Química a cuatro patas: cómo los perros cambian nuestro entorno interior

Y aunque el impacto de los ocupantes humanos en la calidad del aire es objeto de investigación desde hace mucho tiempo, nadie ha estudiado a fondo el papel de los perros. Sin embargo, estos amigos de cuatro patas forman parte de la vida cotidiana desde hace mucho tiempo: más de medio millón viven en hogares suizos, y 10,5 millones en Alemania.

Un estudio dirigido por la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) colma ahora esta laguna de la investigación. El Instituto Max Planck de Química ha desempeñado un papel clave, aportando su larga experiencia en química atmosférica a la colaboración internacional con la EPFL, el Instituto Finlandés de Salud y Bienestar y la Universidad Técnica de Dinamarca.

Claridad cuantitativa del laboratorio HOBEL

En el nuevo estudio, un equipo de investigadores del Human-Oriented Built Environment Lab (HOBEL) de la EPFL investigó qué gases, partículas y microorganismos liberan los perros a su entorno. "Queríamos aportar claridad científica sobre factores que aún no se conocían del todo", afirma Dusan Licina, profesor del HOBEL. "Los resultados proporcionan, por primera vez, 'factores de emisión' cuantitativos que pueden utilizarse para perfeccionar los modelos de calidad del aire interior. En el futuro, los investigadores podrán simular de forma más realista cómo afecta al aire de los espacios cerrados la coexistencia de personas y animales domésticos. Se trata de un paso importante para comprender mejor las fuentes de contaminación atmosférica y conseguir un entorno vital más saludable."

Amoníaco y gases respiratorios

Se pueden utilizar indicadores clave para medir la contaminación interior que afecta a los seres humanos. Liberamos al aire células de la piel, fibras de la ropa y microorganismos; nuestra respiración genera CO₂; y nuestra piel desprende niveles bajos de gas amoníaco y compuestos orgánicos volátiles. También se producen reacciones químicas complejas, como cuando las moléculas de aire tocan la piel y se convierten en nuevos compuestos.

Los investigadores tuvieron en cuenta estos mismos factores a la hora de evaluar el impacto de los perros en el aire que respiramos. Como era de esperar, el estudio demuestra que, en términos absolutos, los perros emiten tanto CO₂ como los humanos: un perro grande, como un mastín o un terranova, puede producir tanto CO₂ como un humano adulto en reposo.

Y el amoníaco, más conocido por su olor amargo y sus efectos cáusticos, es en realidad un subproducto común en humanos y animales. Ya sea liberado a través de la piel o exhalado al respirar, este gas sirve como discreto indicador de la actividad biológica del organismo que lo emite. Se produce en cantidades muy pequeñas cuando se digieren las proteínas y participa en reacciones químicas cuando entra en contacto con el aire. También en este caso, los perros producen tanto como sus amos. Los investigadores descubrieron que la relación amoníaco-CO₂ es mayor en los perros que en los humanos. "En otras palabras, un perro que exhale la misma cantidad de CO₂ que un humano producirá bastante más amoníaco. Esta diferencia se debe probablemente a que su alimentación es más rica en proteínas, a su metabolismo único y a su respiración rápida, que es una de las formas que tienen de controlar su temperatura corporal", explica el ingeniero ambiental Licina. Pero los perros pasan más tiempo durmiendo, con una respiración más lenta y a veces irregular. En definitiva, a lo largo de un día, los perros respiran tanto como los humanos y emiten aproximadamente la misma cantidad de amoníaco.

