Δωρεάν 🚚 με BOXNOW για αγορές 50€+
®

Επιστημονική ανασκόπηση

Τι καθορίζει τον τρόπο που καίει ένα κερί;

Η συμπεριφορά ενός αρωματικού κεριού δεν καθορίζεται από μία μόνο πρώτη ύλη. Προκύπτει από την αλληλεπίδραση του κεριού, του φιτιλιού, του αρώματος, της φλόγας και των συνθηκών καύσης.

Περιεχόμενα

  1. 01Από το στερεό κερί στη φλόγα
  2. 02Γιατί δεν αρκεί να γνωρίζουμε τη βάση του κεριού
  3. 03Πώς το άρωμα περνά από το κερί στον χώρο
  4. 04Τι μπορούν να μας πουν οι μελέτες εκπομπών

Το κεντρικό ερώτημα

Καίγεται απλώς το κερί ή λειτουργεί ένα ολόκληρο σύστημα;

Το στερεό κερί δεν καίγεται απευθείας. Η θερμότητα της φλόγας λιώνει μια μικρή ποσότητα, το φιτίλι μεταφέρει το υγρό προς τα πάνω και εκείνο εξατμίζεται πριν καεί. Γι’ αυτό η σταθερότητα της φλόγας εξαρτάται από την ισορροπία ανάμεσα στον ρυθμό τροφοδοσίας, την παροχή οξυγόνου και την απομάκρυνση της θερμότητας. [1][4]

Η σύνθεση του κεριού έχει σημασία, αλλά δεν αρκεί για να εξηγήσει το αποτέλεσμα. Ο βαθμός εξευγενισμού της πρώτης ύλης, το άρωμα, η επιλογή και η επεξεργασία του φιτιλιού, η κατάσταση της φλόγας και τα ρεύματα αέρα μπορούν να αλλάξουν τόσο την καύση όσο και το προφίλ των εκπομπών. [1][2][4][5]

Γι’ αυτό δύο κεριά με την ίδια γενική ονομασία βάσης μπορεί να συμπεριφέρονται διαφορετικά. Για μια επιστημονικά έγκυρη σύγκριση, πρέπει να εξετάζεται το τελικό κερί υπό καθορισμένες συνθήκες καύσης και όχι μία μεμονωμένη λέξη στην ετικέτα. [1][2]

Πέντε ευρήματα για την καύση και τις εκπομπές

Οι μελέτες στρέφουν την προσοχή από τις απόλυτες κατηγορίες υλικών στο πώς λειτουργεί το κερί ως σύνολο.

  1. 01

    Η φλόγα τροφοδοτείται από ατμούς κεριού

    Το φιτίλι μεταφέρει το λιωμένο κερί προς τη θερμή ζώνη, όπου το καύσιμο εξατμίζεται και αντιδρά με το οξυγόνο. [1][4]

  2. 02

    Το φιτίλι ρυθμίζει το σύστημα

    Η επιλογή του φιτιλιού επηρεάζει τον ρυθμό καύσης, ενώ ορισμένες ουσίες που χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία του μπορούν να αποτυπωθούν στη σύσταση των σωματιδίων. [1][4]

  3. 03

    Η σύνθεση αλλάζει τις εκπομπές

    Σε ελεγχόμενες δοκιμές, ο βαθμός εξευγενισμού της παραφίνης και η παρουσία αρώματος ή άλλων προσθέτων διαφοροποίησαν αισθητά τα προφίλ εκπομπών που καταγράφηκαν. [1][2][5]

  4. 04

    Ο τρόπος καύσης είναι κρίσιμος

    Η σταθερή καύση, η καύση με αιθάλη και η σιγοκαύση μετά το σβήσιμο δεν παράγουν τα ίδια σωματίδια ούτε την ίδια μάζα εκπομπών. [4]

  5. 05

    Η ανίχνευση δεν ισοδυναμεί με κίνδυνο

    Σε μελέτη 24 τύπων κεριών, οι περισσότερες υπολογισμένες συγκεντρώσεις ήταν χαμηλότερες από τις τιμές αναφοράς που επέλεξαν οι συγγραφείς. Οι εξαιρέσεις αφορούσαν, ανάλογα με το σενάριο και την τιμή σύγκρισης, το NO₂, την ακρολεΐνη και το βενζο[a]πυρένιο. [1]

Στην ανάλυση των στοιχείων

Από τον μηχανισμό στις μετρήσεις

Το κερί ως σύστημα καύσης και απελευθέρωσης αρώματος

Για να ερμηνεύσουμε σωστά τις μετρήσεις, χρειάζεται να ακολουθήσουμε τη διαδρομή του καυσίμου, να παρατηρήσουμε τη φλόγα και να λάβουμε υπόψη τις συνθήκες στις οποίες συλλέχθηκαν τα δεδομένα.

