Nanotecnología: luces y sombras

(PL 63) RIESGOS EMERGENTES. RIEM-Nanotecnología63.doc. Manuel Domene. Palabras: 5.565

La palabra “nanotecnología” engloba las ciencias y técnicas que se aplican a escala nano-métrica y que permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos. Así, la ciencia ‘nano’ nos brinda la posibilidad de fabricar materiales a partir de su manipulación atómica. Podemos afirmar que vivimos una nano-revolución, o segunda revolución industrial, que iniciaría a finales de la década de los 50 del siglo pasado Richard Feynman, reconocido mundialmente como “padre” de la nanotecnología.

Dado que la ciencia va por delante de la prevención, corresponde ahora a los prevencionistas evitar los riesgos que representa la nanotecnología para la salud humana.

La escala nanométrica tiene su patrón en el nano (vocablo griego que significa pequeñísimo). Un nanómetro (nm) equivale a la milmillonésima parte de un metro, o la millonésima parte de un milímetro. Por utilizar una escala más asequible a nuestro entendimiento, diremos que la tierra es a una naranja, lo que una naranja es a una nano-partícula.

Las nano-partículas están por doquier

Las nano-partículas pueden estar presentes en el aire, alimentos, agua, cosméticos, o drogas. Hay tres rutas naturales a través de las cuales una sustancia puede incorporarse al cuerpo humano, a saber a través de la piel, por ingestión o por inhalación. En cualquier caso será necesario el contacto. La mayoría de los nano-partículas se eliminan rápidamente con las heces; sin embargo, algunas se pueden incorporar a través del intestino y distribuirse a los otros órganos. Algunos estudios sugieren que las nano-partículas también puedan entrar al organismo a través de la piel, especialmente durante la exposición ocupacional (efecto de flexión y frotamiento).

Clasificación de las nano-partículas

La NTP número 797 “Riesgos asociados a la nanotecnología del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT) indica que “no existe una definición única de nano-partícula, aunque la mayoría de autores convienen que éstas son porciones de materia diferenciadas del medio donde se encuentran y cuya longitud, al menos en una de sus dimensiones, está entre 1 y 100 nm. A partir de esta definición las nano-partículas pueden clasificarse en tres grandes categorías.

·Nanopartículas de origen natural

Algunas son de origen biológico, como por ejemplo, muchos virus y bacterias, y otras son de origen mineral o medioambiental, como las que contiene el polvo de arena del desierto o las nieblas y humos derivados de la actividad volcánica o de los fuegos forestales (ahora tenemos reciente la erupción del volcán islandés y los problemas que planteaban sus nano-partículas a la navegación aérea).

·Nano-partículas generadas por la actividad humana

Éstas pueden ser generadas de forma involuntaria o deliberada. Las nano-partículas producidas de forma involuntaria son las que se producen en ciertos procesos industriales bien conocidos, tales como la pirolisis o la llama del negro de carbono, producción de materiales a gran escala por procedimientos a altas temperaturas (como el humo de sílice, partículas ultra-finas de óxido de titanio y metales ultra-finos), procesos de combustión (diesel, carbón), obtención de pigmentos, o en procesos domésticos (barbacoas, humos de aceite).

Las nano-partículas generadas deliberadamente se producen mediante las llamadas nanotecnologías. Los métodos para la obtención de nano-partículas son, a grandes rasgos, de dos tipos: los llamados “top-down” (de arriba abajo), en los que se obtienen nano-materiales sometiendo materiales convencionales a diversos procesos, y los “bottom-up” (de abajo hacia arriba) en los que se construyen nano-partículas a partir de átomos o moléculas. Son ejemplos de ellas las derivadas de la arcilla para reforzar y aumentar la resistencia del plástico, utilizadas en la fabricación de resinas para acabados del exterior de vehículos, y las que modifican propiedades ópticas de algunos materiales que se utilizan en cosmética”. 

Fases de la evaluación, identificación y caracterización del riesgo de los nano-materiales, según el INSHT (NTP 797)

¡Peligro, nano-contaminantes!

Si las fibras del amianto representan un peligro por su tamaño (que las hace inhalables), las nano-partículas son más de lo mismo: nano-contaminantes que se incorporan a nuestro organismo por distintas vías y provocan alteraciones graves.

Buena parte de este artículo se basa en conclusiones del informe “Nanomatériaux et sécurité au travail”, elaborado por la Agence Française de Sécurité Sanitaire de l’Environnement et du Travail (Afsset).

