Estado de situación de la problemática de la madera tratada con sales de cobre expuesta en clases de uso 4. (2ª parte)

2ª parte

3. Organismos xilófagos: Hongos tolerantes al cobre

Los hongos tolerantes al cobre han sido mencionados reiteradamente en estos últimos años, como una de las causas que ha posibilitado que la madera tratada se degrade en un periodo de tiempo bajo. Aunque se conoce su presencia desde hace tiempo (Rabanus, 1939, Da Costa, 1959) y se han publicado casos en Suecia y en centro Europa (Raberg y Daniel, 2009), no se ha constatado científicamente que esté aumentando su presencia de manera significativa en Europa. Por todo ello, se considera que su peso específico en la problemática actual está sobrestimado.

Algunos hongos de pudrición necesitan pequeñas cantidades de cobre para estimular su actividad. A diferencia de otros microorganismos, los hongos pueden llegar a ser extremadamente tolerantes a altas concentraciones de cobre. Hongos del género Serpula, Poria, Alternaria, etc,… son ejemplos de ello. En general, la mayoría de hongos tolerantes al cobre son basidiomicetos que producen pudrición parda ó cúbica. Dicha tolerancia incluso puede variar en hongos del mismo género y especie, pero de distinta cepa. Incluso dentro de una misma cepa, si se ha producido algún tipo de mutación ó se ha contaminado con algún virus, los índices de virulencia pueden ser distintos. De hecho, entre los científicos del sector se habla de incluir (en los ensayos de laboratorio) unos requisitos en cuanto a la virulencia de las cepas de hongos tolerantes al cobre (p.e. Poria placenta), validándolas frente a madera tratada con cobre.

En lugares con presencia activa de estos microorganismos, incluso con retenciones elevadas de cobre, si no hay presencia de un co-biocida, la actividad de estos microorganismos puede resultar en la degradación total de un poste de madera tratado en menos de 3 años de exposición. Es más, en campos de esta naturaleza se ha observado que madera sin tratar alcanza una vida de servicio superior a madera tratada con retenciones de producto bajas, lo que sugiere que la actividad biológica de estos microorganismos puede verse favorecida por la presencia de cobre. Además, es bastante habitual que en campos con presencia activa de hongos tolerantes al cobre no se aprecie un impacto de su actividad de manera homogénea en todos los postes, sino que suelen verse afectados postes de manera aleatoria. De este modo, en casos donde toda ó la mayoría de la madera instalada se ha comportado mal tras un periodo corto de exposición, probablemente no sea debido a la presencia de estos microorganismos, sino a otras razones (p.e. bajos niveles de retención y/ó penetración, altos niveles de deslavado,…).

Los hongos tolerantes al cobre, en contacto con la madera tratada con cobre producen altas cantidades de ácido oxálico, reduciendo así, la toxicidad del cobre. Este ácido es capaz de migrar pequeñas cantidades de cobre hacia el exterior de la madera, bloqueándolo mediante su precipitación en el exterior de la madera en forma de cristales de oxalato cálcico y oxalato de cobre. Otra parte del cobre, tal y como se comentaba anteriormente, puede ser empleado por el hongo para sus procesos bioquímicos (Sutter, et al. 1983). Hay multitud de estudios que han corroborado este hecho, siendo Rabanus, en 1939 quien primero lo publicó.

Para hacer frente a estos microorganismos, los productos en base cobre deben incluir un co-biocida que pueda inhibir su crecimiento en la madera.

En este sentido, todos los protectores en base cobre actualmente registrados en el mercado español, al disponer de un co-biocida, presentan, a retenciones de producto adecuadas, buenos índices de protección frente a hongos tolerantes al cobre. Sin embargo, un estudio llevado a cabo por Köse y Kartal en 2009, reveló que los cobiocidas de las sales CCA proporcionaban una mayor protección frente a este tipo de hongos con respecto a ACQ, encontrándose una correlación con la producción de ácido oxálico, siendo mayor cuando la madera estaba tratada con ACQ. El hecho de que los co-biocidas de las actuales sales sean de naturaleza orgánica, también hace pensar que su durabilidad en el tiempo sea menor que los co-biocidas inorgánicos de las sales CCA (cromo y arsénico).

