Cuatro conceptos básicos que debes saber sobre nanomateriales

05/12/2017

Cuando oímos hablar de nanomateriales todos pensamos en el último grito en tecnología, en microtubos de carbono, en grafeno, en el acabado superficial que impide que crezcan microbios en todas las superficies que tocamos…, y un largo etcétera. Sin embargo, los nanomateriales siempre han estado a nuestro alrededor, ya que están presentes en las erupciones volcánicas, las emisiones de los vehículos diésel, los humos de soldadura y un gran número de fuentes de nuestra vida cotidiana.

En esta entrada, pretendemos dar una visión muy breve acerca de qué entendemos por nanomateriales, las fuentes de exposición a los nanomateriales, sus efectos sobre la salud y los medios de que disponemos para protegernos.

¿Qué son los nanomateriales?

Como veíamos anteriormente, el avance en la ciencia de materiales ha transmutado el concepto (que no la naturaleza) de estas partículas hasta tal punto que en 2011 la Comisión Europea definió con exactitud qué se entiende como nanomaterial.

Así, y según la Comisión Europea, debe entenderse por nanomaterial todo aquel material natural, accidental o fabricado que contenga partículas, sueltas o formando un agregado o aglomerado, y en el que el 50 % o más de las partículas en la granulometría numérica presente una o más de las dimensiones externas en el intervalo de tamaños comprendido entre un nanómetro y 100 nanómetros. En casos específicos y cuando se justifique por preocupaciones de medio ambiente, salud, seguridad o competitividad, el umbral de la granulometría numérica del 50 % puede sustituirse por un umbral comprendido entre el 1 % y el 50 %.

No obstante lo dispuesto en el párrafo anterior, los fullerenos, los copos de grafeno y los nanotubos de carbono de pared simple con una o más dimensiones externas inferiores a 1 nm deben ser considerados como nanomateriales.

Cuando sea técnicamente posible y la legislación específica lo exija, la conformidad con la definición recomendada podrá determinarse sobre la base de la superficie específica por unidad de volumen. Un material debe considerarse incluido en la definición cuando la superficie específica por unidad de volumen del material sea superior a 60 m2/cm3. No obstante, un material que, según su granulometría numérica, es un nanomaterial debe considerarse que respeta la definición incluso si el material tiene una superficie específica inferior a 60 m2/cm3.

 

¿Cuáles son las principales fuentes de exposición a los nanomateriales?

Como decíamos anteriormente, los nanomateriales pueden encontrarse de forma natural o en procesos en los que interviene el ser humano. Sin embargo, algunos nanomateriales se han incorporado a productos de uso cotidiano, como los compuestos de sílica amorfa en neumáticos, el óxido de titanio en cremas y pinturas con acción bloqueadora de la radiación UV, agentes microbianos en forma de partículas de plata nanométrica en tejidos y dispositivos médicos o nanotubos de carbono utilizados para conferir propiedades mecánicas y otras cualidades a materiales usados en electrónica, industria del automóvil o aeroespacial.

Así pues, la exposición de los seres humanos a los nanomateriales puede hacerse en cinco ámbitos generales:

  1. Fabricación del nanomaterial, ya sea mediante síntesis o mediante molienda del material. Debemos tener en cuenta que el nanomaterial también puede generarse en el transcurso de un proceso industrial. En esta fase, los nanomateriales pueden comercializarse en polvo o disueltos en algún tipo de líquido.

  2. Aplicación del nanomaterial en el producto. En esta fase la exposición puede darse en los procesos de manipulación del nanomaterial en bruto, tales como carga en las tolvas, pesada, mezcla, tamizado o vertido.

  3. Uso de los productos que incorporan nanomateriales. En aquellos procesos en los que puedan liberarse partículas del producto que incorpora el nanomaterial.

  4. Eliminación de residuos. Ya sea de los materiales que contienen el nanomaterial como materiales que hayan podido contaminarse con el mismo, como Equipos de Protección Individual (EPI).

  5. Operaciones de mantenimiento. Se trata de uno de los ámbitos donde más susceptibilidad hay de verse expuesto al nanomaterial, principalmente en las labores de limpieza, corte, pulido, etc.

 

¿Cuáles son los efectos para la salud de los nanomateriales?

Los efectos para la salud estarán condicionados en gran parte por la vía de entrada del nanomaterial, siendo éstas:

  • Vía respiratoria. Mediante la inhalación del nanomaterial. Se trata de la principal vía de exposición tanto para este tipo de sustancias como para muchos otros productos químicos.

  • Vía dérmica. Mediante la absorción o contacto del material con la piel.

  • Vía digestiva. Aunque se trata de una vía menos frecuente, las partículas nanométricas pueden interactuar con el tejido del aparato digestivo.