Nuestro conocimiento de la nanotecnología y sus riesgos para la salud es actualmente limitado. Así lo reconoce también la Afsset. “La nanotoxicología –dice Afsset- es una ciencia reciente, en construcción, con unos datos aún limitados, dispares y a veces contradictorios. Un reciente artículo (Hansen S y Alt, 2007) así contabilizó cerca de 428 informes publicados que estudiaban la toxicidad de 965 nano-partículas. Este artículo ratifica la escasez de literatura con respecto a la ecotoxicidad.
Destaca que, sobre 428 informes, 120 indican una toxicidad específica en los mamíferos y 270 una citotoxicidad “in vitro”. Sin embargo, este artículo subraya la variabilidad de los nano-materiales y la poca información disponible sobre la naturaleza de las nano-partículas estudiadas”.

El informe de Afsset señala que “algunos estudios recientes indican que las nano-partículas de dióxido de titanio (Ti O₂) usado en las pantallas solares no traspasan la epidermis. Asimismo, se ha documentado que las nano-partículas con propiedades fisio-químicas cambiantes (tamaño inferior a 20 nanómetros) pueden penetrar la piel intacta de cerdos, dependiendo del tamaño, la forma y la capa superficial. Se considera que la inhalación es la vía de exposición más nociva. La deposición de partículas en el tracto respiratorio está determinada por el tamaño de éstas (diámetro aerodinámico. También sabemos que las nano-partículas que alcanzan los pulmones pueden ser transportadas a otros órganos corporales, aunque todavía no se conoce la influencia que tienen en este proceso las propiedades físico-químicas de las nano-partículas.

Además del posible efecto en los diferentes órganos diana, las nano-partículas inhaladas pueden tener un efecto local sobre los pulmones. Estudios llevados a cabo con ratas muestran que las partículas ultra-finas inducen en el pulmón mayor inflamación, siendo más carcinogénicas que una masa equivalente de partículas de mayor tamaño. El estudio de los efectos tóxicos de los nano-materiales está desarrollándose, por lo que muchas de las interrogantes aún no tienen respuesta.

El número de los nano-productos crece rápidamente. Por eso, es de extrema importancia caracterizar cada uno de los mismos y conocer las probables vías de exposición y su potencial de toxicidad. La investigación debe hacer muchos progresos al respecto”.

A continuación reproducimos las conclusiones de Afsset sobre toxicidad y el riesgo de explosión de los nano-materiales.

Toxicidad humana

Las nanotecnologías pueden ser la causa de exposiciones agudas (fuerte concentración durante un tiempo corto), o generalmente de exposiciones crónicas (escasas concentraciones de larga duración) del personal. Se distinguen tres vías de exposición: la vía respiratoria, la vía cutánea y más circunstancialmente en medio de trabajo, la vía digestiva. Los conocimientos toxicológicos actuales distinguen dos categorías: las nano-partículas y los nanotubos, que tienen comportamientos diferentes en los medios biológicos, en particular, en la transferencia en el organismo y la respuesta celular.

Justo es reconocer que el conocimiento científico actual es incierto.

Efectos pulmonares de las nano-partículas

Como el polvo ultra-fino, los nano-partículas se depositan en las vías pulmonares, en particular, en el pulmón profundo, pero en proporción claramente superior a la de partículas de tamaño micrométrico. Así pues, la mayoría de las partículas más finas (1 nm de diámetro) se deposita en la región nasofaríngea (90%); las partículas de tamaño intermedio (5 nm de diámetro) se depositan uniformemente en el conjunto del árbol respiratorio; las partículas de tamaño más importante (20 nm de diámetro) se encuentran mayoritariamente en los alveolos (ICRP Publicación 66. Human, 1994). En el puesto de trabajo, la fracción inhalada será tanto más importante cuanto mayor sea el volumen de aire inspirado debido a la actividad física del operador. Hay que señalar que las nano-partículas tienden a formar aglomerados de tamaño micrométrico que modifican el comportamiento aerológico de las partículas.

La segunda edición de la conferencia internacional “Nanotoxicology”, que se celebró en Venecia en abril de 2007, presentó resultados relacionados con la transferencia, fenómeno de paso de las nano-partículas a través de la barrera del epitelio pulmonar para alcanzar la circulación sanguínea y los ganglios linfáticos y distribuirse a continuación en el organismo. La transferencia parece tanto más importante cuanto más bajo es el diámetro de las nano-partículas (inferior a 2 nm). Los principales órganos de almacenamiento son los riñones, los testículos, el timo, los pulmones y el cerebro.

