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Swiss Nano-Cube
Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St.Gallen
Tel. +41 (0) 71 274 72 66, [email protected]
www.swissnanocube.ch
Piattaforma educativa per micro e nanotecnologie ideata
per scuole medie, professionali e istituti tecnici
Modulo "Lavorare in maniera sicura con i
nanomateriali"
Data: Luglio 2012
Autore: Helmut Elbert
© 2012 - Swiss Nano-Cube
Tutela della salutenell'uso dei nanomateriali
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Suddivisione
Nanomateriali e protezione sul lavoro: concetti importanti (parte I)
Vie di assorbimento nell'uomo (parte II)
Misure di protezione preventive (parte III)
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Termini e definizioni I nanomateriali sono materiali prodotti appositamente che
a) presentano una, due o tre dimensioni in scala nanometrica* in (nano-oggetti)
b) oppure la cui composizione interna o esterna presenta strutture in nanoscala
(materiali nanostrutturati).
Nano-oggetti con 3 misure esterne (= dimensioni) in scala nanometrica vengono
denominati nanoparticelle.
Per la protezione sul lavoro sono rilevanti in particolare polveri che contengono
nanoparticelle granulari o nano-oggetti fibrosi (nanofibre, nanotubi, nanofilo)
enthalten.
Le nanoparticelle possono unirsi per effetto di forze di legame forti o deboli, formando
aggregati o agglomerati.
* nanoscala = dimensioni tra 1 e 100 nanometri (abbreviazione nm)
Nanomateriali e tutela della salute
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"Nanopolveri" sono polveri che contengono nanoparticelle granulari
oppure nano-oggetti fibrosi (nanofibre, nanotubi, nanofilo) nell'ordine
di grandezza da 1 a 100 nm.
"Polveri ultrasottili" contengono anch'esse particelle nell'ordine di
grandezza da 1 a 100 nm. Esse tuttavia, diversamente dalle
nanopolveri si formano in maniera accidentale, ad esempio con
processi termici (tra l'altro processi di saldatura) o lavorazione
meccanica di materiali.
Per il termine "polvere sottile" vi sono diverse definizioni. Il termine
"polvere sottile" è stato sostituito nella protezione sul lavoro dal
termine "frazione di polvere alveolare" ("polvere A" sta per la frazione
massica delle particelle inalabili che penetra negli alveoli).
Delimitazione: nanopolveri di polveri sottili e ultrasottili
5 μm
0,001 μm ( = 1 nm)
0,1 μm
Polvere sottile
Nanopolvere + polvere
ultrasottile
Nanomateriali e tutela della salute
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Polveri ultrasottili (dimensione particellare da 1 a 100 nm) ...
non vengono prodotte in modo mirato; si formano come
sottoprodotto nei processi (termici).
vengono causate dall'uomo.
Esempi: lavorazione del metallo, motori a combustione,
riscaldamenti
provengono da fonti naturali.
Esempi: cenere vulcanica, incendi boschivi, cicloni
sono costituite da una miscela complessa di sostanze chimiche
(metalli, idrocarburi, materiali inerti, ecc.)
Differenza dei termini: Nanoparticelle e polveri ultrasottili (1)
Nanomateriali e tutela della salute
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Nanoparticelle (dimensione particellare da 1 a 100 nm) ...
vengono prodotte in modo mirato.
hanno particolari proprietà e funzioni a causa delle dimensioni
nanometriche. Hanno ad esempio un altro colore rispetto allo
stesso materiale nella microforma (ad es. oro) o sono molto più
reattive (ferro piroforico).
possono unirsi per effetto di forze di legame forti o deboli,
formando aggregati o agglomerati.
Esempi: fuliggine di origine industriale, biossido di titanio, ossido
di zinco, nanotubi di carbonio (CNT)
Differenza dei termini: Nanoparticelle e polveri ultrasottili (2)
Nanomateriali e tutela della salute
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Nano-oggetti fibrosi
(nanofibre, nanotubi, nanofilo)
Nanopiastrine
N a n o - o g g e t t i
Materiale con 3 dimensioni tra
1 e 100 nm
Materiale con 2 dimensioni tra 1
e 100 nm
Materiale con 1 dimensione tra
1 e 100 nm
Es.: Ossido di cerio
Esempio nanofibra inorganica
Esempio nanopart. inorganica
Particolare rilevanza per la protezione sul lavoro
N a n o m a t e r i a l i
M a t e r i a l i n a n o s t r u t t u r a t i
Nanocomposito
Nanoparticelle (granulari)
Es.: Bastoncini di chitina integrati in SiO2
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Nanoparticelle /
nanobastoncini nel composito
Visione d’insieme: Nanomateriali e loro classificazione (in base alla definizione ISO, Comitato tecnico 229)
Nanomateriali e tutela della salute
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Nanoparticelle (granulari)
Nano-oggetti fibrosi (nanofibre, nanotubi, nanofilo) Nanopiastrine
N a n o - o g g e t t i
Materiale con 3 dimensioni tra 1 e
100 nm
Materiale con 2 dimensioni tra 1 e
100 nm
Materiale con 1 dimensioni tra 1 e
100 nm
Es.: Ossido di cerio Es. nanofibre inorganiche
Es. nanoparticelle inorg.