Από το στερεό κερί στη φλόγα

Η θερμότητα της φλόγας λιώνει το καύσιμο που χρειάζεται για να διατηρηθεί η καύση.

Ένας συνεχής κύκλος τήξης και εξάτμισης

Μετά την ανάφλεξη του φιτιλιού, η θερμότητα λιώνει το κερί γύρω από τη βάση του. Το υγρό ανεβαίνει μέσα από τους πόρους του φιτιλιού με τριχοειδή δράση. Πλησιάζοντας στη φλόγα, θερμαίνεται περισσότερο, εξατμίζεται και αναμειγνύεται με τον αέρα. Η ορατή φλόγα είναι η ζώνη όπου καίγονται κυρίως αυτοί οι ατμοί. [1][4]

Η επιφάνεια του λιωμένου κεριού συμμετέχει επομένως στην τροφοδοσία της φλόγας. Αρωματικά συστατικά μπορούν να εξατμίζονται απευθείας από το θερμό υγρό κερί, ενώ όσα μεταφέρονται μέσω του φιτιλιού και φτάνουν στη φλόγα εκτίθενται στη διαδικασία της καύσης. [1]

Η ισορροπία φαίνεται στη φλόγα

Κατά τη σταθερή καύση, μεγάλο μέρος της αιθάλης που σχηματίζεται μέσα στη φλόγα μπορεί να οξειδωθεί πριν διαφύγει. Οριζόντια ρεύματα αέρα μπορούν να κάνουν τη φλόγα να τρεμοπαίζει και να επιτρέψουν σε περισσότερα ανθρακούχα σωματίδια να περάσουν στον αέρα. [4]

Στη μελέτη των Pagels et al. (2009), η σταθερή καύση, η καύση με αιθάλη και η σιγοκαύση μετά το σβήσιμο παρήγαγαν σωματίδια διαφορετικού μεγέθους και χημικής σύστασης. Το εύρημα αφορούσε δύο συγκεκριμένους τύπους κεριών σε ελεγχόμενο θάλαμο, αλλά δείχνει γιατί η κατάσταση της φλόγας πρέπει να καταγράφεται σε κάθε σύγκριση. [4]

Γιατί δεν αρκεί να γνωρίζουμε τη βάση του κεριού

Η πρώτη ύλη καθορίζει ορισμένες φυσικές ιδιότητες, αλλά η τελική συμπεριφορά εξαρτάται από τη σύνθεση και τις δοκιμές καύσης.

Βαθμός εξευγενισμού, πρόσθετα και άρωμα

Οι Derudi et al. (2014) εξέτασαν τρία κεριά δοχείου από παραφίνες με διαφορετικό βαθμό εξευγενισμού. Στα συγκεκριμένα δείγματα, ο βαθμός εξευγενισμού επηρέασε σημαντικά τους συντελεστές εκπομπής. Στην εργασία του 2012, οι διαφορές μεταξύ αρωματικών κεριών αποδόθηκαν πιθανώς τόσο στην παραφινική πρώτη ύλη όσο και στα πρόσθετα, με τις εκπομπές αλδεϋδών να συνδέονται περισσότερο με τα πρόσθετα. [2][5]

Τα δεδομένα δεν επιτρέπουν μια γενική κατάταξη ολόκληρων οικογενειών κεριού. Στη μελέτη των Salthammer et al., τα μη αρωματισμένα κεριά από φοινικέλαιο, παραφίνη, σόγια και στεαρίνη παρουσίασαν παρόμοια προφίλ εκπομπών, χωρίς κάποια βάση να υπερέχει σταθερά στις συνθήκες της δοκιμής. Η ονομασία της βάσης δεν υποκαθιστά τη μέτρηση του τελικού κεριού. [1][2]