Las nano-partículas  podrían también llegar al cerebro siguiendo el trayecto del nervio olfativo, según los trabajos de Oberdörster E. (2004) y de Oberdörster G y Alt (2004). Un estudio presentado por W. Kreiling (2007) puso de manifiesto por primera vez en ratas gestantes que las nano-partículas de 1,4 nm podían acumularse en la placenta, así como, en escasa cantidad, en el feto, cruzando así la barrera placentaria. Los estudios “in vitro” ponen de manifiesto que nano-partículas de pequeño tamaño (diámetro inferior a 10 nm) pueden introducirse en las células fuera de las vesículas de endocitosis, manteniéndose libres en el citoplasma. Algunas son detectadas en las mitocondrias e incluso en el núcleo celular. Los investigadores ha medido distintos parámetros como la afluencia de los leucocitos polinucleares en los pulmones, la modificación de la permeabilidad del epitelio pulmonar o también la transferencia en los ganglios linfáticos después de la inhalación de partículas ultrafinas/nano-partículas de dióxido de titanio, de negro de carbón, de poliestireno, óxido de cobalto o e níquel. Oberdörster et al. (2007) han lanzado la hipótesis que la incidencia de los tumores pulmonares observados en ciertos estudios animales estaría relacionada con la superficie total de las partículas presentes en los pulmones más que con el número total de partículas. Esto indicaría que la superficie total de las partículas en contacto con el organismo es un parámetro importante a tener en cuenta para la evaluación de la toxicidad de las nano-partículas. Además de la composición química de éstas, parámetros como la “superficie específica” y la “reactividad de la superficie” deben tenerse en consideración al valorar la toxicidad de las partículas nano.

En la “reactividad de superficie”, la cristalinidad se produce también (caso del sílice; Murphy y Alt, 1998), así como la capacidad para dar nacimiento a radicales libres (Dick y Alt, 2003) o también la presencia de impurezas superficiales o metales de transición biodisponibles (Aust y Alt, 2002; Huang y Alt, 2003). Los estudios de Warheit y Al en 2006 demostraron que los efectos pulmonares de las partículas ultra-finas de dióxido de titanio dependen también de la composición, de la reactividad de superficie y de la estructura cristalina. También se puso de manifiesto a escala celular que contaminaciones por pequeñas dosis de nano-partículas implicaban la aparición de una tensión oxidante, vinculada a una producción excesiva de especies reactivas del oxígeno, y en el caso de contaminaciones de mayor amplitud, una reacción inflamatoria (Nel y Alt, 2006). Esto confirmaría que existe “un efecto nano-partículas”, pero que el mismo varía en función de la naturaleza de la partícula. Por ejemplo, una comparación entre partículas primarias de cerca de 20 nm de dióxido de titanio y de negro de carbón puso de manifiesto que estas nano-partículas no penetran el intersticio alveolar de manera similar: alrededor del 50% de la dosis para dióxido de titanio y solamente 4% para el negro de carbón (Oberdörster y Alt, 1992).

Efectos cutáneos de las nano-partículas

El proyecto de investigación europeo NANODerm concluye que las nano-partículas permanecen en las capas superficiales de la epidermis de una piel normal y que su penetración hasta la dermis es desdeñable, excepto a lo largo de las células de los folículos pilosos (Lademann y Al, 1999). No se observó ningún efecto de irritación o alergia in vivo a raíz de una exposición cutánea (Huczko y Al, 2001). Algunos estudios en el hombre no muestran paso trans-cutáneo pasivo (Pflücker y Alt, 2001; Alvarez-Román y Al, 2004; Stracke y Al, 2006); las nano-partículas no presentarían riesgo para la piel sana (Nohynek y Alt, 2007). Sin embargo, otros estudios mostraron un paso trans-cutáneo del dióxido de titanio (Hoet y Alt, 2004; Oberdörster, 2005; Cuña y Al 2004). Este paso, aunque escaso, se haría por fricción mecánica sobre la piel (Tinkle y Alt, 2003; Cormier y Al, 2001; Teichmann y Alt, 2006) o cuando se aplica a pieles erosionadas o dañadas  (Gopee y Alt., 2006). Los resultados de estos estudios son controvertidos y destacan la necesidad de proseguir las investigaciones sobre las transferencias cutáneas, activas y pasivas, así como a través de una piel humana sana o lesionada (Ryman-Rasmussen y Alt, 2006).

