ABC Nano

Nanomaterial

Un nanomaterial es una sustancia que se presenta en un tamaño entre 1-100 nanómetros (nm). Definimos la escala nanométrica como el rango de longitud comprendido entre 1 y 100 nm. Un nanómetro equivale a una mil millonésima parte de metro, es decir, 10^-9 m.

Para hacernos una idea de lo pequeño que es un nanomaterial, podemos hacer la siguiente analogía: una nanopartícula es a un balón de fútbol, lo que éste es al planeta Tierra.

Los nanomateriales según su origen pueden ser:

• Nanomateriales naturales: los encontramos en la naturaleza como las cenizas volcánicas o la superficie nanoestructurada de las alas de las mariposas que les confieren esos colores metálicos.

• Nanomateriales incidentales: los encontramos en el ambiente como consecuencia de la acción humana, por ejemplo, procedentes de la combustión en los humos diésel o en los humos de soldadura. 

• Nanomateriales artificiales o manufacturados: son aquellos que han sido diseñados y fabricados para obtener un material con unas características, propiedades y funcionalidades diseñadas a la carta. Son fruto de la nanotecnología.

Nanotecnología

Tradicionalmente las sustancias químicas, simples o compuestas, las distinguimos por su composición: oro, cloruro sódico, agua, dióxido de titanio, etc. Si bien las características de cada sustancia no dependen del tamaño en que se presentan, eso deja de ser cierto cuando el tamaño de la materia está entre 1 y 100 nm. En la escala nanométrica la materia exhibe un comportamiento y unas propiedades distintas debidas a fenómenos cuánticos. Llegar a conocer y comprender estos fenómenos y disponer de herramientas y métodos para generar materia con unas propiedades específicas, es el propósito conjunto de la nanociencia, la nanoingeniería y la nanotecnología.

La nanotecnología es la aplicación del conocimiento científico y técnico en la manipulación de la materia en la escala nano para diseñar y construir materiales, dispositivos y sistemas con unas propiedades, funcionalidades y propósitos determinados.

¿Qué aspecto tienen los nanomateriales?

Los nanomateriales pueden presentarse de forma libre, como nanobjetos o nanopartículas individuales de diferentes formas (esférica, fibra, varilla, copos, etc.), o formando parte de la superficie o integrados en la composición de otros materiales (por ejemplo, polímeros) o estar en la superficie o cavidades nanoestructuradas de un material (materiales nanoestructurados, como una esponja).

Este amplio abanico de posibilidades genera una casuística potencial de gran alcance. Pensemos, por ejemplo, en el elemento carbono. Podemos encontrar nanomateriales de carbono con: 0 dimensiones (fullerenos), 1 dimensión (nanotubos), dos dimensiones (láminas de grafeno) y tres dimensiones (nanodiamantes). De cada tipología, a su vez, existe una gran variedad como es el caso de los nanotubos de carbono que se cuentan por decenas de miles.

La Unión Europea identifica cinco grandes grupos de nanomateriales que actualmente se están utilizando en el mercado: de carbono, inorgánicos no metálicos, metálicos y aleaciones, dendrímeros/nanopolímeros y gotas cuánticas.

Los nanomateriales presentan unas propiedades interesantes que pueden ser explotadas comercialmente.

En cuanto a las cantidades comercializadas anualmente, destacan con mucho los NM de negro de humo y los de sílice, seguidos de otros como el dióxido de titanio, óxidos de aluminio, de cerio, de zinc, los nanotubos de carbono y las nanofibras y la plata nano.

Aplicaciones y ventajas nanotecnológicas en los diferentes sectores

Las nuevas propiedades de los nanomateriales pueden ser explotadas en todas las áreas de actividad económica, desde la ganadería o minería hasta el sector aeroespacial, pasando por la industria, la construcción, la telefonía inteligente, el internet de las cosas, la automoción, el textil, los cosméticos, los fármacos o la industria agroalimentaria.

En la última década ha habido un crecimiento exponencial de los productos y servicios que incorporan innovaciones nanotecnológicas en todos los sectores. Desde el punto de vista de la seguridad y salud en el trabajo, nos encontramos con que en todos los sectores se utilizan nanomateriales o productos que los contienen.

¿Hay nanomateriales en mi sector profesional? Ejemplos de aplicaciones nanotecnológicas en 10 sectores

Junto con las enormes ventajas de la aplicación de la nanotecnología en todos los sectores de actividad económica cohabita la incertidumbre sobre el riesgo de los nanomateriales para la salud y seguridad de las personas y del medio ambiente.

Hay consenso internacional en considerar los nanomateriales como sustancias potencialmente peligrosas. Se puede decir que los nanomateriales son mucho más reactivos que la misma sustancia a tamaño superior. En la toxicidad de los nanomateriales entran en juego distintos factores como el tamaño, la forma, el área superficial, la carga superficial, la solubilidad, etc. Eso explica que nanomateriales de idéntica composición, por ejemplo de carbono, presenten propiedades diferentes.

