Exposición Laboral a Nanomateriales. en centros de Investigación

1

Tania Berlana LlorenteServicio de Prevención y Salud Laboral de Madrid

Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)Tania.berlana@gmail.com

INDICE

1. Introducción: investigando con nanomateriales2. Exposición a nanomateriales en centros de investigación.3. Evaluación de riesgos en laboratorios de investigación.4. Control de la exposición en los laboratorios.6. Formación / Información al trabajador

2

¿Qué es el CSIC?

La Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) es la mayor institución pública dedicada a la investigación en España y la tercera de Europa.El CSIC se encuentra adscrito al Ministerio de Economía y Competitividad , a través de la Ministerio de Economía y Competitividad , a través de la Secretaria de Estado de Investigación.Está integrado por más de 130 Centros e Institutos distribuidos por todas las Comunidades Autónomas, así como más de un centenar de unidades asociadas. Algunos de estos Centros son mixtos con Universidades y otros organismos o entidades.

El carácter mustidisciplinar del CSIC

Por su carácter multidisciplinar y multisectorial el CSIC cubre todos los campos del conocimiento. Su actividad, que abarca desde la investigación básica hasta el desarrollo tecnológico, se organiza en torno a ocho áreas científico-técnicas:

1. Humanidades y Sociales2. Biología y Biomedicina3. Recursos Naturales4. Ciencias Agrarias5. Ciencia y Tecnologías Físicas6. Ciencia y Tecnología de Materiales7. Ciencia y Tecnología de Alimentos8. Ciencia y Tecnologías Químicas

En 1959 el físico Feynman, ponencia de la conferencia de la Sociedad Americana de Física

“ There´s Plenty of Room at the Bottom”(Hay sitio de sobra en el fondo).

En el futuro sería posible llegar a manipular átomos y

Investigando con nanomateriales

5

En el futuro sería posible llegar a manipular átomos y moléculas de manera individual, sin que hubiese impedimientos por parte de las leyes físicas.Limitación en la instrumentación para el estudio de nanoobjetos.Propuso construir computadoras cuyos elementos tendrían tamaño nanométrico, mediante litografía (grabado) de circuitos electrónicos mediante haces de electrones y potentes microscopios electrónicos.

Inspiración para el diseño de los nanomateriales

Tejidos que repelen el agua se inspiran en las características de la hoja del loto, que está recubierta de micro y nanoestructuras con carácter hidrofóbico

La resistencia de las valvas de los moluscos se obtiene

Investigando con nanomateriales

6

La resistencia de las valvas de los moluscos se obtiene mediante el adecuado ordenamiento de cristales de carbonato cálcico, otros minerales y ciertas proteínas.

Diseño de adhesivos a partir de la combinación de polímeros y nanoestructuras inspiradas en las extremidades de las salamandras.

Investigando con nanomateriales

En España, a partir del año 2000 se organizan en la red NanospainSe incluye en la Acción estratégica de Nanociencia y Nanotecnología en los Planes Nacionales de I+D+i de los periodos 2004-2007 y 2008 y 2011.

7

periodos 2004-2007 y 2008 y 2011.Actualmente España cuenta con más de 300 grupos de investigación en nanotecnología.En el CSIC hay más de sesenta de centros que trabajan en nanotecnología.

En cualquier buscador de páginas web en Internet se pueden encontrar varios millones de páginas relacionadas con el término ingles “nanotechnology”.

Programas Marco VI y VII de la Unión Europea, puesta en marcha de un área temática específica dedicada a la nanociencia y nanotecnología, y la implantación de un Plan de

Investigando con nanomateriales

8

específica dedicada a la nanociencia y nanotecnología, y la implantación de un Plan de Acción en Nanotecnología entre 2005 y 2015.

12.000 millones de dólares entre 2000 y 2010.

Se espera que el volumen de mercado de los productos relacionados con la nanotecnología supere los 2 billones de euros en el año 2015.