Geno-toxicidad de las nano-partículas

Los resultados de estudios de geno-toxicidad de las nano-partículas son poco numerosos y a veces contradictorios. Por ejemplo, las nano-partículas de óxido de titanio no serían geno-tóxicas (prueba de Ames y prueba de aberraciones cromosómicas “in vitro”) según algunos autores (Warheit D y Alt, Toxicol. Lett. 2007). Otros autores demuestran lo contrario utilizando a un grupo de expertos de pruebas de genotoxicidad “in vitro” sobre células humanas limfoblastoides (prueba de los micro-núcleos, de los cometas y cambios cromosómicos). Estas tres pruebas se revelaron positivas para concentraciones de exposición de 65 (prueba de los cometas) o 130 μg/ml (Theogaraj E y Alt, Mutat. Res. 2007). De la misma manera, los fullerenos C60 se revelaron no geno-tóxicos sobre células pulmonares de hámster (prueba de Ames y prueba de aberraciones cromosómicas) expuestas a concentraciones que llegaban hasta 5000 μg/ml (Donaldson K y Alt., Toxicology. 2006), mientras que son geno-tóxicos sobre linfocitos humanos (prueba de los cometas) expuestos a escasas concentraciones (2,2 μg/l) (Dhawan A y Alt, Environ SCI Technol. 2006). Estos resultados destacan la importancia de desarrollar estas investigaciones, pero en las condiciones actuales de los conocimientos, es imposible descartar que los nano-partículas puedan tener efectos geno-tóxicos, mutágenos o cancerígenos.

Absorción digestiva

La contaminación por ingestión se refiere tanto a los nano-materiales ingeridos (riesgo accidental en el puesto de trabajo), y también a las partículas depositadas en el aparato respiratorio que son transportadas hasta el entramado aero-digestivo por la alfombra muco-ciliar del árbol traqueo-bronquial para ser finalmente deglutidas. Las nano-partículas procedentes de una contaminación por vía digestiva se eliminarían rápidamente con las heces (Kreyling y Alt, 2002), pudiendo ser transferidas débilmente a través del tracto gastrointestinal (Hillyer y Alt, 2001). Obviamente, se necesitan estudios complementarios para precisar estos resultados. Veamos, seguidamente, la toxicidad de los nanotubos de carbono.

Efectos pulmonares de los nanotubos de carbono

Los nanotubos de carbono se depositan esencialmente en las vías aéreas altas del árbol respiratorio (Lam y Alt, 2004). Tenemos constancia que la instilación intra-traqueal en la rata de nanotubos de carbono mono-hoja causa una inflamación, granulomas epitelioides y una fibrosis (Warheit y Alt 2004 ; Lam y Alt 2004). Los trabajos del equipo de A. Shvedova del NIOSH en 2005 sugieren que el mecanismo de fibrosis generado por los nanotubos purificados no pasa por ser un proceso inflamatorio previo consecuencia de una activación de los macrófagos pulmonares, sino por una activación directa de los fibrocitos pulmonares. La síntesis local de fibras de colágeno sería efectiva a partir del séptimo día después de la instilación. La fibrosis sería bien visible seis días después de la exposición (R. Mercer, 2005). Los efectos inflamatorios se deberían particularmente a la presencia de impurezas químicas (nano-fibras, nano-partículas de carbono, metales catalizadores) vinculadas al método de producción de los nanotubos (J T. James, 2005).

Efectos vasculares de los nanotubos de carbono

La toxicidad vascular se evaluó en ratones después de instilación pulmonar de fuertes concentraciones en nanotubos de carbono (hasta 2 Mg por ratón). Se observó un aumento “dosis-dependiente” de la alteración del ADN mitocondrial en la aorta, así como una alteración de los mediadores de la inflamación en las células cardíacas siete días después de la exposición (Li, 2005). Estudios “in vitro” realizados sobre células endoteliales aórticas humanas ponen de manifiesto que la exposición durante dos horas a nanotubos de carbono implica una oxidación dosis-dependiente de las lipoproteínas de baja densidad. Estos resultados hacen pensar que los nanotubos de carbono pueden generar directa o indirectamente una predisposición aterógena (Li, 2004).

Efectos cutáneos de los nanotubos de carbono

La citotoxicidad (toxicidad celular) de los nanotubos de carbono mono-hoja se mostró “in vitro” con cultivos de queratinocitos (Cunningham, 2005). Se evaluaron la tensión oxidante, alteración de la estructura celular, internalización e inducción de citoquinas pro inflamatorias (Monteiro Rivière y Alt, 2005), sin que fuera posible documentar efecto alguno de penetración trans-cutánea de los nanotubos de carbono.