Particolare importanza per la protezione sul lavoro
Visione d’insieme: Nano-oggetti e la loro classificazione
Nanomateriali e tutela della salute
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Nanopolveri, polveri sottili e ultrasottili
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Che cosa significa polvere sottile?
La polvere è un componente naturale dell'aria e quindi è onnipresente. A seconda delle dimensioni delle particelle di polvere si parla di polvere sottile o ultrasottile.
Polvere sottile PM10, più piccola di 10 micrometri, raggiunge il tratto superiore del polmone.
Polvere sottile PM2,5, più piccola di 2,5 µm, penetra in profondità nelle vie respiratorie fino ai bronchioli.
Polvere ultrasottile PM0,1 più piccola di 0,1 µm, è in grado di penetrare perfino negli alveoli polmonari.
Luogo di attacco Sostanza inquinante atmosferica
Rino- 5-10 µmfaringe
Trachea 3-5 µm
Bronchi 2-3 µm
Bronchioli 1-2 µm
Alveoli 0,1-1 µm("sacched'aria nei polmoni")
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0,001 μm ( = 1 nm)
0,01 μm 0,1 μm 1 μm 10 μm 100 μm
Diametro capelloPolliniGlobuli
rossiBatteriVirusMolecole grandiFullerene C60
polvere inalabile
polvere penetrabile negli alveoli "polvere sottile"nanoparticelle /
aerosol ultrasottili
Materiali / Particelle e loro dimensioni in μm
Nanomateriali e tutela della salute
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Nanoparticelle e aerosol ultrasottili sono dappertutto. . . alcuni esempi pratici (10 - 100 nm)
Nanomateriali e tutela della salute
Luogo della misurazione Numero di particelle per cm3 di aria
locali chiusi 1.000 – 10.000
posti di lavoro industriali 5.000 – 100.000
strade molto trafficate fino a 100.000
vicino al forno di un panificio fino a 640.000
nel fumo di sigaretta fino a 1.000.000
nei gas di scarico dei motori diesel
fino a 10 miliardi
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Potenziali pericoli per la salute dovuti alle nanoparticelle
Pericolo di intossicazione con lo spray detergente "Magic
Nano"
il prodotto è stato venduto recentemente da Penny
Due spray detergenti, recentemente in vendita presso il negozio discount Penny, sono stati
ritirati dal commercio per i possibili pericoli per la salute. Si tratta dei prodotti "Magic Nano
Bad- und WC-Versiegeler" e "Magic Nano Glas- und Keramik-Versiegeler", come ha
comunicato il produttore Kleinmann di Sonnenbühl. I prodotti potevano causare un'irritazione
delle vie respiratorie e potevano perfino portare a fenomeni di dispnea. Non si potrebbero
pertanto escludere "completamente" pericoli per la salute.
Salute: il Ministero dell'Ambiente mette in guardia dalle nanotecnologie
Mercoledì, 21.10.2009, 08:45
dpa Per le nanotecnologie è possibile: il miele
come perle sul cucchiaio. Il Ministero dell'Ambiente (UBA) mette in guardia sui
rischi non ancora accertati derivanti dall'uso delle
nanoparticelle
Nanomateriali e tutela della salute
Risultato: i nanoprodotti possono anche essere pericolosi - finora se ne sa (ancora) troppo poco. Per questo viene consigliato di agire con prudenza.
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Visione d’insieme: Vie di assorbimento delle nanoparticelle nell'uomo
per inalazione* = attraverso le vie respiratorie e i polmoni
per ingestione* = attraverso stomaco / intestino
per via dermica*= attraverso la cute
= nanoparticelle*più combinazione(i) delle tre vie di assorbimento
Vie di assorbimento nell'uomo
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Le nanoparticelle vengono prevalentemente
assorbite attraverso le vie respiratorie.
Le nanoparticelle inalate hanno la capacità di
penetrare nei tessuti. Esse possono quindi
giungere attraverso gli alveoli (= sacche d'aria dei
polmoni) direttamente nella circolazione
sanguigna e da qui negli organi bersaglio
secondari (ad es. i reni).
