2º encontro de cipa e sesmt do setor químico nanotecnologia e a saúde dos trabalhadores eng....

2º Encontro de CIPA e SESMT do Setor Químico

Nanotecnologia e a

Saúde dos Trabalhadores

Eng. Luís Renato Andrade

([email protected])

FUNDACENTRO/RS

Julho / 2010

Objetivos da apresentação

Oferecer questões e não respostas

Oferecer dúvidas e não certezas

Oferecer informação para a reflexão

Panorama da apresentação• Contextualização das nanotecnologias• Principais características das nanotecnologias

(tamanho)• Nanopartículas – tipos e usos• Impactos das nanotecnologias• Os passos para a proteção dos trabalhadores• Recomendações• Difusão das nanopartículas no ar• Outros aspectos a serem considerados• Considerações finais

Nanotecnologia uma das tecnologias dentro do

contexto da

Convergência Tecnológica

(BANG)

CONVERGÊNCIA DE TECNOLOGIAS

InformáticaControle de bits

NanotecnologiaControle e

Manipulação dos átomos

CiênciaCognitiva

Consegue controlar a mente pela

manipulação de neurônios

BiotecnologiaControla e

manipula a vida engenheirando

genes

B(its) A(tomos) N(eurônios) G(enes)

Toda a nova tecnologia apresenta riscos e benefícios

A forma como os riscos são percebidos influi sobre a

maneira pela qual as pessoas reagirão a eles.

TrabalhadoresMeio

ambienteUsuários

(consumidores)

NANOTECNOLOGIA

Produção

Transporte

Produção

Transporte

Uso (consumo)

Manutenção

Descarte (reciclagem)

Uso (consumo)

Manutenção

Nanotecnologia(s)

anunciada como uma nova revolução tecnológica tão profunda que irá

atingir todos os aspectos da sociedade humana.

Ela envolve o estudo e a manipulação da matéria em uma escala muito pequena, geralmente na faixa de

1 a 100 nanômetros

O que é nanotecnologia?

A nanotecnologia diz respeito a materiais e sistemas cujas estruturas e componentes exibem

propriedades e fenômenos físicos, químicos e/ou biológicos significativamente novos e modificados

devida à sua escala nanométrica. O objetivo é explorar estas propriedades por meio do

controle de estruturas e dispositivos em níveis atômico, molecular e supramolecular e aprender a

fabricar e usar esses dispositivos de maneira eficiente.

Medeiros. E. S.; Paterno, L. G. & Mattoso, L. H. C. “Nanotecnologia”, in Durán, N.; Mattoso, L. H. C. ; Morais, P. C., “Nanotecnologia, Artliber Editora, São Carlos, 2006, 208pgs.

Nanotecnologia = Várias tecnologias

Não há, na verdade, uma única tecnologia, mas várias. As tecnologias que manipulam materiais em tamanho nano são diferentes dependendo do

campo de aplicação: medicina, condutores, informática, etc.

O que todas tem em comum é que envolvem o estudo e a manipulação da matéria em uma escala muito pequena, geralmente da ordem de 1 a 100

nanômetros (1 metro = a 1 bilhão de nanômetros).

um metro = 1 bilhão de nanômetros

O que representa isto?

Comparando os tamanhos

Outro exemplo:

A distância entre Porto

Alegre e São Paulo é de 1.109 km

1.109 km

Comparando os tamanhosUm grão de areia mede mais ou menos 1 mm

1.109 km = 1.109.000.000 milimetros

(1 bilhão e 109 milhões de milímetros)

Então Comparando:

um grão de areia (1 mm) está para a distância entre Porto Alegre e São Paulo (1.109.000.000mm) assim

como um nanômetro está para o metro (1 bilhão de nanômetros)

Importância do tamanho

Devido ao fato de ser tão pequenas, as nanopartículas têm uma grande relação superfície/volume que é

responsável por novas propriedades físicas e químicas.

Isto inclui um aumento da reatividade química na superfície da

nanopartícula

Relação superfície/volumeComparando a mesma quantidade

de sal grosso e refinado:

Qual ocupa mais espaço? Volume?

Qual é mais fácil de dissolver?