Efectos por ingestión de los nanotubos de carbono

La transferencia de nanotubos de carbono ingeridos se ha podido mostrar in vivo: los órganos-diana fueron el hígado, los riñones, el bazo, el cerebro, los pulmones y el corazón (Wang y AL, 2004).

En cuanto a la geno-toxicidad de los nanotubos de carbono, actualmente, una única publicación aporta los resultados de estudios de geno-toxicidad. Se ha investigado el impacto de los MWCNT en el ADN de células cepa de ratón (Zhu L y Alt, Nano Lett. 2007), concluyéndose que una exposición a los nanotubos de carbono induce un aumento de la expresión de proteínas implicadas en la reparación de las rupturas del ADN; una fosforilación de los histones gamma-H2AX y un aumento de la frecuencia de cambios cromosómicos. Estos resultados ratifican la importancia de desarrollar las investigaciones sobre la geno-toxicidad/muta-génesis de los nanomateriales.

Riesgo de explosión

Los nano-materiales fabricados pueden presentarse bajo distintas formas. Una de estas formas reviste el aspecto de polvo y, como una gran mayoría de los productos pulverulentos combustibles (Eckhoff, 1991; Bartknecht, 1993; Field, 1982), puede dar lugar a explosiones a menudo llamadas “explosiones de polvo”. Estos accidentes, relativamente corrientes en centros industriales (uno al día: Pineau y Alt, 1993; Proust, 2003; Proust, 1999), pueden considerarse como riesgos graves debido a su fuerte potencial de destrucción. Un ejemplo típico de la violencia de este tipo de explosión de polvo es el de la instalación de almacenamiento de cereales. El 20 de agosto de 1997 a Blaye (Masson, 1998) una explosión de este tipo devastó un sólido conjunto de células de hormigón (capaz de resistir a varios bares de sobrepresión). Esta explosión mató a más de a diez personas, y tuvo efectos destructivos en un radio de 500 metros. Existen numerosos trabajos científicos (Proust, 2004) que estudian estas explosiones: mecanismos de formación de las nubes, proceso de cebado y propagación, efectos de presión inducidos. Esto ha abierto la vía de la modelización de los accidentes y la puesta a punto de técnicas de prevención del riesgo (eliminación de las fuentes de ignición potenciales, por ejemplo) y de protección (limitación de los efectos de presión inducidos gracias a la utilización de paredes volátiles, extintores ultra-rápidos, etc…). 

Al igual que con el polvo tradicional (desde unos micrómetros a varias decenas de micrómetros), cabe esperar que las nubes de partículas ultra-finas en el aire sean explosivas siempre que tengan la capacidad de arder. Incluso en la hipótesis de procesos a pequeña escala (“intensificados”), si sobreviene la explosión, puede destruir total o parcialmente el proceso, especialmente los elementos más frágiles como los filtros.

A parte de los efectos directos de la presión y de las posibles proyecciones de fragmentos, se puede temer la diseminación en la atmósfera de una cantidad importante de partículas propulsadas por la fuerza de la explosión. Se añade así al tríptico habitual de la explosión (deflagración) una dimensión tóxica que agrava el riesgo global. La liberación de la energía de combustión está causada por una llama que se propaga en la nube. Esta llama provoca a la vez la combustión y la ignición de los reactivos bajo el efecto de la transferencia de calor por conducción desde la zona de combustión viva.

La NTP 797 del INSHT dice, respecto del riesgo de incendio y explosión, que “mientras no dispongamos de mayor información, la extrapolación directa a las nano-partículas de las medidas adoptadas en la prevención de explosiones de polvos finos y ultra-finos (por ejemplo, ATEX), no ofrece garantías suficientes debido a los cambios que sufren las propiedades de las partículas al ingresar en la categoría de nano-partículas. Según datos del Health and Safety Laboratory (HSL) del Reino Unido en el caso de polvos micrométricos, la gravedad de la explosión es mayor cuanto menor es el tamaño de la partícula, pero que precisamente debido a los cambios indicados, este resultado no puede extrapolarse a las nano-partículas. En aras del principio de precaución, y teniendo en cuenta que la energía mínima de ignición de un gas es inferior a la necesaria para la ignición de una nube de polvo, es lícito suponer que el riesgo de explosión e incendio asociado a una nube de nano-partículas, puede ser importante. En consecuencia, como medidas de prevención frente a este riesgo en el tratamiento y almacenamiento de nano-partículas, se recomienda:

-Disponer de instalaciones eléctricas antiexplosivas y equipos eléctricos protegidos frente al polvo e incluso, en ciertos casos, que sean estancos para vapores.

