Exposición Laboral a Nanomateriales. en centros de Investigación

Tania Berlana Llorente Servicio de Prevención y Salud Laboral de Madrid Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) [email protected]

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INDICE 1. Introducción: investigando con nanomateriales 2. 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

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¿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 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 Sociales 2. Biología y Biomedicina 3. Recursos Naturales 4. Ciencias Agrarias 5. Ciencia y Tecnologías Físicas 6. Ciencia y Tecnología de Materiales 7. Ciencia y Tecnología de Alimentos 8. Ciencia y Tecnologías Químicas

Investigando con nanomateriales 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 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. 5

Investigando con nanomateriales 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 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.

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Investigando con nanomateriales En España, a partir del año 2000 se organizan en la red Nanospain Se 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. 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.

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Investigando con nanomateriales 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 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.

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INDICE 1. Introducción: investigando con nanomateriales 2. 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

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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. 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 10

Exposición a nanomateriales en Centros de Investigación Métodos de obtención de nanomateriales Por procesos mecánicos Trituración Molienda Aleación Técnicas de alta deformación: torsión, fricción, laminados, etc. Técnicas de consolidación Técnicas de densificación

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Exposición a nanomateriales en Centros de Investigación Métodos de fabricación de nanomateriales Por procesos físicos Evaporación/ condensación Ablación láser Descargas eléctricas Combustión por llama Pirólisis por láser Descomposición catalítica Deposición física de vapor (PVD)

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INDICE 1. Introducción: investigando con nanomateriales 2. 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

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Evaluación de riesgos en laboratorios de investigación La evaluación de riesgos aborda dos aspectos: Riesgos relacionados con la seguridad Riesgo de incendio y explosión derivadas de su condición de partículas materiales en el ambiente de trabajo

Riesgos higiénicos Toxicidad (????)

Riesgos de trabajadores especialmente sensibles Maternidad

Adaptación del puesto de trabajo 14

Evaluación de la exposición a nanomateriales Riesgos de seguridad Riesgo de incendio y explosión en el CSIC El número de átomos superficiales en los nanomateriales es mucho mayor que en materiales convencionales. 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.

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Evaluación de la exposición a nanomateriales Riesgos de seguridad Riesgo de incendio y explosión : Medidas preventivas Sistemas cerrados y confinados 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.

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Evaluación de la exposición a nanomateriales: Riesgos higiénicos Criterios para la evaluación de la exposición a nanomateriales La definición incluida en el RD 374/2001 de agentes químicos, no diferencia entre las sustancias químicas en función del tamaño del material, por lo que formalmente estaría incluida en el ámbito de aplicación Sin embargo requiere de nuevos criterios de evaluación debido a al imposibilidad de extrapolar los criterios de evaluación debido a la diferencia en los efectos a la salud , la dificultad de medir y la inexistencia de valores de referencia

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Evaluación de la exposición a nanomateriales: Riesgos higiénicos 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. Los equipos de medida actuales no parecen adecuados para el muestreo personal,

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Evaluación de la exposición a nanomateriales Riesgos higiénicos Metodología Control Banding o metodologías simplificadas de evaluación del riesgo Metodología cualitativa 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. 19

Evaluación de la exposición a nanomateriales Riesgos higiénicos

Metodología CB Nanotool Matriz de decisiones en función de la severidad y la probabilidad

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Evaluación de la exposición a nanomateriales Riesgos higiénicos

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Evaluación de la exposición a nanomateriales Riesgos higiénicos

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Evaluación de la exposición a nanomateriales Riesgos higiénicos

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Ejemplo (I): molienda de nitruro de silicio hasta 50 nm obteniendo una cantidad neta de 100 mg todas las semanas con una frecuencia de la tarea de 2 horas aproximadamente.

Puntuación de severidad: 7.5x2 + 5.625x4 = 37.5

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Ejemplo (I): molienda de nitruro de silicio hasta 50 nm obteniendo una cantidad neta de 100 mg todas las semanas con una frecuencia de la tarea de 2 horas aproximadamente.

Puntuación de probabilidad: 12.5 + 22.5 + 20= 55.5

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Evaluación de la exposición a nanomateriales Riesgos higiénicos

Metodología CB Nanotool Matriz de decisiones en función de la severidad y la probabilidad

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Ejemplo (II): diseño de nanoestructuras en equipos de sputtering inserta nanopartículas de arsénico de 5 nm sobre placas de silicio. En total se generan 15 mg de material semanalmente durante 3 horas diarias

Puntuación de severidad: 7.5x2 + 5.625x4 +10 + 20 = 67.5

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Ejemplo (II): diseño de nanoestructuras en equipos de sputtering.

Puntuación de probabilidad: 12.5 + 22.5 + 20= 55.5

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Evaluación de la exposición a nanomateriales Riesgos higiénicos Metodología CB Nanotool Matriz de decisiones en función de la severidad y la probabilidad

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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 • 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

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Control de la exposición en laboratorios Medidas Técnicas: •

Cerramientos del proceso

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Control de la exposición en laboratorios Gráfico eficiencia de la extracción localizada en función del tamaño de partícula

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 metálicas de hasta un 96% (Methner, 2008)

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Control de la exposición en laboratorios Medidas organizativas: prácticas de trabajo seguras ü Limpiar el área de trabajo utilizando sistemas de aspiración dotados de filtros HEPA y sistemas de barrido húmedos. ü Utilizar ropa de protección y cambiarse para acceder a otras áreas de trabajo. ü No guardar o consumir comida y bebida. ü Prohibir la aplicación de cosméticos. ü Evitarse tocarse la cara u otras partes con las manos contaminadas. ü Control de derrames

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Control de la exposición en laboratorios Medidas de protección individual ü Utilización 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 ü 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 eficaz Mascarilla con filtros FFP3 que garantice buen ajuste

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Control de la exposición en laboratorios Tipos de filtros

Los filtros FFP2 y FFP1 son de eficacia inferior, con un porcentaje de penetración Superior al proporcionado por el filtro FFP3 de 0.03% 36

Control de la exposición en laboratorios Eficiencia de la ropa de protección

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Control de la exposición en laboratorios Control de derrames: Utilizar un aspirador equipado con filtro HEPA Humedecer el polvo Emplear bayetas húmedas Utilizar adsorbentes si el derrame es un líquido Gestionar el material generado en la recogida del derrame como un residuo Utilizar EPIs, la exposición por inhalación y vía dérmica será probablemente el mayor riesgo.

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Control de la exposición en laboratorios Señalización del área de trabajo Señal no incluida en la normativa de señalización de seguridad de lugares de trabajo

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INDICE 1. Introducción: investigando con nanomateriales 2. 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

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Información: Trípticos divulgativos

Información: Trípticos divulgativos

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Información: Trípticos divulgativos

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Formación: Seminarios específicos (art.19 LPRL)

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Bibliografía Ø 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. 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 Nanosafe Ø NTP 797: Riesgos asociados a la nanotecnología. INSHT. M. Rosell y L. Pujol. Ø NTP 877: Evaluación del riesgo por exposición a nanopartículas. C. Tanarro Ø Toxicología de las nanopartículas. Revista Seguridad y Salud en el Trabajo. INSHT. C.Tanarro y V.Gálvez Ø Nanopartículas ¿un riesgo pequeño?. Revista Seguridad y Salud en el Trabajo. INSHT. C.Tanarro y V.Gálvez 45

Muchas gracias por su atención

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