Aunque los efectos sobre la salud no están suficientemente estudiados y se centran principalmente en animales, sí que se tiene constancia de que las interacciones de estas partículas con los distintos tejidos y sistemas del organismo pueden propiciar la formación de cúmulos proteínicos fibrosos que pueden ser similares a los que aparecen en algunas enfermedades, incluidas enfermedades cerebrales. Por su parte, la inhalación de partículas nanométricas pueden provocar efectos en los pulmones, corazón y en la circulación sanguínea, similares a los ya conocidos provocados por partículas de polución aérea.

Por otro lado, existe evidencia de que los nanotubos o varillas de características similares a las fibras de asbesto suponen un riesgo de mesotelioma (una forma de cáncer de pleura).

 

¿Cómo podemos protegernos?

El primer paso para detallar cualquier estrategia de prevención es la de evaluar el nivel de riesgo existente por la exposición al agente causante del deterioro de la salud.

En este sentido, uno de los principales obstáculos que nos encontramos es que la gran heterogeneidad de nanomateriales que existe hace que sea muy difícil llegar a un consenso para el establecimiento de límites de exposición ambiental que permitan determinar cuál es el límite de la exposición que se considera “seguro”.

Como siempre, el control del riesgo en el origen, la aplicación de medidas de protección organizativas y de medios de protección colectivos deben ser siempre la prioridad en cuanto a las medidas preventivas. Sin embargo, en caso de que sea necesario el uso de Equipos de Protección Individual (EPI), deberemos tener algunas cuestiones presentes.

En primer lugar, en el ámbito laboral, los EPI deberán ser utilizados siguiendo las directrices marcadas en el RD 773/1997, y los equipos a utilizar deberán reunir las condiciones de seguridad que se establecen en el RD 1407/1992.

Adicionalmente, y cuando se ha determinado necesario el uso de EPI, debemos seguir el ABC de la selección y uso de estos equipos:

  1. El primer paso es hacer un análisis absolutamente exhaustivo de la naturaleza y características de la amenaza para la salud, las características particulares del trabajo, y también de los trabajadores.

  2. A continuación se definirán los EPI que se adecúen al nivel de protección evaluado como necesario y que se adapten a las características de la tarea a desempeñar y de los trabajadores que deberán usarlos.

  3. Por último se formará a los usuarios de los equipos en el correcto uso de los mismos, siguiendo siempre las indicaciones del fabricante.

Los EPI a utilizar actuarán a modo de escudo protector que se interpondrá entre el riesgo y la vía de entrada al organismo de las nanopartículas. Así, a continuación veremos los tipos de EPI disponibles para cada una de las vías de acceso que veíamos anteriormente.

 

Protección de las vías respiratorias

De forma general, se utilizarán protectores que incorporen filtros de partículas P3, los cuales pueden incorporarse a filtros intercambiables para ser utilizados en máscaras completas, medias máscaras y cuartos de máscara, mascarillas autofiltrantes o equipos filtrantes motorizados.

En este sentido, una de las preocupaciones que podrían surgir es si estos filtros pueden ofrecer una protección eficaz para unos tamaños de partícula tan reducidos. En este sentido, debemos tener en cuenta que el comportamiento de los filtros se caracteriza por tener una eficiencia filtrante particularmente notable para tamaños de partículas superiores a 1 micrómetro (1.000 nm) y para partículas con diámetros inferiores a los 0,06 micrómetros (60 nm) (véase Ilustración 1). El rango de tamaños en los que peor se comportan estos filtros (entre los 0,1 y 0,6 micrómetros) es precisamente la zona en la que se evalúan los filtros de partículas durante los ensayos referenciados, con el fin de evaluar el comportamiento del EPI en las condiciones más desfavorables.

 

https://blogs.cdc.gov/niosh-science-blog/files/2011/12/resp-diffusion.gif

Ilustración 1 Eficiencia del filtro vs diámetro de partícula. Fuente: Centers for Disease Control and Prevention

 

Así pues, y teniendo en cuenta los tamaños de partículas asociados a los nanomateriales, el foco de atención en cuanto a la protección de las vías respiratorias debería centrarse en minimizar la fuga del aire desde el exterior del protector respiratorio hacia el interior del mismo, o lo que es lo mismo, maximizar tanto como permitan las condiciones y características particulares propias de la tarea a realizar y del trabajador, el ajuste entre cara y adaptador facial. La elección del tipo de equipo a utilizar finalmente dependerá siempre de las condiciones asociadas a la tarea (tipo y concentración del contaminante, ritmo de trabajo exigido, condiciones de humedad, temperatura, etc.) que se han determinado en la fase de evaluación y de las características propias del trabajador.

 

Las normas asociadas a los distintos tipos de protectores respiratorios filtrantes son las siguientes:

  • UNE-EN 149:2001+A1:2010. Medias máscaras autofiltrantes contra partículas.

  • UNE-EN 405:2002+A1:2010. Medias máscaras autofiltrantes contra gases o partículas.

  • UNE-EN 140:1999 – Medias máscaras.