INDICE

1. Introducción: investigando con nanomateriales2. Exposición a nanomateriales en centros de investigación.3. Evaluación de riesgos en laboratorios de investigación.4. Control de la exposición en los laboratorios.6. Formación / Información al trabajador

9

Exposición a nanomateriales en Centros de Investigación

Tipos de producción de nanotecnología

Método “top-down”desde estructuras más grandes, a través de progresivas reducciones de tamaño.Ejemplos: trituración molienda, técnicas de alta deformación, técnicas de consolidación y densificación.

10

consolidación y densificación.

Método “botton-up”fabricación a partir de sus componentes individuales, átomos y moléculas que tienden espontánemente a formar complejos más grandes (self assembly)Ejemplos: pirólisis por láser, evaporación, condensación, procesos coloidales, reacciones de deposición de vapor

Métodos de obtención de nanomateriales

Por procesos mecánicos

TrituraciónMoliendaAleación

Exposición a nanomaterialesen Centros de Investigación

11

AleaciónTécnicas de alta deformación: torsión, fricción, laminados, etc.Técnicas de consolidaciónTécnicas de densificación

Métodos de fabricación de nanomateriales

Por procesos físicos

Evaporación/ condensaciónAblación láser

Exposición a nanomaterialesen Centros de Investigación

12

Ablación láserDescargas eléctricasCombustión por llamaPirólisis por láserDescomposición catalíticaDeposición física de vapor (PVD)

INDICE

1. Introducción: investigando con nanomateriales2. Exposición a nanomateriales en centros de investigación.3. Evaluación de riesgos en laboratorios de investigación.4. Control de la exposición en los laboratorios.6. Formación / Información al trabajador

13

Evaluación de riesgos en laboratorios de investigación

La evaluación de riesgos aborda dos aspectos:

Riesgos relacionados con la seguridadRiesgo de incendio y explosiónderivadas de su condición de partículas materiales en el

14

derivadas de su condición de partículas materiales en el ambiente de trabajo

Riesgos higiénicosToxicidad (????)

Riesgos de trabajadores especialmente sensibles

Maternidad Adaptación del puesto de trabajo

Riesgo de incendio y explosión en el CSIC

El número de átomos superficiales en los nanomaterialeses mucho mayor que en materiales convencionales.

Evaluación de la exposición a nanomaterialesRiesgos de seguridad

15

Por regla general, las cantidades de nanomateriales que se fabrican y se manipulan son del orden de gramos, y por tanto no se alcanzan las concentraciones ambientales mínimas requeridas.

En aras del principio de precaución, se adoptarán medidas de prevención.

Riesgo de incendio y explosión : Medidas preventivas

Sistemas cerrados y confinados

Equipos eléctricos protegidos frente al polvo

Evaluación de la exposición a nanomaterialesRiesgos de seguridad

16

Equipos eléctricos protegidos frente al polvo

Instalaciones eléctricas antiexplosivas

Si es posible, obtener, manipular y almacenar los nanomateriales en un medio líquido

Manipular y almacenar los nanomateriales en atmósferas controladas.

Criterios para la evaluación de la exposición a nanomateriales

La definición incluida en el RD 374/2001 de agentesquímicos, no diferencia entre las sustancias químicas enfunción del tamaño del material, por lo queformalmente estaría incluida en el ámbito de aplicación

Evaluación de la exposición a nanomateriales:Riesgos higiénicos

17

Sin embargo requiere de nuevos criterios deevaluación debido a al imposibilidad de extrapolar loscriterios de evaluación debido a la diferencia en losefectos a la salud , la dificultad de medir y lainexistencia de valores de referencia

Dificultad de las metodologías de evaluación cuantitativas:

No se conocen niveles en ambiente de partículas ultrafinas.

No existen límites de exposición profesional publicados de nanomateriales.

Evaluación de la exposición a nanomateriales: Riesgos higiénicos

18

nanomateriales.