Los problemas con este tipo de hongos variarán en función del co-biocida empleado, del formulado y también de la forma de cobre empleada (sulfato, óxido, hidroxicarbonato, oxiquinoleato de cobre,…). Diversos autores han demostrado que el oxiquinoleato de cobre proporciona niveles de toxicidad para hongos de pudrición (incluidos los tolerantes al cobre) superiores a una misma retención. Una de las razones que se apuntan es, entre otras cosas, su efecto en la inhibición en la producción de ácido oxálico en Poria placenta, Wolfiporia cocos, Meruliporia incrassata y Androdia vaillantii (Clausen and Green, 2003)

3.1  Climatología y tipología del suelo

Es de sobra conocido que las condiciones del entorno tienen una repercusión directa sobre la durabilidad de la madera. De ahí, se establecen por ejemplo, las clases de uso. Si interpretamos las clases de uso como una situación concreta (p.e. exterior sin contacto con el suelo, en contacto con el suelo) y no como el periodo de tiempo en el que la madera puede contener una humedad por encima del 25-30%, nos será difícil poder estimar la vida de servicio de un elemento de madera. Dejen explicarme con un ejemplo sencillo. Si un poste de madera lo instalamos en el cantábrico, el número de días al año en el que su humedad esté por encima del 25% (límite para que se activen y desarrollen hongos de pudrición) será elevado. Por el contrario, ese mismo poste, si lo colocamos en los Monegros (donde la pluviometría anual es muy baja), el tiempo en el que la madera pueda degradarse por la acción de hongos va a ser muy inferior, y en consecuencia, cabría esperar una vida de servicio mayor.

La pluviometría favorecerá el deslavado de las materias activas de la madera tratada, así como propiciará que la madera alcance una humedad en la cual los organismos xilófagos puedan desarrollarse. La temperatura afectará a la actividad de los xilófagos, siendo temperaturas templadas (20-28ºC) las que más aceleren su actividad.

En la madera tratada con sales de cobre y expuesta a una clase de uso 4, los efectos del entorno van más allá que lo anteriormente expuesto. El tipo de suelo (textura, composición química, pH,…) y los microorganismos que habitan en el, pueden condicionarnos mucho el comportamiento de la madera tratada.

3.1.1 Efecto del pH del suelo

Muchos estudios han demostrado que el pH del suelo juega un papel relevante en la durabilidad de la madera tratada con sales. Los suelos más ácidos (pH<6) son más propensos a generar problemas de durabilidad, mientras que existen menos riesgos en suelos básicos. La razón principal de este fenómeno radica en el efecto que genera el pH en el deslavado del cobre y los co-biocidas. Aunque en un principio se ha creído esta teoría, la realidad parece que no es tan sencilla ó simple, pues aparte del pH interaccionan otros muchos factores del suelo y del entorno que pueden conllevar mayores índices de deslavado.

En 2008, fue publicado un estudio por Wakeling, en el que se trataron más de 140 estacas de madera de haya y pino radiata con una sal CCA (tipo C) y con un producto en base cobre y tebuconazol (ambos a retenciones comerciales). Tras un periodo de secado y acondicionamiento (para promover la fijación de las materias activas) se expusieron en contacto con el suelo repartidos en 13 campos con tipos de suelo y climatologías distintos. Tras 5 años y medio, se analizaron las retenciones de sus materias activas, tanto en la parte subterránea como la parte aérea, calculando así, la pérdida de producto (debido supuestamente al deslavado).

En la figura nº3 se presentan para cada tipo de producto protector, los resultados medios obtenidos de deslavado de biocidas de la parte aérea y enterrada de los postes. Se trata de resultados medios obtenidos en todos los campos, es decir, no se observan las diferencias entre lugares de exposición, sino entre productos e ingredientes activos. En la madera tratada con CCA se observa una clara diferencia entre la pérdida de cobre de la parte enterrada de la estaca (32 % de deslavado de Cu) frente a la aérea (2 %). En los demás biocidas (As y Cr) esta diferencia no es tan notoria, aunque con el arsénico se observa la misma tendencia. En el caso de la sal de cobre con tebuconazol, se observa el mismo fenómeno, tanto con el cobre como con el co-biocida.

En este caso, el porcentaje de pérdida de activos es muy superior a las sales CCA, tanto en la parte aérea como en la subterránea. Así, la madera en contacto con el suelo había perdido cerca del 52% de cobre y 58% de tebuconazol, mientras que la madera expuesta al exterior, presentaba unas pérdidas de cobre del 21% y del 45% de tebuconazol. Sorprenden los altos resultados de pérdidas de tebuconazol (tanto en la parte aérea como subterránea), por ser un activo muy insoluble en agua y que en principio, al estar formulado como una microemulsión, debería fijarse al entrar en contacto en la madera y romperse la emulsión. Asumiendo que el deslavado del triazol es poco significativo, cabe pensar en la posibilidad de una degradación de la molécula por agentes bióticos y/o abióticos.