-Seleccionar cuidadosamente los equipos contraincendios.

-Si es posible, obtener, manipular y almacenar los nano-materiales en un medio líquido.

-Manipular y almacenar los nano-materiales en atmósferas controladas.

-Envolver los nano-materiales en una capa protectora constituida por sales o diferentes polímeros que puedan eliminarse rápidamente antes la utilización del producto.

No obstante lo anterior debe tenerse muy en cuenta que son muy pocos los nano-polvos que se fabrican en cantidades para las que deba tenerse en cuenta el riesgo de explosión. Por regla general, las cantidades de nano-materiales que se fabrican y manipulan son del orden de los gramos y, en consecuencia, no pueden alcanzarse las concentraciones ambientales mínimas necesarias para que se presente el riesgo de explosión.

Control de la exposición

Sin duda, la mejor prevención es evitar la exposición al agente de riesgo (nano-materiales, en este caso). Reproducimos a continuación las medidas preventivas que recomienda el INSHT a través de la ya citada NTP número 797.

“Las medidas de prevención y protección se establecen a partir de la evaluación de riesgos y, en la mayoría de los casos, serán las mismas que las que se utilizarían para el control de la exposición a aerosoles. Aunque estos métodos de control no han sido lo suficientemente estudiados para las nano-partículas, los pocos datos experimentales de los que se dispone hasta la fecha indican que la ventilación convencional junto con la filtración debería ser efectiva para el control de estos materiales. Sin embargo, hay que prestar especial atención a:

-La cantidad de materia (masa/número de partículas). Mayor cantidad significa mayor riesgo de exposición.

-Si se trata de polvo seco o no. En el primer caso es más fácil que pueda dispersarse en el ambiente.

-El nivel de contención del proceso. Cuanto más cerrado, el riesgo de exposición es más bajo.

-El tiempo de exposición.

-La tendencia que presentan a aglomerarse.

Las medidas a tomar serán de tipo técnico, organizativo y protecciones personales.

Medidas técnicas

Señalamos algunos ejemplos de operaciones en las que el potencial de generación de aerosoles puede requerir medidas técnicas:

-Trabajos con nano-materiales en fase líquida durante las operaciones de trasvase, mezclas o aquellas en que tiene lugar agitación elevada.

-Generación de partículas mediante corriente de gas.

-Manejo de polvos con nano-estructura.

-Mantenimiento de equipos y procesos de fabricación de nano-materiales.

-Limpieza de los sistemas de extracción utilizados en la captura de nano-partículas.

A continuación se resumen las principales medidas de carácter técnico, que no dejan de ser las tradicionales de la seguridad e higiene industrial.

·Sustitución de las sustancias, procesos y equipos

El primer paso para el control del riesgo es la aplicación del principio de sustitución, aplicable también a los procesos (prioridad del húmedo frente al seco) y a equipos antiguos u obsoletos.

·Diseño

Disponer de instalaciones seguras, teniendo en cuenta la reglamentación vigente, con el fin de eliminar situaciones de riesgo.

·Ventilación

Cuando no se pueda trabajar en circuito cerrado, la captación de estos contaminantes en el foco de emisión mediante la extracción localizada será, la opción más eficaz para evitar su propagación en el ambiente de trabajo y evitar la exposición de los trabajadores. Para los nano-materiales, las especificaciones y la calidad de estos sistemas de extracción debe ser similar a aquéllos que se utilicen para gases, vapores y aerosoles. A pesar de ello, en algunos procesos es imposible evitar la presencia de nano-partículas en el ambiente; en estos casos la ventilación general por dilución puede controlar el nivel de contaminación ambiental de nano-partículas.

Las operaciones de limpieza deben realizarse mediante aspiración, y antes de cualquier operación de mantenimiento el equipo debe de limpiarse con aspiración.

Un sistema de extracción, bien diseñado, con un filtro de partículas de alta eficacia HEPA (High Efficiency Particulate Air) debe ser efectivo para evitar que los nano-materiales pasen al ambiente. Es condición indispensable que el filtro esté bien anclado al soporte, ya que si no, la eficacia de filtración será muy baja. Es preciso disponer de medidas de control para garantizar la eficacia del sistema.

