.
Según Novaes y sus colegas en 2018, la acumulación del aluminio en el organismo es considerada como cardiotóxica. Las lesiones cardíacas son dependientes de la dosis de aluminio presente en el organismo. En el caso de la rata, una exposición prolongada a este elemento provoca una fibrosis cardíaca, una miocarditis y un depósito de glicoconjugados.
Además, la acumulación de aluminio en el tejido cardíaco provoca un desequilibrio intenso de los minerales así como una oxidación del ADN genómico. También provoca una degeneración de los orgánulos en los cardiomiocitos y anomalías estructurales y ultraestructurales del tejido cardíaco. Estas anomalías provocan:
Este remodelado patológico continuo del corazón está asociado a efectos pro-inflamatorios y pro-oxidantes inducidos por el aluminio. Puede producirse un paro cardíaco. Sin embargo, los mecanismos en torno a estos efectos todavía requieren más precisiones.
A lo largo de los años, se han expresado inquietudes sobre la posible nocividad del aluminio para el ser humano.
En 1998, el departamento de patología del hospital Henri-Mondor de Créteil (grupo Nervio-Músculo) así como el Germmad (Grupo de estudio e investigación sobre las enfermedades musculares adquiridas y disimmunitarias) de la Asociación francesa contra las miopatías identificaron, por histología, un síndrome que llamaron “miofascitis con macrófagos” (MFM). Éste fue definido médicamente en 2003.
En 2001, elementos de prueba en 2001 sugirieron una relación entre el aluminio presente en las vacunas y este síndrome. En efecto, este elemento fue detectado en biopsias musculares.
En diciembre de 2000, el ministerio de salud (DGS/Dirección General de la Salud) interpeló a las agencias de seguridad sobre los riesgos relacionados con la exposición al aluminio para la salud, en el caso de la enfermedad de Alzheimer especialmente. La Afssaps (Agencia francesa de seguridad sanitaria de los productos de salud), la Afssa (Agencia francesa de seguridad sanitaria de los alimentos) y el InVS (Instituto de vigilancia sanitaria) son las concernidas. Para evaluar la situación, la Afssaps decidió llevar a cabo una encuesta sobre la presencia de aluminio en los productos de salud a finales del mismo año.
En 2003, la Afssaps, la Afssa y el InVS publicaron el informe “Evaluación de los riesgos sanitarios relacionados con la exposición de la población francesa al aluminio”. Según la Afssaps, los datos en cuanto a la absorción cutánea del aluminio presente en los productos cosméticos aún no son pertinentes. El InVS también concluyó que los datos disponibles eran insuficientes para confirmar o no los efectos del aluminio sobre la salud. Aunque la calidad de las aguas de bebida está bien vigilada, los efectos de los envases de aluminio no son estudiados.
En 2004, un estudio realizado por Darbre y sus colegas sugirió una posible relación entre el aluminio de los antitranspirantes y el riesgo de cáncer de mama en las mujeres. Posteriormente, la Dirección general de la Salud pidió a la Afssaps que evaluara la cuestión.
En octubre de 2011, la Afssaps publicó un informe sobre la evaluación de los riesgos relacionados con el uso del aluminio en los productos cosméticos. Según el informe, el uso de sales de aluminio en los desodorantes y los antitranspirantes puede presentar un riesgo para la salud humana. En efecto, el 18% de las sales de aluminio pueden penetrar la piel herida o irritada. Por consiguiente, la Afssaps recomendó a los fabricantes disminuir el contenido de estos productos en compuestos de aluminio o reemplazarlos por alternativas más seguras. También pidió limitar la cantidad de aluminio en los productos al 0,6%, ya que algunos desodorantes contenían hasta más del 20% de aluminio. Exhortó a los fabricantes a incluir una advertencia en su embalaje y a colocar una advertencia en las cajas.
Sin embargo, en 2012, los grandes industriales de la cosmética no siguieron estas recomendaciones. En un nuevo dictamen, la Afssaps tuvo en cuenta un estudio de absorción cutánea proporcionado por los industriales del sector cosmético, que faltaba en el informe de 2003, así como una síntesis de los datos toxicológicos basada en parte en el dictamen de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA).
En enero de ese año, un documental llamado “Aluminio, nuestro veneno cotidiano” fue difundido en France 5. Este reportaje pone de relieve los riesgos de exposición del hombre a las sales de aluminio solubles. A raíz de esta difusión, la Asociación Salud Medio Ambiente Francia, compuesta por médicos, llamó a una toma de conciencia de la población sobre la toxicidad de este metal.
El 12 de marzo de 2012, una encuesta difundida en TF1 en el Noticiero de las 20 horas informó de los resultados de una investigación llevada a cabo por el Dr. Olivier Guillard y el Prof. Alain Pineau. Demostró que las sales de aluminio presentes en los desodorantes y los antitranspirantes pueden pasar a la circulación sanguínea. Sobre todo cuando la piel está dañada, depilada o afeitada. Estos resultados fueron publicados en revistas científicas como Toxicology Mechanisms and Methods y Journal of Inorganic Biochemistry. El reportaje subrayó que las empresas cosméticas no han revisado sus prácticas a pesar de ello.