La acción de ciertas bacterias en el suelo es capaz de degradar de manera bastante rápida fungicidas de la familia de los triazoles como el tebuconazol. Esto ha sido estudiado en profundidad en suelos agrícolas (Neera and Dureja, 2000). El hecho de detectar tebuconazol tras más de 5 años y de que sus pérdidas fueran menores que las del cobre, nos indica la bonanza de la presencia del cobre como agente inhibidor de la acción microbiana, es decir, actúa como protector del tebuconazol. Probablemente, el deslavado del cobre haya inducido a reducir el efecto protector al co-biocida, provocando así pérdidas.

La alta reducción de tebuconazol en la parte aérea de las estaca es más difícil de explicar, pudiendo intervenir tanto factores bióticos (p.e. mohos) como abióticos. Existen referencias de estudios que demuestran que microorganismos como mohos ó hongos pueden degradar amonios cuaternarios (fungicida orgánico) por efectos bioenzimáticos (Burgel et al. 1996).

 

Figura nº3 .Pérdida en % de materias activas de estacas tratadas con sales CCA y sales de Cobre- Tebuconazol, tras 5.5 años de exposición en 13 campos de ensayo con climatología y tipo de suelo diferente.

En la figura nº 4 se muestra las pérdidas de producto (para cada ingrediente activo) obtenidas en cada campo de ensayo (13 en total), de la parte enterrada de las estacas de madera. En ella se observa como en función del tipo de campo, los valores de pérdida de ingredientes activos varían de manera muy significativa. En el caso de las sales CCA, el campo menos favorable registró pérdidas de cobre de casi un 80%, mientras que en el menos agresivo, apenas se detectaron pérdidas superiores al 2%. Ocurre algo similar con los demás componentes de la formulación (arsénico y cromo), aunque las pérdidas no son en general, tan elevadas. Centrándonos en el cobre, se observa que los campos TOT, HH, CC y GB son los que mayores pérdidas registran.

Estos 4 campos, presentan suelos ácidos ó muy ácidos y en la mayoría disponen de un drenaje bastante pobre, es decir, se acumula fácilmente el agua. En alguno de ellos presenta un alto contenido en restos orgánicos forestales y en otros hay actividad pastoril de ovejas. En cuanto al clima, presentan climas muy lluviosos ó tropicales excepto el campo GB, el cual es un clima de lluvias moderadas. Este estudio evidencia que el efecto del deslavado no sólo depende del pH del suelo, sino que también intervienen otros factores como el estancamiento del agua (es decir, suelos con mal drenaje). Entre los suelos que deslavan más hay alguno que presenta alta presencia de materia orgánica, bien de origen natural (forestal) o animal (pastoreo ovejas). Estos factores, también parecen tener un efecto en el deslavado, aunque no siempre, pues otros campos como el denominado OAK y GBF presentan hojarasca de roble y pino respectivamente, y los índices de deslavado son muy bajos. En estos casos, el hecho de disponer de un suelo con buen drenaje, un pH básico ó un clima con lluvias moderadas puede haber contribuido a la baja pérdida de activos. 

Figura nº4 .Efecto del clima y tipología de suelo en la pérdida en % de cobre en estacas tratadas con sales CCA y sales de Cobre-Tebuconazol, tras 5.5 años de exposición en 13 campos de ensayo distintos.

En el caso de las estacas tratadas con el producto CA (cobre azoles) se observa una pérdida de ambos biocidas, en general, muy superior a las sales CCA. El efecto del tipo de suelo también se pone de manifiesto en ambos biocidas, observándose patrones de pérdida similares que en el otro producto.

3.2  Calidad de los tratamientos protectores

El proceso de tratamiento es determinante para conseguir que el producto protector alcance la profundidad mínima requerida en la madera (penetración) y que impregne la madera en la cantidad de producto mínima requerida (retención). Para conseguir un tratamiento de calidad, no sólo será necesario adecuar el ciclo de tratamiento a la especie de madera y a la clase de uso objetivo, sino que será fundamental asegurar que la humedad de la madera antes del tratamiento no esté por encima del 20% y que la carga de madera esté bien colocada en el interior del autoclave. Otros factores como la temperatura de la madera y de la solución de tratamiento, también pueden tener su influencia en la calidad del tratamiento.

En autoclaves expuestos a la temperatura exterior (bastante habitual en España) cuando hace un frío intenso y prolongado puede enfriar la solución de tratamiento hasta valores cercanos a los 0ºC. En tal caso, las propiedades del producto pueden verse alteradas (de manera reversible) y provocar deficiencias en la penetración homogénea del producto en la madera. El periodo y las condiciones de acondicionamiento de la madera recién tratada también tiene su influencia en el comportamiento de la madera en servicio. Los productos actuales necesitan al menos unas 24-72 horas para reaccionar con la madera y fijarse adecuadamente, con lo que si antes de este tiempo se exponen a la lluvia, se producirá probablemente, un deslavado importante de producto.