Il polmone è l'organo più critico per
l'assorbimento delle nanoparticelle nel corpo.
In sperimentazioni sugli animali è stato dimostrato
che le nanoparticelle assorbite attraverso la
mucosa olfattiva possono arrivare fino al cervello.
Nanoparticelle: assorbimento attraverso le vie respiratorie e i polmoni (= per inalazione)
Vie di assorbimento nell'uomo
Faringe
Cavità orale
Laringe
Grossi bronchi
Medi bronchi
Bronchioli
Trachea
Pleura(pleura viscerale)
Cavità pleurica nei quali il polmone si dilata durante l'inspirazione
Diaframma
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Assorbimento attraverso lo stomaco / intestino (per ingestione)
Le nanoparticelle possono anche essere assorbite
attraverso le mucose del tratto gastro-intestinale.
Anche qui vale il principio per cui: più piccole sono le
particelle, maggiore è la probabilità che si possa
verificare un deposito delle particelle assorbite in
determinati tessuti e organici, con conseguente
danneggiamento degli stessi.
Se il funzionamento della barriera intestinale
è compromesso da patologie infiammatorie, le
velocità di trasporto possono essere maggiori rispetto
ad un intestino sano.
Vie di assorbimento nell'uomo
Fegato (1)
Parte iniziale del dotto biliare (2)Cistifellea (3)
Parte finale del dotto biliare (5)Duodeno (4)
Esofago (8)
Stomaco (6)
Pancreas (7)
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Assorbimento per via cutanea (= per via dermica)
Il rischio per la salute di un assorbimento
delle nanoparticelle sotto forma di polveri
attraverso la cute al momento viene
considerato ridotto.
La cute sana sembra essere una barriera
efficace contro la penetrazione delle
nanoparticelle.
Vie di assorbimento nell'uomo
Peli
Apertura di una ghiandola sudorifera
Vasi sanguigni
Ghiandola sebacea
Muscolo piloerettore
Fibra nervosa
Ghiandola sudorifera merocrina
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Vie di assorbimento nell'uomo
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Nanomateriali
Nanoparticelle libere (incl. agglomerati e aggregati)
Nanoparticelle legate in un'altra sostanza
Nanoparticelle distribuite in un liquido (sospensione)
Un possibile assorbimento di nanomateriali nel corpo umano dipende da come questi si presentano nell'ambiente circostante:
Esempio pratico
Lavorare con nanoparticelle in forma di polvere
Nanoparticelle come rinforzo nelle materie plastiche
Applicazioni spray, mescolamento intenso, ecc.
Rischio relativo all'assorbimento senza misure di protezione
grande
moderato / ridotto
grande
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Sostituzione: Sostituire le sostanze pericolose per la salute con sostanze meno dannose.
Tecnica: (= protezione collettiva): Per raccogliere, delimitare e allontanare gas, vapori e polveri pericolosi.
Organizzazione: ad es. ridurre al minimo i tempi di esposizione, limitare l'accesso, ecc.
Protezione personale: (protezione individuale):ad es. usando un equipaggiamento personale di protezione
Il "Modello STOP"
Misure di protezione preventive
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Sostituzione= le sostanze pericolose per la salute vengono
sostituite con sostanze meno dannose.
Esempi:
Sostituzione di preparati di nanoparticelle in
polvere con quelli che contengono nanoparticelle
legate e quindi rendono difficile un loro rilascio
(dispersioni, paste, granulati, composti, ecc.)
Sostituzione di applicazioni a spruzzo con
procedimenti poveri di aerosol (spalmatura,
immersione).
Misure di protezione preventive
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Tecnica(= protezione collettiva)
Usare apparecchiature e sistemi di trasferimento dei
materiali chiusi
Aspirare polvere o aerosol direttamente alla fonte
Predisposizione di aerazione del locale e sistema di
filtro dell'aria di scarico (filtro HEPA H14), nessun
ricircolo dell'aria di scarico
Separazione delle zone di lavoro (locali separati) e
adeguamento dell'aerazione dei locali (leggera
depressione)
Pulizia solo mediante aspirazione con apparecchi
idonei o panni umidi, nessun getto d'aria
Misure di protezione preventive
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Esempi:
Minimizzare il tempo di esposizione
Minimizzare il numero di persone esposte
Evitare la formazione di polveri o aerosol
Limitare l'accesso
Istruire il personale in merito ai pericoli e alle misure di protezione (manuali di istruzione)
Organizzare le misure di protezione
Misure di protezione preventive
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Apparecchi filtranti di protezione delle vie respiratorie (minimo filtro tipo FFP2 secondo SUVA)
Guanti di protezione (in caso di guanti monouso si consiglia di sovrapporre 2 guanti)
Occhiali di protezione chiusi e ben aderenti
Indumenti di protezione con cappuccio (stoffa non tessuto)
Misure di igiene del lavoro (vedere slide 11 e 12)
Protezione personale (= protezione individuale)
Queste misure sono necessarie quando non si può escludere la
formazione di aerosol e/o il contatto cutaneo con accorgimenti tecnici.