Por otra parte, en marzo de 2013, Arte dedicó una velada Thema para pasar en detalle la toxicidad del aluminio. Las discusiones trataron sobre las consecuencias de los aditivos a base de aluminio, la industria de los productos derivados, la presencia del aluminio en el agua potable de las redes de ciudades así como sobre los efectos de esta sustancia en las enfermedades neurológicas.
Como recordatorio, la fitotoxicidad del aluminio se refiere a los efectos nocivos del aluminio sobre el crecimiento y desarrollo de las plantas. Aproximadamente la mitad de las tierras arables en el mundo son naturalmente ácidas y contienen aluminio nativo (en forma de laterita, arcilla, etc.). Cuando el pH de los suelos es inferior a 5,0 (ácido), el aluminio se vuelve biodisponible para las plantas, lo que puede ser tóxico para ellas. Absorbido por las raíces en forma de iones Al3+, perturba el funcionamiento de las enzimas y proteínas vegetales. Esto puede envenenar las plantas, excepto aquellas que son tolerantes al aluminio. A un pH de 4,5, el aluminio se vuelve móvil y biodisponible.
Durante los años 1960 y 1970, el fenómeno de lluvias ácidas agravó la situación. El alto contenido de ácido de las aguas superficiales y de los lagos produjo la disolución y el deterioro de un número creciente de iones aluminio Al3+. Las plantas acuáticas y palustres fueron gravemente afectadas. Esta constatación fue probada científicamente en Suecia y Noruega, en 1970. El ácido sulfúrico (que viene de la combustión de carbones y fueles no desulfurados) se combinó con el azufre para producir hidroxisulfato de aluminio, según la reacción:
Al(OH)3 + H2SO4 ⟶ Al(OH)SO4 + 2h2O.
Es una sal nociva que limita el desarrollo de las plantas en los suelos ácidos, ya que las funciones celulares de las plantas son alteradas por el aluminio. Este último interactúa negativamente con la adenosina trifosfato (ATP) sintasa de las células vegetales y las proteínas de la pared celular. Además, la glutatión S-transferasas (GST6) y la glutatión S-transferasa tau-19 (ATGSTU19) también pueden favorecer la fitotoxicidad del aluminio.
El tratamiento del suelo con calcio exógeno es una solución eficaz para contrarrestar los efectos negativos del aluminio sobre el crecimiento de las plantas. Una vez que el pH del suelo alcanza un valor superior a 5,0, el aluminio se une a los silicatos formando un catión hidroxi polímero.
La adición de calcio juega un papel crucial en la reducción de la inhibición del crecimiento vegetal causada por el aluminio. También disminuye la acumulación de este metal en los tejidos vegetales. Este proceso está estrechamente relacionado con las proteínas implicadas en el ciclo del ácido tricarboxílico (TCA).
Los agricultores tradicionales también han seleccionado variedades de plantas más tolerantes al aluminio. Más recientemente, plantas transgénicas como la Arabidopsis han sido producidas para ser más resistentes.
El aluminio es ampliamente utilizado debido a su ligereza y su buena conductividad eléctrica y térmica. Añadiendo pequeñas cantidades de otros elementos como el magnesio, el cobre, el silicio y el manganeso, puede formar aleaciones con propiedades variadas. Las aleaciones de aluminio se dividen además en dos categorías: las aleaciones de forja y las aleaciones de fundición.
El aluminio metálico también se emplea en numerosos ámbitos, especialmente:
El uso del aluminio es vasto y comprende también los cables eléctricos debido a su menor coste y su baja densidad en comparación con el cobre. Sin embargo, para transportar la misma cantidad de electricidad, los cables de aluminio requieren más materia que los cables de cobre. De hecho, los científicos e ingenieros se interesan en el desarrollo de nuevos procesos para el aluminio. El de la torsión bajo alta presión del aluminio es un ejemplo. En efecto, permite alcanzar límites de elasticidad similares a los de los aceros.
El aluminio es un elemento muy extendido en la corteza terrestre, representando el 8% de la masa de la corteza terrestre. Generalmente está presente en forma de óxido en las rocas más que en forma metálica. La principal fuente de este elemento es la bauxita, que contiene aproximadamente el 52% de alúmina.
Para extraer la alúmina (Al2O3) de la bauxita, se tiene la opción entre el proceso Bayer y el proceso Orbite.
En el proceso Bayer, se trata la bauxita con una solución de sosa para obtener un precipitado de hidróxido de aluminio Al(OH)3. Este último a su vez se calienta para producir la alúmina. El aluminio luego se extrae por electrólisis de la alúmina, en cubas de electrólisis. Para bajar el punto de fusión de la alúmina de 2040°C a 960°C, se añade criolita (Na3AlF6), fluoruro de calcio (CaF2), fluoruro de litio y de aluminio (Li3AlF6) y fluoruro de aluminio (AlF3). Durante el proceso, se constatan emisiones de gas carbónico, de monóxido de carbono CO, de hidrocarburos aromáticos policíclicos HAP y fluoruros.