Qual salga mais facilmente?Aqui não é propriamente uma nova propriedade

mas dá idéia da importância do tamanho da partícula na

propriedade das substâncias

1 metro cúbico

6 metros quadrados

8 pedaços com metade da área original

12 metros quadrados

Pedaços com um quarto do tamanho original

Quatro vezes a área original 24 metros quadrados

Pedaços oito vezes menores do que o tamanho original

Oito vezes a área original48 metros quadrados

Importância do tamanhoOutra razão para as substâncias mudarem de

comportamento no nível nano é o domínio de “efeitos quânticos”.

Na medida em que a materia é reduzida à escala nanométrica as suas propriedades começam a ser

dominadas por efeitos quânticos. A Mecânica Quântica é a parte da física (mais

particularmente, da física moderna) que estuda o movimento das partículas muito pequenas. Um exemplo

de efeito quântico é aquele onde existe a impossibilidade de conhecer com infinita acuidade e ao

mesmo tempo a posição e a velocidade de uma partícula entre outras.

Importância do tamanhoEstas características das partículas na escala

nanométrica são responsáveis pela constatação de que nesta escala as propriedades dos materiais e elementos químicos se alteram drasticamente.

Apenas com a redução de tamanho e sem alteração de substância, verifica-se que os materiais

apresentam novas propriedades e características como resistência, maleabilidade, elasticidade,

condutividade e poder de combustão.

Importância do tamanhoSubstâncias que são:

• estáveis em dimensões maiores tornam-se reativas;• isolantes podem se tornar condutoras;• opacas podem se tornar transparentes.

Exemplos:O carbono, na forma de grafite é maleável, mas em escala nano, na

forma de nanotubo, é mais resistente que o aço e até seis vezes mais leve.

O alumínio em escala nano entra em combustão espontaneamente.

O ouro muda de cor em vários níveis nano.


Desta forma:

Conhecer as características das substâncias em tamanho maior não

fornece informações compreensíveis sobre suas propriedades no nível nano.

Apesar disso, é o que temos!


As mesmas propriedades que alteram as características físicas e químicas das

nanopartículas, podem também, provocar

consequências não pretendidas

(e até desconhecidas)

quando elas entram

em contato com o organismo humano

NanopartículasAs nanopartículas podem ser distribuídas em três

categorias:• nanopartículas engenheiradas ou manufaturadas que

são as criadas propositadamente, feitas pelo homem, • nanopartículas incidentais ou antropogênicas são as não

criadas intencionalmente, mas como sub produto da atividade humana (exaustão de veículos a diesel, combustão de carvão, fumos metálicos) e

• naturais que são as encontradas na natureza provindas de rochas vulcânicas, fumaça, poeiras de minerais, etc.

Hierarquia dos termosNanoobjeto

Uma ou mais dimensões externas em nanoescala

NanopartículaTrês dimensões externas

em nanoescala

NanohasteDuas dimensões externas

em nanoescala

NanoplacaUma dimensão externa em

nanoescala

NanofioNanohaste condutora

NanotuboNanohaste oca

NanofibraNanohaste flexível

Exemplos de nanopartículas

FulerenosEsferas de carbono puro de sessenta átomos de carbono (C60), com aproximadamente um nanômetro de diâmetro, arranjadas como 20 hexágonos e 12 pentágonos, semelhante a uma bola de futebol

Nanotubos são uma das principais

nanopartículas em desenvolvimento e em uso

Os nanotubos de carbono são estruturas cilíndricas formadas por átomos de

carbono, com diâmetro é de um a três nanômetros (nm) e comprimento de até

1.000 nm. Os nanotubos são cem mil vezes mais finos que um fio de cabelo. Eles foram descobertos, no início da

década de 1990, pelo pesquisador japonês Sumio Iijima.

Exemplos de nanopartículas

Manuseio de nanotubo

Nanotubo de carbono de parede simplesfile:///C:/Documents%20and%20Settings/arline/Configura%E7%F5es%20locais/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/OP2R4HIJ/361,48,Slide 48

Efeito lotusA observação da flor de lótus levou os

cientistas a idéia de superfícies auto limpantes, que não molham

Flor de lótusCréditos: Steven Pinker's Photos

Gota de água na folha de lótusFonte: Comissão Europa, 2004

O guarda-chuva NanoNuno® usa nanotecnologia para se manter sempre seco. Ao chegar em casa, é só dar uma boa sacudida para o NanoNuno ficar limpo e sem água.

www.digitaldrops.com.br

Produtos e serviços que já estão no mercado

Produtos e serviços que já estão no mercado – cont.