Los equipos de medida actuales no parecen adecuados para el muestreo personal,

Metodología Control Banding o metodologías simplificadas de evaluación del riesgo

Metodología cualitativaSe desarrollaron para evaluar nuevos productos sin

Evaluación de la exposición a nanomaterialesRiesgos higiénicos

19

Se desarrollaron para evaluar nuevos productos sin información toxicológica (Industria farmacéutica)Adaptada a la exposición a nanopartículas “Control Banding Nanotool (CB Nanotool)”CB Nanotool se basa en la misma matriz del COSHH Essentials (Paik et al)Aceptada internacionalmente. Proyecto de informe ISO.Metodología original 2008. Posteriores modificaciones.

Metodología CB NanotoolMatriz de decisiones en función de la severidad y la

probabilidad

Evaluación de la exposición a nanomaterialesRiesgos higiénicos

20

Evaluación de la exposición a nanomaterialesRiesgos higiénicos

21

Evaluación de la exposición a nanomateriales Riesgos higiénicos

22

Evaluación de la exposición a nanomaterialesRiesgos higiénicos

23

Ejemplo (I): molienda de nitruro de silicio hasta 50 nmobteniendo una cantidad neta de 100 mg todas lassemanas con una frecuencia de la tarea de 2 horasaproximadamente.

24

Puntuación de severidad: 7.5x2 + 5.625x4 = 37.5

Ejemplo (I): molienda de nitruro de silicio hasta50 nm obteniendo una cantidad neta de 100 mgtodas las semanas con una frecuencia de la tareade 2 horas aproximadamente.

25

Puntuación de probabilidad: 12.5 + 22.5 + 20= 55.5

Metodología CB NanotoolMatriz de decisiones en función de la severidad y la

probabilidad

Evaluación de la exposición a nanomaterialesRiesgos higiénicos

26

Ejemplo (II): diseño de nanoestructurasen equipos de sputtering inserta nanopartículasde arsénico de 5 nm sobre placas de silicio. Entotal se generan 15 mg de materialsemanalmente durante 3 horas diarias

Puntuación de severidad:

27

Puntuación de severidad: 7.5x2 + 5.625x4 +10

+ 20 = 67.5

Puntuación de probabilidad:

Ejemplo (II): diseño de nanoestructurasen equipos de sputtering.

28

Puntuación de probabilidad: 12.5 + 22.5 + 20= 55.5

Metodología CB NanotoolMatriz de decisiones en función de la severidad y la

probabilidad

Evaluación de la exposición a nanomateriales Riesgos higiénicos

29

INDICE

1. Introducción: investigando con nanomateriales2. Exposición a nanomateriales en centros de investigación.3. Evaluación de riesgos en laboratorios de investigación.4. Control de la exposición en los laboratorios.6. Formación / Información al trabajador

30

Control de la exposición en laboratorios

• Medidas de control (STOP)

– Sustitución de sustancias• Eliminar la exposición a nanomateriales

– Técnicas: Aislamiento o confinamiento• Cerramiento del proceso

31

• Cerramiento del proceso• Preparación en medios húmedos• Equipamiento con sistemas de ventilación

– Organizativas • Procedimientos de trabajo seguro

– Protección Personal • Doble guante de nitrilo• Mascarillas FFP3 con buen ajuste• Ropa de trabajo tipo Tyvek

Medidas Técnicas: • Cerramientos del proceso

Control de la exposición en laboratorios

32

Gráfico eficiencia de la extracción localizada en función del tamaño de partícula

Control de la exposición en laboratorios

33

Se recomienda una velocidad de flujo en la campana entre 0.4-0.6m/s y evitar el flujo laminar horizontal (Harford, 2007)

Se puede alcanzar una reducción en la exposición a nanopartículas metálicasde hasta un 96% (Methner, 2008)

Medidas organizativas: prácticas de trabajo seguras

üLimpiar el área de trabajo utilizando sistemas de aspiración dotados de filtros HEPA y sistemas de barrido húmedos.

üUtilizar ropa de protección y cambiarse para acceder a otras

Control de la exposición en laboratorios

34

üUtilizar ropa de protección y cambiarse para acceder a otras áreas de trabajo.