La temperatura tras el tratamiento también fomenta una mejora en la fijación y una reducción del deslavado del cobre. Cao y Yu en 2007, publicaron un estudio donde se constató que el proceso de fijación del cobre (en ACQ-D) era más rápido y efectivo (menor deslavado) a temperaturas entre 50 y 70ºC. Aunque el efecto de los tratamientos de calor es una práctica conocida desde hace tiempo, el hecho de implicar un proceso extraordinario y encarecer así el producto, hace que no sea una práctica empleada por el sector.

La evaluación de la calidad de un tratamiento protector (retención y penetración) está condicionada a la realización de ensayos específicos. En el caso de los productos en base cobre, la penetración puede medirse de manera sencilla mediante la aplicación de un reactivo que reacciona con el cobre de los productos. Esto puede llevarse a cabo en laboratorio o directamente en campo. En el caso de la medición de la retención, debe llevarse a cabo en laboratorio, pues son necesarios equipos de análisis complejos para determinar la cantidad de cobre presente en un volumen determinado de madera tratada.

En los laboratorios de TECNALIA, en 2010 se analizaron un total de 3.426 muestras de madera tratada con sales de cobre, distribuidas en varios lotes, listos para su puesta en el mercado. Los resultados de los análisis de penetración mostraron resultados negativos en un total de 1.729 muestras (clase de penetración obtenida inferior a NP 5 según norma EN 351:2008). Esto supone que cerca del 50% de las muestras estaban deficientemente tratadas. Esto de alguna manera, pone en evidencia la credibilidad de la calidad de los tratamientos de madera del mercado.

                 

Fotografía nº1. Detalle de secciones de madera tratada. Las fotografías de arriba muestran una deficiente penetración de producto (para una clase de uso 4), mientras que la fotografía de abajo muestra una sección de madera con nivel de penetración P5 (albura 100% impregnada, según norma EN 351-1). El color violeta se obtiene tras el empleo de un reactivo que reacciona con el cobre presente en la madera.

4.  Conclusiones

La problemática que se está debatiendo en torno a la vida de servicio de la madera tratada con sales de cobre es compleja de analizar y responde a la interacción de multitud de factores. Si bien es cierto, que en los últimos años se ha registrado un incremento significativo en el número de casos donde la madera no ha respondido como se esperaba, en general no hay información fehaciente sobre las causas que los han propiciado y en consecuencia es imposible establecer responsabilidades claras.

Los problemas que se han ido sucediendo en los últimos años, coinciden con madera tratada hace 5-10 años. Toda esta madera, en principio fue tratada con los productos alternativos a las CCA, coincidiendo pues, en las fechas en las que se prohibió el uso de dichas sales de arsénico. En un análisis simplista, uno puede pensar que el problema pueda ser debido a los productos alternativos. Esta conclusión, sin lugar a dudas es errónea, pues se ha demostrado en infinidad de estudios científicos su valía para proteger a la madera frente a los organismos xilófagos presentes en una clase de uso 4.

Y es que en el comportamiento de la madera tratada y expuesta a una clase de uso 4 intervienen un elevado número de factores que pueden condicionar que un lote de madera tratada de la misma manera pueda comportarse adecuadamente en un lugar y fracasar en otro. Los factores mencionados pueden dividirse en controlables y no controlables (o menos controlables). En cuanto a los controlables, destaca la formulación de los productos protectores, la determinación de la retención óptima de producto y sobre todo, el proceso de tratamiento. En los menos controlables nos encontramos principalmente con los vinculados al lugar de exposición (clima, tipología de suelo y composición química y presencia de microorganismos, tanto xilófagos (virulencia) como otros que pueden favorecer a la degradación de las materias activas (especialmente los co-biocidas)).

El deslavado de las materias activas de los productos llamados alternativos es muy superior a las sales CCA. Esto obedece fundamentalmente a la composición del producto protector y su afinidad a fijarse en la madera. El deslavado ocurre de manera exponencial en los primeros meses de exposición, aunque está vinculado tanto a la presencia de humedad (climatología) como a la composición de suelo (textura, mal drenaje, pH, presencia de ácidos orgánicos,…). Aunque se producen pérdidas de ingredientes biocidas tanto en la parte aérea como en la parte subterránea, estas últimas acostumbran a ser superiores, lo que genera el riesgo a que en poco tiempo el contenido de materias activas remanente no sea suficiente para proteger a la madera de la acción de organismos xilófagos. Esto se acentúa cuando en el lugar de exposición nos encontramos con microorganismos que de por sí, presentan una alta capacidad para sobrevivir y desarrollarse en condiciones con una elevada presencia de cobre (tolerantes al cobre).