  • UNE-EN 143:2001 y A1:2006 – Filtros contra partículas.

  • UNE-EN 12941:1998 y enmiendas de 2004 y 2009 – Equipos filtrantes de ventilación asistida con casco o capucha.

  • UNE-EN 12942:1999 1998 y enmiendas de 2003 y 2009 – Equipos filtrantes de ventilación asistida con máscara, cuarto de máscara o máscara completa.

 

Dependiendo de las necesidades de protección, en casos donde se haya evaluado unas condiciones muy elevadas de nanomateriales, se puede recomendar el uso de equipos aislantes, cuya normativa se describe a continuación:

  • UNE-EN 137:2007– Equipos aislantes autónomos de circuito abierto de aire comprimido con máscara completa.

  • UNE-EN 14435:2004 – Equipos aislantes de circuito abierto de aire comprimido con media máscara para uso sólo en presión positiva.

  • UNE-EN 145:1998 – Equipos aislantes de circuito cerrado de oxígeno comprimido o de oxígeno-nitrógeno.

  • UNE-EN 138:1995 Equipos de protección respiratoria con manguera de aire fresco provistos de máscara, mascarilla o conjunto boquilla.

  • UNE-EN 269:1995 Equipos de protección respiratoria con manguera de aire fresco asistidos con capuz.

  • UNE-EN 14594:2005 Equipos respiratorios con línea de aire comprimido de flujo continuo.

  • UNE-EN 14593-1:2005 Equipos respiratorios de línea de aire comprimido con válvula a demanda.

  • UNE-EN 14593-2:2005 Equipos respiratorios de línea de aire comprimido con válvula a demanda.

 

Protección de la piel y las mucosas

Esta vía de exposición supone la penetración de la sustancia a través de la piel y las mucosas. En el caso particular de los nanomateriales, existen estudios que demuestran que partículas de tamaño igual o inferior a 40 nm pueden penetrar el estrato córneo de una piel íntegra.

En lo relativo al uso de EPI para proteger esta vía de entrada, la ropa de protección tipo 5, será la recomendable si el nanomaterial se encuentra en forma de polvo. En caso de que el contaminante se encontrase en estado líquido, debe valorarse el uso de ropa de protección química de Tipo 6 o 4.

Las normas aplicables a este tipo de EPI son:

  • UNE-EN ISO 13982-1:2005 - Ropa de protección química que ofrece protección al cuerpo completo contra partículas sólidas suspendidas en el aire (Ropa de tipo 5).

  • UNE-EN 14605:2005+A1:2009 - Ropa con uniones herméticas a los líquidos (tipo 3) o con uniones herméticas a las pulverizaciones (tipo 4).

  • UNE-EN 13034:2005+A1:2009 - Ropa de protección química que ofrece protección limitada contra productos químicos líquidos (equipos del tipo 6).

 

Para la protección de las extremidades, se recomienda el uso guantes de protección contra productos químicos y microorganismos según EN 374-1:2016. En el caso de que usen guantes desechables, se recomienda la utilización de dos pares de guantes superpuestos para conferir mayor resistencia frente al deterioro mecánico de los mismos.

La protección de las mucosas oculares se hará mediante el uso de distintos tipos de protectores en función de la forma en la que se encuentre el contaminante.  En este sentido, debemos recordar que existe la posibilidad de aunar la protección respiratoria y ocular mediante el uso de máscaras completas y capuces.

En cambio, si se opta por una solución de protección, los protectores oculares deben cumplir de forma general la norma UNE-EN 166:2002.

 

En caso de que los productos estén en estado sólido, y no haya generación de polvo, las gafas de montura universal evitarán el riesgo de contacto accidental mano-ojo. En caso de manipulación de líquidos que contengan nanomateriales, donde exista riesgo de salpicaduras de líquidos, se utilizarán pantallas faciales (campo de uso 3 dentro de la norma UNE-EN 166:2002). Si por el contrario la exposición se da en forma de polvo o aerosoles, debe hacerse uso de gafas de montura integral (campo de uso 5), las cuales encierran completamente la cavidad ocular, o bien, y dado que previsiblemente se requiera también de protección respiratoria, podría usarse una máscara completa como adaptador facial (si se opta por usar gafa de montura universal y media máscara o cuarto de máscara, deberá prestarse atención a la compatibilidad entre los dos tipos de EPI)

El avance de la tecnología ha propiciado la aparición de un nuevo campo en cuanto a las aplicaciones de los materiales a nuevos ámbitos, obteniendo así productos de gran valor añadido. Sin embargo, debemos recordar que la protección de la salud y la seguridad de las personas debe primar siempre sobre cualquier otro aspecto. En este sentido, el avance continuo que se hace en el campo de la investigación sobre salud y seguridad en el trabajo permitirá disponer de datos y recursos suficientes para mejorar las condiciones de salud, seguridad y bienestar en el trabajo.