Η συμβολή του φιτιλιού στις εκπομπές

Οι Pagels et al. εντόπισαν, κατά τη σταθερή καύση των κεριών που μελέτησαν, υπέρλεπτα σωματίδια πλούσια σε φωσφορικά ή νιτρικά άλατα. Οι συγγραφείς θεώρησαν ότι πιθανή πηγή τους ήταν τα επιβραδυντικά φλόγας του φιτιλιού. Η παρατήρηση δείχνει ότι τα σωματίδια που καταγράφει ένας αναλυτής δεν προέρχονται υποχρεωτικά μόνο από τη βάση του κεριού. [4]

Πώς το άρωμα περνά από το κερί στον χώρο

Οι μετρήσεις διαχωρίζουν τα συστατικά που εξατμίζονται από το λιωμένο κερί από τις ενώσεις που σχηματίζονται κατά την καύση.

Εξάτμιση από το λιωμένο κερί

Στη μελέτη των Salthammer et al., η πτητικότητα των αρωματικών συστατικών επηρέασε τον ρυθμό με τον οποίο περνούσαν από το θερμό υγρό κερί στον αέρα. Συστατικά με υψηλότερη τάση ατμών κυριάρχησαν στα δείγματα αέρα, ενώ διαφορετικές οικογένειες αρώματος παρουσίασαν διαφορετικά προφίλ πτητικών ενώσεων. [1]

Η μελέτη των Salthammer et al. (2021) κατέγραψε σημαντικές διαφορές ανάμεσα στα προφίλ αρωματικών και μη αρωματικών κεριών. Οι μετρήσεις περιλάμβαναν τόσο τυπικά προϊόντα καύσης όσο και συστατικά των αρωματικών μιγμάτων που είχαν περάσει στην αέρια φάση. Αυτός ο διαχωρισμός είναι ουσιώδης: η παρουσία μιας πτητικής ένωσης δεν αποδεικνύει από μόνη της ότι δημιουργήθηκε στη φλόγα. [1]

Τι δεν μέτρησε η μελέτη

Όλα τα αρωματισμένα κεριά της μελέτης περιείχαν το ίδιο ποσοστό αρώματος, 5% κατά βάρος. Δεν αξιολογήθηκαν η αντιληπτή ένταση, η διάρκεια ή η ισορροπία του αρώματος. Τα αποτελέσματα επομένως περιγράφουν χημικά προφίλ εκπομπών και δεν καθορίζουν το ιδανικό ποσοστό αρώματος ή την αισθητηριακή απόδοση ενός κεριού. [1]

Τι μπορούν να μας πουν οι μελέτες εκπομπών

Οι μετρήσεις αποκτούν νόημα όταν ερμηνεύονται με βάση το δείγμα, τις συνθήκες του θαλάμου και τις παραδοχές του σεναρίου έκθεσης.

Από την ανίχνευση στην αξιολόγηση

Οι Orecchio (2011), Derudi et al. (2014) και Salthammer et al. (2021) ανίχνευσαν αέριες ενώσεις και αιωρούμενα σωματίδια κατά την καύση κεριών. Οι συγκεντρώσεις και οι συντελεστές εκπομπής διέφεραν αισθητά ανάμεσα στα δείγματα. Αυτή η διακύμανση δεν υποστηρίζει ένα ενιαίο συμπέρασμα για όλα τα κεριά, αλλά την ανάγκη αξιολόγησης συγκεκριμένων συνθέσεων. [1][2][3]

Οι Salthammer et al. εξέτασαν 24 ειδικά παρασκευασμένους τύπους κεριών σε θάλαμο 8 m³ και μετέτρεψαν τους συντελεστές εκπομπής σε σενάρια δωματίου αναφοράς 30 m³, με 0,5 ανανεώσεις αέρα ανά ώρα και καθορισμένες παραδοχές χρήσης. Οι περισσότερες υπολογισμένες συγκεντρώσεις ήταν χαμηλότερες από τις τιμές σύγκρισης που χρησιμοποίησαν. Καταγράφηκαν όμως εξαιρέσεις για το NO₂ σε ορισμένες βραχυχρόνιες συγκρίσεις και για την ακρολεΐνη και το βενζο[a]πυρένιο σε ορισμένες μακροχρόνιες συγκρίσεις. [1]