Por este motivo la Agencia Europea de Seguridad y Salud en el Trabajo (EU-OSHA) califica los nanomateriales como riesgos emergentes y señala que el empresariado tiene la obligación legal de evaluar y gestionar los riesgos de los NM en el lugar de trabajo.

La Organización Internacional del Trabajo (OIT) advierte sobre el enorme desfase que existe entre el conocimiento en las aplicaciones de la nanotecnología y el impacto en la salud, brecha que la EU-OSHA cuantifica en 20 años.

¿Legalmente hay que realizar una evaluación de riesgos si se introduce la forma nano de una sustancia?

La respuesta es SÍ, porque la introducción de la forma nano de una sustancia en la empresa supone una modificación de las condiciones de trabajo, por lo tanto, se exige legalmente una nueva evaluación de los puestos de trabajo donde se manejan tales productos.

Una sustancia a tamaño nanométrico (entre 1 nm y 100 nm) puede tener una toxicidad distinta de la que tiene a tamaño superior. Por tanto, los nanomateriales representan un riesgo diferente al del mismo material a un tamaño superior a 100 nanómetros.

Muchos productos, como por ejemplo las pinturas, contienen dióxido de titanio (TiO₂). El TiO₂ presente en una pintura convencional con un tamaño superior a lo que se considera nano representa un nivel de peligrosidad diferente al mismo TiO₂ de tamaño nano que podremos encontrar en las nuevas pinturas mejoradas con nanotecnología.

¿Qué riesgos para la salud han sido ya identificados para el caso de los nanomateriales?

Los principales efectos sobre la salud identificados hasta el momento son:

• Los nanomateriales, tras haber sido inhalados, pueden pasar al torrente sanguíneo y distribuirse por el cuerpo humano.

• Algunos nanomateriales como los nanotubos de carbono de pared múltiple han mostrado un comportamiento parecido al del amianto.

• Algunos nanomateriales producen estrés oxidativo en el interior de las células del cuerpo humano y en diferentes órganos vitales como el pulmón, el hígado o el riñón.

• Se han descrito alteraciones genéticas y epigenéticas. Las alteraciones celulares y genéticas que producen los nanomateriales están relacionadas con diferentes tipos de enfermedades: cáncer, incluido el mesotelioma, fibrosis pulmonar, o disfunción cardiovascular.

¿Cómo pueden penetrar los nanomateriales en el cuerpo humano?

Los nanomateriales pueden penetrar en el cuerpo humano por vía inhalatoria, a través de la piel, y por ingestión.

• Vía inhalatoria: es la principal vía de entrada. Se ha descrito inflamación en el tracto respiratorio y daño en el tejido pulmonar.

• Vía dérmica: la piel dañada o con heridas es una vía de entrada de nanomateriales en el cuerpo. La información sobre posibles daños es limitada. Sin embargo, se han descrito casos de sensibilización a nanopartículas de óxido de zinc por contacto con la piel.

• Ingestión: si se ingieren los nanomateriales pueden causar daño en el hígado. Para eliminarlo basta seguir buenos hábitos de higiene como evitar comer en el lugar de trabajo o llevarse las manos a la boca.

Riesgos para la seguridad:  explosividad e inflamabilidad de los nanomateriales en polvo

Los nanomateriales presentan una gran área superficial. Para hacernos una idea de hasta qué punto se aumenta la superficie de contacto cuando la materia se presenta en la escala nano, pensemos en un cubo de madera de 1 cm de arista y, por tanto, 6 cm² de área superficial. Si rellenamos este cubo de 1 cm³ con cubos de 1nm de arista, cabrían 10²¹ cubos de 6nm² de área, equivalente a un área superficial de 6000 m², un poco más 4 piscinas olímpicas.

Los nanomateriales presentan una gran área superficial que los hace potencialmente más reactivos. En el caso de que se generen nubes polvo de nanomateriales, sería razonable presumir un riesgo potencial de incendio y explosión.

Los estudios realizados sobre nanomateriales en polvo de carbono y de aluminio han mostrado que:

• Los nanotubos de carbono estudiados muestran niveles de severidad de la explosión y de sensibilidad del mismo orden de magnitud que el carbón, harinas alimentarias y otras formas nanoestructuradas de materiales de carbono.

• Para nanopolvos metálicos de aluminio, la forma nano es menos explosiva que la forma micro.

• Los nanopolvos que tienden a aglomerarse, muestran características de explosividad del mismo orden de magnitud que la forma micro de la misma sustancia.

Sobre la temperatura de ignición, se ha visto que su valor depende del área superficial de la nanoforma en polvo. Esto puede ocasionar problemas potenciales en el almacenamiento a escala industrial de estas partículas.

En ausencia de una información más detallada, y adoptando un enfoque de precaución, habrá que considerar el riesgo de explosión e incendio de las nubes de polvo de nanomateriales.