·Recirculación del aire y filtración

La filtración del aire recirculado o su descarga al exterior juegan un papel importante en el control de la exposición a nano-partículas. Debe tenerse en cuenta que los filtros HEPA presentan una eficacia superior al 99,97% para partículas de un tamaño medio de 0,3 μm, y que las partículas que son más pequeñas que la malla del filtro pueden ser capturadas por diferentes mecanismos, tales como la difusión, intercepción, impacto, sedimentación, o fuerzas electrostáticas. La difusión browniana, causante de las colisiones entre el aire y las nano-partículas, crea un movimiento al azar de los nano-materiales que incrementa la posibilidad de que puedan chocar o contactar con el filtro, favoreciendo la filtración de las mismas y, cuando las partículas se adhieren a la superficie del filtro, quedan retenidas eficazmente por fuerzas de Wan der Waals. Todos estos mecanismos deberían asegurar la filtración eficaz de las nano-partículas mediante los filtros HEPA, aunque está descrito que su eficacia decrece para partículas inferiores a 2 nm.

Medidas organizativas

Se basarán en prácticas de trabajo seguras. Algunas normas de trabajo como las que se detallan a continuación pueden ayudar a minimizar la exposición a nano-materiales:

-No guardar o consumir comida y bebidas en el puesto de trabajo.

-Prohibir la aplicación de cosméticos en lugares donde se manipulen, usen o almacenen nano-materiales.

-Disponer de lavabos para lavarse las manos, y promover los hábitos de utilizarlos antes de comer o al dejar el puesto de trabajo.

-Quitarse la ropa de protección o batas para acceder a otras áreas de trabajo como administración, cafetería, sala de relax, etc.

-Facilitar las duchas y el cambio de ropa para prevenir la contaminación de otras áreas de forma inadvertida debida al transporte de los nano-materiales a través de la ropa y de la piel.

-El personal deberá evitar tocarse la cara u otras partes del cuerpo expuestas con los dedos contaminados. El uso de EPI, como máscaras, puede ayudar a evitar el potencial de transferencia de los nano-materiales. La exposición por ingestión puede ser consecuencia del contacto entre mano y boca, por tanto todas las estrategias para reducir la exposición dérmica también reducirán la exposición por ingestión.

-Limpiar el área de trabajo como mínimo al final de la jornada laboral utilizando sistemas de aspiración dotados de filtros HEPA y sistemas de barrido húmedos.

Control de derrames

El control de derrames debe basarse en las buenas prácticas de trabajo junto con la reducción del riesgo de exposición y valorando la importancia de las diferentes rutas de entrada en el organismo. Las pautas a seguir son:

-Utilizar un aspirador equipado con filtro HEPA.

-Humedecer el polvo.

-Emplear bayetas humedecidas.

-Utilizar adsorbentes para eliminar derrames líquidos.

-Gestionar el material generado en la recogida del derrame como un residuo.

-Evaluar la necesidad de la utilización de EPI. La exposición por inhalación y dérmica será probablemente el mayor riesgo.

DESPIECE 1

Riesgo Nano: urge hacer inventario de materiales

Eric Gaffet, experto francés en nano-ciencia, señalaba en una entrevista (Sagascience) que, “sobre la base de las conclusiones del grupo de expertos que presidí, la AFSSET (Agencia Francesa de Seguridad Sanitaria del Medio Ambiente y el Trabajo) preconiza la creación de una estructura independiente y de toma de decisiones que permita realizar inicialmente un inventario de las nano-partículas existentes. Luego hay que crear una base de datos relativa a los productos a base de nano-materiales en el mercado. Por raro que pueda parecer, no existe más que una única lista de este tipo en el mundo Otro tema a desarrollar es la coordinación de la investigación, que pasa por la constitución de equipos multidisciplinares que cuenten con especialistas de materiales,  biólogos, médicos, etc. Es necesario desarrollar también una política de instrumentación poniendo a punto detectores transportables y rápidos, dispositivos de protección colectivos e individuales o métodos de producción, transporte y almacenamiento que limiten la diseminación de las nano-partículas.

Finalmente, es indispensable realizar y coordinar estudios toxicológicos y elaborar normas y reglamentaciones adaptadas con el fin de poder garantizar una formación de los profesionales o, como mínimo, de estar en condiciones de proporcionarles una guía de buenas prácticas”.