Από τον θάλαμο στον πραγματικό χώρο

Ο θάλαμος επιτρέπει συγκρίσιμες μετρήσεις, επειδή ελέγχει τον όγκο, τη θερμοκρασία και την ανανέωση του αέρα. Το δωμάτιο αναφοράς παραμένει επίσης ένα μαθηματικό σενάριο. Σε έναν πραγματικό χώρο, ο όγκος, ο αερισμός, ο αριθμός των κεριών, η διάρκεια καύσης και η κατάσταση της φλόγας επηρεάζουν τη συγκέντρωση που τελικά αναπτύσσεται. [1][3]

Όρια της ερμηνείας

Τι δεν αποδεικνύει μια ετικέτα ή μία μέτρηση

Η επιστημονική ακρίβεια απαιτεί να γνωρίζουμε τι ακριβώς μετρήθηκε και υπό ποιες συνθήκες.

  1. 01

    Η ονομασία της βάσης δεν αρκεί για την αξιολόγηση

    Φυτικό κερί, παραφίνη και μίγματα περιλαμβάνουν πολλές ποιότητες και συνθέσεις. Το τελικό κερί και η συμπεριφορά της φλόγας αποτελούν την ουσιαστική βάση της αξιολόγησης.

  2. 02

    Η παρουσία μιας ουσίας δεν αρκεί για την αξιολόγηση του κινδύνου

    Χρειάζονται η συγκέντρωση, η διάρκεια, η συχνότητα, ο όγκος του χώρου και ο αερισμός ώστε ένα εύρημα της χημικής ανάλυσης να ερμηνευτεί ως προς την έκθεση.

  3. 03

    Τα ποσοστά δεν γενικεύονται αυτόματα

    Το ποσοστό μιας διαφοράς που μετρήθηκε σε συγκεκριμένα δείγματα δεν αποδεικνύει αντίστοιχη υπεροχή για κάθε προϊόν της ίδιας κατηγορίας.

  4. 04

    Η χρήση αλλάζει το αποτέλεσμα

    Τα ρεύματα αέρα, η διάρκεια καύσης και ο τρόπος σβησίματος μπορούν να αλλάξουν την κατάσταση της φλόγας και το προφίλ των σωματιδίων.

05

Σύνθεση

Η αξιολόγηση αφορά το τελικό κερί και τις συνθήκες καύσης

Τα δεδομένα που εξετάστηκαν δεν επιτρέπουν την κατάταξη ενός κεριού μόνο από την ονομασία της βάσης του. Δείχνουν ότι το καύσιμο, το άρωμα, η επιλογή του φιτιλιού και η κατάσταση της φλόγας επηρεάζουν από κοινού τον ρυθμό καύσης και το προφίλ των εκπομπών. Η ουσιαστική σύγκριση αφορά επομένως το τελικό κερί υπό καθορισμένες συνθήκες. [1][2][4]

Μια τεκμηριωμένη αξιολόγηση απαιτεί γνωστή σύνθεση, επαναλαμβανόμενες δοκιμές καύσης και σαφή αναφορά των συνθηκών θαλάμου και των παραδοχών κάθε σεναρίου έκθεσης. Απαιτεί επίσης να διαχωρίζεται η ανίχνευση μιας ουσίας από την εκτίμηση της πραγματικής έκθεσης. [1][2]

Ερωτήσεις που προκύπτουν από τα δεδομένα

Συχνές ερωτήσεις για την επιστήμη του κεριού

Καίγεται το ίδιο το στερεό κερί;

Όχι απευθείας. Η θερμότητα λιώνει το κερί, το φιτίλι μεταφέρει το υγρό προς τη θερμή ζώνη και το καύσιμο εξατμίζεται πριν αντιδράσει με το οξυγόνο στη φλόγα. [1][4]

Γιατί έχει τόση σημασία το φιτίλι;

Επειδή μεταφέρει το υγρό καύσιμο προς τη φλόγα και επηρεάζει τον ρυθμό καύσης. Στη μελέτη των Salthammer et al. χρειάστηκαν διαφορετικά φιτίλια για διαφορετικούς συνδυασμούς κεριού και αρώματος, ενώ οι Pagels et al. συνέδεσαν ορισμένα υπέρλεπτα σωματίδια με ουσίες επεξεργασίας του φιτιλιού. [1][4]