Los nanomateriales son una clase de materiales que tienen propiedades únicas debido a su pequeño tamaño y han encontrado aplicaciones en varios campos, incluidos la electrónica, la medicina y la energía. Sin embargo, existe una creciente preocupación por los riesgos potenciales asociados con la manipulación, el almacenamiento y la eliminación de estos materiales. Uno de los riesgos más significativos de los nanomateriales es el potencial de explosión e ignición. Debido a su alta relación área superficial/volumen, los nanomateriales pueden ser extremadamente reactivos y propensos a la combustión. Además, muchos nanomateriales están hechos de metales u óxidos metálicos, que se sabe que son altamente combustibles. El pequeño tamaño de los nanomateriales también los hace difíciles de controlar y contener, lo que aumenta el riesgo de ignición o explosión accidental. Además, hay una falta de pautas de seguridad estandarizadas para el manejo de nanomateriales, lo que agrava aún más los riesgos asociados con estos materiales. Por lo tanto, es esencial desarrollar protocolos y reglamentos de seguridad apropiados para el manejo, almacenamiento y eliminación de nanomateriales para minimizar el riesgo de explosiones y otros peligros de seguridad.

Cuestiones fundamentales sobre la seguridad y salud en el trabajo con nanomateriales

Este portal sigue los dos principios rectores de la Organización Mundial de la Salud (OMS) para la protección del personal trabajador frente a los riesgos potenciales en el trabajo con nanomateriales: el principio de precaución y la jerarquía de control.

¿Qué hacer si no disponemos de suficiente información? Principio de precaución

Si no disponemos de suficiente información se debe adoptar el principio de precaución. Según la OMS, los motivos fundamentales son tres:

• Se han identificado efectos potencialmente peligrosos para la salud de los trabajadores para algunos nanomateriales.

• La experiencia previa con el amianto.

• Constantemente se están desarrollando nanomateriales de los que no podemos predecir su peligrosidad con suficientes garantías.

El principio de precaución se adopta cuando no hay suficiente certeza para considerar que una sustancia no supone un peligro, pero hay dudas razonables de que podría serlo. En tales casos la OMS considera que en ausencia de información toxicológica (sobre un determinado nanomaterial), el personal trabajador no debe ser expuesto al mismo. Ello significa que, ante la presencia de dicha sustancia, se deben poner en práctica estrictas medidas de control para prevenir la exposición del personal trabajador. Solo cuando la información toxicológica esté disponible, se puede adoptar una estrategia de control particular.

¿Cómo podemos reducir los riesgos? Jerarquía de control

Los riesgos pueden reducirse sustituyendo los nanomateriales por otros o, si no es factible, utilizando sistemas que reduzcan, tanto como sea posible, la exposición a nanomateriales. Debe seguirse un orden, una jerarquía de control, que es la siguiente:

• El primer paso debe ser tratar de eliminar el peligro.

• Si eso no es posible, el material peligroso debe ser sustituido por un agente menos dañino.

• Luego, se deben aplicar controles de ingeniería, como técnicas de aislamiento, ventilación por extracción localizada o supresión de polvo.

• Si todo esto no es factible, entonces se deben considerar otro tipo de medidas, como la formación y capacitación de las personas trabajadoras o la organización del trabajo.

• Como último recurso, se puede usar equipo de protección individual (EPI).

• A menudo se combinan varios tipos de medidas, pero siempre reducir la exposición en el origen proporciona una mayor protección y una mejor relación coste-beneficio para la empresa.

En paralelo la empresa tiene la obligación de realizar una evaluación de los riesgos laborales debido a la presencia de nanomateriales en los procesos productivos y a poner en marcha el correspondiente plan de prevención. En el siguiente apartado se indican algunas de las preguntas y respuestas que son tratadas en este portal del ISSGA sobre la seguridad y salud en el trabajo con nanomateriales.

La seguridad y salud en el trabajo con nanomateriales: preguntas clave y respuestas que podrás encontrar en este portal

Preguntas para la EMPRESA

1. ¿Cuál es la responsabilidad del empresariado?, ¿qué debe hacer?
2. ¿Cuál es la responsabilidad de la dirección de área, jefatura de producción y mandos intermedios?
3. ¿Cómo garantizar una comunicación efectiva en relación al trabajo con nanomateriales?
4. ¿Cuáles son los indicadores clave del desempeño de la prevención de riesgos laborales por exposición a nanomateriales en la empresa?
5. ¿Cómo y qué se debe informar y consultar al personal trabajador?

Preguntas para el ÁREA TÉCNICA DE PREVENCIÓN DE RIESGOS LABORALES

1. Información toxicológica de los 11 principales nanomateriales presentes en el mercado
2. Buenas prácticas y recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS) sobre prevención de riesgos laborales en el trabajo con nanomateriales
3. ¿En qué actividades laborales puede haber exposición a nanomateriales?
4. ¿Cuáles son las formas de trabajo que producen más riesgo de exposición a nanomateriales?
5. ¿Cuáles son las medidas de control de la exposición a nanomateriales?

Preguntas para el ÁREA SANITARIA DE PREVENCIÓN DE RIESGOS LABORALES

1. Preguntas básicas sobre nanomateriales y medicina del trabajo
2. Patologías y biomarcadores propuestos por exposición laboral a nanomateriales
3. Buenas prácticas de la medicina del trabajo en relación con los nanomateriales