Pelo de perro, polvo y partículas en suspensión

Cuando se trata de contaminantes atmosféricos, los perros causan su mayor impacto a través de las diminutas partículas sólidas y líquidas que lanzan al aire. ¿Qué dueño de perro no se ha preguntado alguna vez qué ha recogido su mascota en el pelo mientras paseaba? También en este caso, los resultados del estudio pueden iluminarnos. Al sacudirse, rascarse o simplemente ser acariciados, los perros liberan cantidades considerables de partículas relativamente grandes: polvo, polen, restos vegetales y microbios. Cada vez que los perros del estudio se movían, los sensores captaban "bocanadas" de contaminación interior, y los perros grandes emitían de dos a cuatro veces más microorganismos que los humanos en la misma habitación. Muchas de estas partículas son fluorescentes: cuando se exponen a la luz ultravioleta, brillan ligeramente, delatando su origen biológico. "Este alto nivel de diversidad microbiana no es necesariamente una mala noticia", afirma Licina. "Algunos estudios indican que la exposición a una variedad de microbios puede potenciar el desarrollo del sistema inmunitario, sobre todo entre los niños. Pero el impacto exacto en la salud humana aún no se conoce bien y puede variar de una persona a otra. Desde una perspectiva científica, las mediciones también ayudan a cuantificar cómo las mascotas actúan como 'portadores' móviles, transportando material biológico al interior y redistribuyéndolo a través de las actividades cotidianas".

El efecto de las mascotas y el ozono

El estudio también arroja luz sobre las reacciones químicas secundarias. Cuando los investigadores introdujeron pequeñas cantidades de ozono (_O3) en la cámara de pruebas a una concentración típica del aire limpio exterior, la composición del aire cambió notablemente. Un espectrómetro de masas TOF de alta sensibilidad del Instituto Max Planck de Química de Maguncia registró continuamente reacciones químicas diminutas. El ozono no permanece inalterado mucho tiempo después de entrar en espacios interiores. Cuando entra en contacto con la piel humana, reacciona rápidamente con el aceite cutáneo escualeno y forma nuevos compuestos químicos, incluidos aldehídos y cetonas, así como partículas ultrafinas.

"Como la piel de los perros carece de poros, no está cubierta de escualeno y los perros se enfrían jadeando en lugar de sudando, en un principio supusimos que los compuestos orgánicos volátiles liberados serían muy diferentes", explica el químico atmosférico Jonathan Williams, del Instituto Max Planck de Química. Sin embargo, los perros mostraron reacciones al ozono similares a las de los humanos. Una razón, según Williams: "Cuando los acariciamos, transferimos residuos de la piel a su pelaje, que luego reaccionan con el ozono y a su vez producen subproductos y partículas ultrafinas".

A pesar de todas las caricias, los perros participantes en el estudio produjeron de media un 40% menos de productos de descomposición del ozono que los humanos. Se trata de una vía de interacción que hasta la fecha se ha pasado por alto en los modelos de química del aire interior. Aún no está claro si los perros también actúan como "sumideros de ozono", es decir, si pueden descomponer el ozono. En futuros estudios también se intentará aclarar hasta qué punto influyen la raza, la dieta o los hábitos de aseo y si otros animales de compañía presentan efectos similares.

Una cámara ambiental y un compañero humano

Para garantizar la fiabilidad de sus resultados, los investigadores realizaron sus experimentos en una cámara ambiental altamente controlada, una instalación única de la EPFL de Friburgo (Suiza). La cámara, repleta de instrumentos de alta precisión, se diseñó para imitar un interior normal y eliminar las interferencias externas. Como el aire se filtraba y la temperatura y la humedad se mantenían constantes, cualquier cambio en la calidad del aire podía atribuirse específicamente a los perros y no a factores ambientales.

"Lo más difícil fue conseguir todas las autorizaciones necesarias y cumplir las normas éticas", dice Licina. Por ejemplo, los animales tenían que estar familiarizados entre sí y acompañados por alguien conocido, para reducir el estrés. Al final, la población del estudio estaba formada por dos grupos: 3 perros grandes en un grupo y 4 perros pequeños (chihuahuas) en otro.

Junto con sus compañeros humanos, los perros alternaban periodos de descanso y periodos de interacción: moverse, jugar a juegos suaves y recibir caricias. Esto permitió a los investigadores observar cómo afectaban los animales al aire circundante, casi en tiempo real y en condiciones casi reales. La cámara ambiental sirvió de sala de estar ordinaria para los perros y de laboratorio de alta precisión para los investigadores.