Los índices de deslavado ó pérdida de ingredientes activos deberían tenerse en cuenta a la hora de determinar la retención de producto mínimo necesario. De hecho sería recomendable que en el proceso de establecer los valores de retención mínimos, se tuvieran en cuenta los factores de exposición adversos (que pueden influir en la pérdida de producto en campo), para asegurar así que la madera tratada se comporte adecuadamente en la mayoría de casos posibles. Esto implicaría que en algunos casos, la madera quizá estaría sobre tratada, mientras que en otros pocos sitios (donde se presenten los factores más desfavorables) podría seguir fallando puntualmente. De ser así, seguro que no se hablaría tanto de este asunto, pues desde siempre (con el uso de sales CCA) se han registrado puntualmente casos donde la madera tratada no se ha comportado como se esperaba.

La competitividad del mercado y la cultura de intentar reducir todos los costes posibles, provoca en algunos casos, la pérdida de visión y criterio a la hora de establecer prioridades sobre los costes que pueden minimizarse y los riesgos asociados a ellos.

Así, nos encontramos con la posibilidad de que por parte de fabricantes y distribuidores de productos protectores, se recomienden retenciones de producto insuficientes para cubrir todos los riesgos de exposición (factores no controlables). Las debilidades encontradas en el proceso científico para determinar los valores críticos de retención (ensayos de laboratorio y ensayos de campo) hacen recomendable incrementar el número de estudios a realizar. En este sentido, sería interesante combinar estudios relacionados tanto con las propiedades físicas (p.e. capacidad de penetración del producto (y distribución homogénea de activos en la madera), estabilidad y capacidad de deslavado de los activos en la madera tratada expuesta a diferentes ambientes) como con las biológicas.

En este último aspecto, realizar ensayos en varios campos que presenten características distintas sería lo más apropiado. Sin dudas, las necesidades de caracterización desde el visto de vista científico, chocan a veces con los intereses y realidad de la industria y el mercado. En consecuencia, a la hora de calcular la retención eficaz de un producto sería interesante tener la opción de establecer algún tipo de coeficiente de seguridad que podría aplicarse en base a los estudios científicos realizados, siendo mayor cuanta menos información científica se recabara en un producto concreto.

El proceso de tratamiento es otro factor controlable que juega un papel determinante en las prestaciones de la madera tratada. Para conocer si se lleva a cabo de manera satisfactoria hace falta la implantación de procesos de control de calidad tanto internos como externos. La realidad del mercado de la madera tratada en España es que se consume y se instala mucha madera sin que existan garantías científicas reales sobre la idoneidad del tratamiento (en cuanto al cumplimiento de los requisitos mínimos exigibles). En muchas ocasiones, se detecta una ausencia o falta de regularidad sobre los controles internos que deben hacerse al tratar madera. La falta en algún caso, de conocimiento técnico por parte de las empresas y los condicionantes del mercado muchas veces con una visión cortoplacista pueden condicionar la calidad de los tratamientos y así, las prestaciones de durabilidad y vida de servicio.

La realidad contrastada por los trabajos que desarrolla TECNALIA evidencia que un porcentaje muy elevado de la madera tratada que se consume en España está deficientemente tratada (en términos de penetración y retención). Independientemente de la calidad real de la madera tratada, la mayor parte del volumen comercializado dispone de una garantía (normalmente de 10 años) a cargo de la empresa impregnadora que generalmente sólo obedece a las exigencias del mercado. A falta de que el mercado exija y esté dispuesto a asumir los precios de lotes de madera certificada y analizada, o bien, que los impregnadores se coordinen para establecer conjuntamente una estrategia de calidad mínima exigible y una política de precios y de información al mercado común (p.e. vincular distintas calidades de tratamiento a una vida de servicio y a un precio), los riesgos de que sigamos observando en el futuro grandes fiascos en la durabilidad de la madera tratada son significativos.

El problema de que la madera no cumpla la vida de servicio esperada por el consumidor puede provocar algo mucho más grave; la pérdida en la confianza de emplear madera en el futuro. Para evitarlo, es importante que tanto los fabricantes de productos, los impregnadores como incluso la administración vayan todos de la mano y promuevan la cultura de la calidad como única vía de supervivencia para el sector.

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