Τι δείχνει η ορατή αιθάλη;

Δείχνει ότι η καύση έχει περάσει σε κατάσταση με αυξημένο σχηματισμό ανθρακούχων σωματιδίων. Στις ελεγχόμενες δοκιμές, η καύση με αιθάλη παρουσίασε διαφορετικό προφίλ και μεγαλύτερη μάζα σωματιδίων από τη σταθερή φλόγα. [4]

Από πού απελευθερώνεται το άρωμα;

Η μελέτη των Salthammer et al. έδειξε ότι αρωματικά συστατικά εξατμίζονται απευθείας από το θερμό υγρό κερί και ότι τα πιο πτητικά συστατικά κυριαρχούν στα δείγματα αέρα. Η μελέτη δεν αξιολόγησε την αντιληπτή ένταση ή τη διάρκεια του αρώματος. [1]

Αρκεί το είδος της βάσης για να προβλέψουμε τις εκπομπές;

Όχι. Οι μελέτες δείχνουν ότι ο βαθμός εξευγενισμού και η ακριβής σύνθεση της πρώτης ύλης, τα πρόσθετα, το άρωμα, το φιτίλι και η κατάσταση της φλόγας διαμορφώνουν από κοινού το τελικό προφίλ. [1][2][4][5]

Μπορεί μια δοκιμή θαλάμου να προβλέψει κάθε σπίτι;

Όχι απόλυτα. Ο θάλαμος επιτρέπει ελεγχόμενη σύγκριση, ενώ στο σπίτι η συγκέντρωση επηρεάζεται από τον όγκο του δωματίου, τον αερισμό, τον αριθμό των κεριών και τον χρόνο καύσης. [1][3]

Μεθοδολογική σημείωση

Η ανασκόπηση εστιάζει σε μελέτες που εξέτασαν τα κεριά ως ολοκληρωμένα προϊόντα ή κατέγραψαν συγκεκριμένες καταστάσεις καύσης. Δεν μετατρέπει τα αποτελέσματα μεμονωμένων δειγμάτων σε καθολικούς ισχυρισμούς για ολόκληρες κατηγορίες κεριών.

Οι συγκρίσεις με τιμές αναφοράς αποδίδονται στα σενάρια, στις παραδοχές και στις πηγές που χρησιμοποίησαν οι συγγραφείς κατά τη δημοσίευση. Δεν παρουσιάζονται ως επικαιροποιημένη αξιολόγηση με βάση κάθε μεταγενέστερη κατευθυντήρια τιμή.

Οι Salthammer et al. δήλωσαν ότι δεν υπήρχε σύγκρουση συμφερόντων και αναγνώρισαν οικονομική και συμβουλευτική υποστήριξη από ενώσεις της βιομηχανίας κεριών, καθώς και συμμετοχή οίκων αρωμάτων στον σχεδιασμό. Οι Derudi et al. (2014) αναγνώρισαν χρηματοδότηση από ιταλική ένωση κατασκευαστών κεριών. Οι σχέσεις αυτές αναφέρονται για λόγους διαφάνειας.

Βιβλιογραφία

  1. Salthammer, T., Gu, J., Wientzek, S., Harrington, R., & Thomann, S. (2021). Measurement and evaluation of gaseous and particulate emissions from burning scented and unscented candles. Environment International, 155, 106590.
  2. Derudi, M., Gelosa, S., Sliepcevich, A., et al. (2014). Emission of air pollutants from burning candles with different composition in indoor environments. Environmental Science and Pollution Research, 21, 4320–4330.
  3. Orecchio, S. (2011). Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in indoor emission from decorative candles. Atmospheric Environment, 45, 1888–1895.
  4. Pagels, J., Wierzbicka, A., Nilsson, E., et al. (2009). Chemical composition and mass emission factors of candle smoke particles. Journal of Aerosol Science, 40, 193–208.
  5. Derudi, M., Gelosa, S., Sliepcevich, A., et al. (2012). Emissions of air pollutants from scented candles burning in a test chamber. Atmospheric Environment, 55, 257–262.