üNo guardar o consumir comida y bebida.

üProhibir la aplicación de cosméticos.

üEvitarse tocarse la cara u otras partes con las manos contaminadas.

üControl de derrames

Medidas de protección individual

üUtilización de guantes, y doble guante para un uso prolongado, cuando se manejen nanomateriales ü Estado líquido: buena resistencia química ü Estado pulverulento: guantes de nitrilo

Control de la exposición en laboratorios

35

ü Estado pulverulento: guantes de nitriloü Protección ocular: gafas con protección lateral.

ü Ropa de protección: ropa en base de polietileno más eficaz que la de base poliéster o algodón. Preferible tipo Tyvek

ü Complementar con protecciones respiratorias adecuadas al proceso y tipo de nanomaterial con filtros FFP3

Doble guante de nitrilo desechable proporciona protección eficazMascarilla con filtros FFP3 que garantice buen ajuste

Tipos de filtros

Control de la exposición en laboratorios

36

Los filtros FFP2 y FFP1 son de eficacia inferior, con un porcentaje de penetraciónSuperior al proporcionado por el filtro FFP3 de 0.03%

Eficiencia de la ropa de protección

Control de la exposición en laboratorios

37

Control de derrames:

Utilizar un aspirador equipado con filtro HEPAHumedecer el polvoEmplear bayetas húmedasUtilizar adsorbentes si el derrame es un líquido

Control de la exposición en laboratorios

38

Utilizar adsorbentes si el derrame es un líquidoGestionar el material generado en la recogida del derrame como un residuoUtilizar EPIs, la exposición por inhalación y vía dérmica será probablemente el mayor riesgo.

Señalización del área de trabajo

Señal no incluidaen la normativade señalizaciónde seguridad delugares detrabajo

Control de la exposición en laboratorios

39

INDICE

1. Introducción: investigando con nanomateriales2. Exposición a nanomateriales en centros de investigación.3. Evaluación de riesgos en laboratorios de investigación.4. Control de la exposición en los laboratorios.6. Formación / Información al trabajador

40

Información: Trípticos divulgativos

Información: Trípticos divulgativos

42

Información: Trípticos divulgativos

43

Formación: Seminarios específicos (art.19 LPRL)

44

BibliografíaØ La nanotecnología. Pedro A. Serena Domingo. CSIC.Ø Evaluación del riesgo por exposición a nanopartículas mediante el uso de

metodologías simplificadas. Revista de Seguridad y Salud en el Trabajo. INSHT. C. Tanarro.

Ø Problemática en el establecimiento de valores límite: el caso de las nanopartículas. Revista Seguridad y Salud en el Trabajo. INSHT. C.Tanarro, E.Sousa, J.Tejedor.

Ø Informe de evaluación de la eficacia de las medidas de gestión de riesgos y recomendación de las medidas de control. Proyecto Nanoscale. Generalitat de Valencia. IMPIVA.

45

Valencia. IMPIVA.Ø Caracterización de escenarios de exposición durante el procesado de

nanomateriales. Proyecto Nanoscale. Generalitat de Valencia. IMPIVA.Ø La seguridad y Salud en la exposición a Nanopartículas. Instituto Riojano de

Salud Laboral.Ø Safe Production and use of nanomaterials. Proyecto nanosafe. European

Strategy for NanosafeØ NTP 797: Riesgos asociados a la nanotecnología. INSHT. M. Rosell y L.

Pujol.Ø NTP 877: Evaluación del riesgo por exposición a nanopartículas. C. TanarroØ Toxicología de las nanopartículas. Revista Seguridad y Salud en el Trabajo.

INSHT. C.Tanarro y V.GálvezØ Nanopartículas ¿un riesgo pequeño?. Revista Seguridad y Salud en el Trabajo.

INSHT. C.Tanarro y V.Gálvez

Muchas graciaspor su atención

46

Tania Berlana LlorenteServicio de Prevención y Salud Laboral de Madrid

Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)Tania.berlana@orgc.csic.es