Misure di protezione preventive
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Protezione personale (1/7)
Protezione degli occhi:
Indossare almeno un paio di occhiali di protezione
ben chiusi (ad es. occhiali a mascherina)
Le maschere intere offrono una protezione
migliore:
avvolgono tutto il viso
proteggono contemporaneamente anche gli
occhi
in seguito alla migliore ermetizzazione tra viso
e maschera si ottiene contemporaneamente un
migliore fattore di protezione nominale (delle
vie respiratorie).
Misure di protezione preventive
© 2012 - Swiss Nano-Cube 24
Protezione delle vie respiratorie:
Se non è possibile impedire il rilascio di
nanoparticelle (come polvere o aerosol), oltre agli
accorgimenti tecnici (vedi punto correlato)
indossare una maschera di protezione (minimo semi
maschera, classe di filtro 3; essa avvolge bocca,
naso e mento).
Controllare l'adesione della maschera in particolare per chi ha la barba.
Protezione personale (2/7)
Misure di protezione preventive
Semi maschera filtranteSolo monouso
Semi mascheraPer filtri sostituibili fino a 300 g di peso
Maschera interaPer filtri sostituibili fino a 500 g di peso
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Protezione personale (3/7)
Guanti (protezione cutanea) È molto importante indossare e rimuovere con
attenzione il guanto e sovrapporlo alla tuta di protezione.
In caso di contatto diretto con nanoparticelle (solide,
liquide o in polvere)
indossare se possibile due strati di guanti
sovrapposti (ad es. lattice + guanto chimico) oppure
indossare due guanti monouso sovrapposti; in tal
caso scegliere il materiale del guanto in base agli
agenti chimici da trattare.
L'uso corretto del guanto è più importante del tempo di
penetrazione del materiale del guanto per le
nanoparticelle.
Misure di protezione preventive
© 2012 - Swiss Nano-Cube 26
Protezione personale (4/7)
Scarpe / Stivali (protezione cutanea):
È molto importante indossare e rimuovere con attenzione le scarpe / gli stivali e sovrapporle alla tuta di protezione.
Misure di protezione preventive
© 2012 - Swiss Nano-Cube 27
Indumento di protezione (protezione cutanea):
Utilizzare capi di protezione a maniche lunghe in
materiale di membrana (tessuto non tessuto o non-
woven, ad es. Tyvek®) con cappuccio; evitare tessuti
tessili
È molto importante indossare e rimuovere con
attenzione il guanto e sovrapporlo alla tuta di
protezione
Allo stesso modo è importante indossare e rimuovere
correttamente l'indumento di protezione (vedere video:
http://www.youtube.com/watch?v=qPWKHhmGqYc)
Protezione personale (5/7)
Misure di protezione preventive
© 2012 - Swiss Nano-Cube 28
Misure generali di igiene del lavoro:
Evitare condizioni di lavoro nocive per la salute
Creare condizioni di lavoro salutari
Oggetto dell'igiene del lavoro: Tutti i fattori di disturbo
sul luogo di lavoro (ad es. sostanze pericolose)
Protezione personale (6/7)
Misure di protezione preventive
© 2012 - Swiss Nano-Cube 29
Protezione personale (7/7)
misure tecniche e di medicina del lavoro per ridurre le contaminazioni da parte di sostanze e strumenti di lavoro
luoghi di lavoro, apparecchiature e indumenti puliti, custodia protetta degli indumenti non utilizzati in ambito professionale (= capi da usare all'esterno)
misure di igiene personale inclusa protezione e cura della cute (mezzi e strumenti di lavaggio idonei, ecc.)
particolari misure di protezione in caso di attività con sostanze pericolose.
Misure igieniche:
Misure di protezione preventive
© 2012 - Swiss Nano-Cube 30
RISULTATO:
I risultati delle analisi finora effettuate sul tema della protezione sul lavoro e della tutela della salute con l'uso dei nanomateriali evidenziano che le misure di protezione convenzionalmente in uso contro le polveri sono efficaci anche contro le nanoparticelle.
Misure di protezione preventive
Che cos'è?!?COSÌ PICCOLO,COSÌ BELLO...
NANOMATERIALE
…E SFACCIATO
!