DESPIECE 2

Confinamiento del nano-proceso

El aislamiento de cualquier proceso en que se manipulen nano-materiales es una medida técnica imprescindible. Al respecto el INSHT señala que “el principal método de control para evitar emisiones de nano-partículas es el encerramiento del proceso. Las operaciones de riesgo deben realizarse preferiblemente en circuito cerrado; si ello no es posible, en locales cerrados y equipados con sistemas de ventilación que eviten el paso de la contaminación a otras áreas. Cuando el proceso genere mucha contaminación que no sea controlable debe procederse a aislar a los trabajadores que pueden utilizar sistemas de control remoto para controlar el proceso.

Debe tenerse en cuenta que, en caso de una fuga en el circuito cerrado o en el encerramiento del proceso, las nano-partículas se comportarán como un gas y se dispersaran llegando a cualquier lugar de la planta. Como ya se ha indicado anteriormente, con el paso del tiempo las nano-partículas se aglomeran (coagulación), dejando de ser nano-partículas, lo que disminuye la posibilidad de dispersión en el ambiente. Se han descrito procedimientos de trabajo en circuito cerrado en la producción a escala nano-métrica del negro de carbón, Ti O₂ nano-métricos, metales y óxidos de metales”.

DESPIECE 3

Protecciones personales contra nano-partículas

El INSHT nos recuerda (NTP 797) que “dado que la exposición dérmica a nano-partículas puede conducir a la penetración directa de éstas través de la epidermis, es necesario tomar medidas para evitar esta exposición a través de la piel utilizando guantes adecuados, tanto cuando se manejen nano-partículas en estado sólido como en solución y fase gas. Los guantes utilizados cuando las nano-partículas están en suspensión en un líquido deben tener además una buena resistencia al mismo. Si se prevé un contacto prolongado deberían utilizarse dobles guantes, dado que la resistencia química del guante puede variar dependiendo del fabricante, modelo y espesor. Por lo tanto, es recomendable consultar las tablas del propio fabricante.

Si se aplican adecuadamente las medidas técnicas expuestas, es poco probable que sean necesarias protecciones respiratorias. En todo caso, su utilización debe basarse en el criterio profesional y en los resultados de la evaluación de riesgos, y teniendo en cuenta que se utilizan como último recurso. Cuando se emplean equipos dependientes del medio ambiente, es la filtración el mecanismo de limpieza del aire antes de ser inhalado por el trabajador y hay que tener presente que, por un lado, la eficacia de la filtración no es absoluta y, por otro, que puede haber puntos de fuga por falta de estanqueidad, debido a que la sujeción de la máscara a la cara puede ser incorrecta o insuficiente, que el periodo de uso no es ilimitado y finalmente al tipo de actividad, que puede dificultar su uso correcto. Por otro lado, tampoco hay que olvidar que la difusión de las nano-partículas es inferior a la de los gases”.

DESPIECE 4

Ciencia de lo diminuto: nano-revolución

Existe un gran consenso en que la nanotecnología nos llevará a una segunda revolución industrial en el siglo XXI tal como vienen anunciando los expertos en la materia. Uno de ellos (Nanobasque) señala que “la nano-revolución no es un avance concreto en un sector industrial, sino una forma de aproximarse a la materia, que tiene implicaciones en todos los ámbitos científicos”. La ciencia de lo diminuto puede manipular, a nivel atómico, materiales que lo mismo sirven para aumentar el agarre de un neumático, la capacidad de almacenamiento de dispositivos informáticos, o crear nano-robots que se inserten, por ejemplo, en el flujo sanguíneo de un paciente (hace años vimos una película sobre el tema) con fines quirúrgicos o terapéuticos… ¡Un nano-robot podría “nano-operar” en células enfermas (cáncer y tumores)! La limitación sólo la pone nuestra imaginación y el estado tecnológico de este arte miniaturizado.

¿Cuánto mide un nanómetro? La “nano” es una dimensión: 10 elevado a -9. Esto es, 1 nanómetro = 0,000000001 metros. Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro, o millonésima parte de un milímetro. Así, en un milímetro albergaríamos, puestos en línea, un ejército de un millón de nanómetros. Es la grandeza de lo diminuto.

© Manuel Domene Cintas. Periodista

Bibliografía

-Nota Técnica de Prevención (NTP 797). “Riesgos asociados a la nanotecnología”. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT).

-Agence Française de Sécurité Sanitaire de l’Environnement et du Travail (Afsset). Rapport “Nanomatériaux et sécurité au travail”.

La nano-ciencia trabaja los materiales a escala molecular