Es interesante notar que para obtener una tonelada de aluminio, se deben tratar entre 4 a 5 toneladas de bauxita. La cantidad importante de energía utilizada es muy importante, yendo de 13.000 a 17.000 kWh, es decir entre 47 y 61 GJ.
En 2021, la producción mundial de aluminio por electrólisis fue dominada por China que produjo 39.000.000 t de aluminio. India se sitúa en segunda posición con 3.900.000 t, seguida de cerca por Rusia (3.700.000 t) y Canadá (3.100.000 t) [3]. Sin embargo, debido al aumento del coste de la energía, algunas fábricas europeas, en particular en Eslovaquia, se vieron obligadas a interrumpir su producción de aluminio primario en 2022.
Según los datos de 2018, las empresas a continuación dominan la producción de aluminio primario en el mundo:
Alcoa y Rio Tinto han trabajado con las autoridades canadienses y quebequesas así como Apple, para desarrollar un proceso de producción de aluminio “cero emisión”. La nueva tecnología estará operativa a partir de 2024 en una fábrica en Quebec. Utiliza materiales patentados por Alcoa en lugar de los electrodos clásicos a base de carbono, con oxígeno puro como único subproducto.
Las dos empresas han creado una empresa conjunta, Elysis, para implementar esta tecnología. Esta última podría reducir en 6,5 millones de toneladas las emisiones de gases de efecto invernadero si se aplica en todas las fábricas de aluminio de Canadá. Esta reducción equivale a retirar 1,8 millones de coches de la circulación.
En cuanto al valor del aluminio, varía constantemente en función de las condiciones del mercado, de la demanda y la oferta así como de otros factores económicos y geopolíticos. A título de referencia, el precio del aluminio en la principal bolsa para los metales no ferrosos, el London Metal Exchange (LME), era de 3.002,2 $/t en enero de 2022, para caer a 2.488,2 $/t [4] en enero de 2023.
La producción de aluminio está asociada a tres tipos de contaminación directa:
Además, la fabricación del aluminio exige una importante cantidad de electricidad, aproximadamente dos veces más que la requerida para producir acero. Sin embargo, algunos países como Islandia, utilizan una energía renovable como la geotermia, para extraer el aluminio de la bauxita que importan.
Desde los años 1900, el reciclaje del aluminio se practica y ha aumentado de manera constante. Este metal puede ser indefinidamente reciclado, sin perder sus cualidades. Sin embargo, en su refundición, no se deben mezclar las diferentes aleaciones. Los productos obtenidos se vuelven entonces rápidamente porosos.
En Europa, la proporción reciclada en el consumo total de aluminio pasó del 50% en 1980 a más del 70% en 2000. El proceso de reciclaje del aluminio es más rentable, ya que requiere muy poca energía en comparación con la producción primaria (-95%). Además, utilizando una tonelada de aluminio recuperado, se ahorran hasta cuatro toneladas de bauxita.
En Francia, la gestión del reciclaje del aluminio está asegurada por centros de clasificación que se encargan de clasificar manual o automáticamente las piezas en función de su forma y su dimensión. La segunda opción es la más comúnmente empleada, ya que permite aumentar considerablemente la productividad. Las máquinas de clasificación por corriente de Foucault, que fueron inventadas por el termodinámico Hubert Juillet en 1984, son las más utilizadas para esta práctica.
El aluminio clasificado luego es refundido para ser transformado en aluminio de segunda fusión. Este último se utiliza en la fabricación de nuevos productos como los pistones o las culatas en la industria automotriz. Sin embargo, los pequeños artículos de aluminio como las cápsulas de café o las hojas de aluminio son susceptibles de ser ignorados durante el proceso de clasificación debido a su tamaño reducido.
Con el fin de mejorar el reciclaje del aluminio en Francia, se han lanzado varias iniciativas, especialmente campañas de sensibilización, asociaciones público-privadas y proyectos de investigación. Para citar solo:
Este club ha probado la viabilidad del reciclaje de productos como las cápsulas de máquinas de café, las hojas de aluminio, los tapones y las tapas. Así ha demostrado que las tasas de reciclaje del aluminio pueden duplicarse.
Esta iniciativa tiene como objetivo mejorar el proceso de reciclaje de los envases metálicos. En resumen, pone a disposición de los centros de clasificación herramientas técnicas y financieras para optimizar la clasificación y el tratamiento de los materiales. El proyecto ha conseguido reunir a más de quinientas colectividades y tres millones de habitantes, que adhieren plenamente a este proyecto. Nota: el reciclaje del aluminio proporciona una oportunidad socioeconómica importante, en particular para los países en desarrollo. En efecto, el reciclaje permite no solo reducir los costes de extracción del aluminio a partir de mineral bruto, sino que también contribuye a la creación de empleos locales en el sector del reciclaje.
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