Superfícies auto-limpantes - produzido pela Degusta

Movimento da água sóredistribui a sujeira

Recobrimento com nanopartículas permitem a remoção completa da sujeira

“Nanotecnolgia e o Cenário Brasileiro” palestra

apresentada por Odair Rangel - Suzano

Petroquímica. Disponível em :

http://blog.iiep.org.br/nanotecnologia/


Língua eletrônica

Sensor para líquidos capaz de identificar os diferentes tipos básicos

de sabor (amargo, doce, ácido e salgado) e verificar a presença de

contaminantes orgânicos e inorgânicos em meio aquoso. O dispositivo, desenvolvido pela

EMBRAPA tem uma sensibilidade dez vezes maior que a do ser humano.

http://www.sescsp.org.br/sesc/revistas_sesc/pb/artigo.cfm?Edicao_Id=239&breadcrumb=1&Artigo_ID=3758&IDCategoria=4133&reftype=1


Lençois feitos de 100% algodão e que não se amarrotam. Coberturas e ou tratamentos tradicionais normalmente realizados em tecidos fazem com que esses fiquem rígidos e bloqueiem os poros dos tecidos, tornando difícil a troca de calor realizada pela nossa pele. Na fabricação do Nano-Tex's Coolest Comfort é usado um tratamento feito com nanoparticulas que são pequenas o suficiente para se ligar à fibra dos tecidos sem que ocorra o entupimento dos seus poros. Como resultado, esses tecidos são capazes de permitir a evaporação da umidade da pele e ajudar no equilibrio da temperatura do corpo, permitindo assim que você se aconchegue e tenha uma ótima noite de sono! Fonte: U.S. Department Store Chain Now Offers Nano Bed Sheets in Hundreds of Locations


Máquinas de lavar roupa nano-estimuladas

A empresa Sansung desenvolveu uma nova máquina de lavar chamada Sistemas Nano Saúde de Prata que atira íons de prata de nano dimensões na água. Os engenheiros da Sansung afirmam que essa nova tecnologia exterminará 99,9% das bactérias causadoras de mau odor. Os íons de prata atacarão e destruirão as paredes celulares das bactérias e recobrirão a roupa de tal modo que qualquer bactéria que entrar em contato com os íons cessará sua reprodução por até 30 dias! Fonte: Nano washing machine heading to the U.K.


Os cosméticos elaborados no Brasil, com base na utilização da nanotecnologia, são oferecidos atualmente por empresas de grande porte


Mercedes SLR McLaren: a utilização da nanotecnologia na pintura diminui a possibilidade de riscos

Outras novidades da nanotecnologia nos carros:

•Carros mais leves pela substituição do aço por polímeros resistentes

•Espelhos retrovisores que escurecem ao receber a luz de outro veículo

Película nos vidros que não vão mais embaçar ou pegar sujeira


http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.eagleone.com/images/vcc20051101na00.jpg&imgrefurl=http://www.eagleone.com/pages/nanotechnology/article.asp&h=132&w=275&sz=16&hl=pt-BR&start=42&tbnid=78bwsgkwMUkmDM:&tbnh=55&tbnw=114&prev=/images%3Fq%3Dnanotechnology%2Bmicroscopic%26start%3D40%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DN

Nanocera Cera tradicional

Tinta Tinta


http://lemonsinspace.blogspot.com/2005_05_01_archive.html

http://asia.cnet.com/crave/2007/10/24/lifestraw-

water-filter-designed-for-developing-world/

REVISTA DA FOLHA – 18 DE MARÇO DE 2007


LiTraCon – Light-Transmitting Concrete - http://www.litracon.hu/index.php

CONCRETO TRANSPARENTE


Fonte: NanoByg – A survey of nanoinnovation in Danish construction; Technical University of Denmark, Maio 2007

Um tijolo de 2,5Kg sendo suportado por uma peça de aerogel com peso de apenas 2,38g

Fósforos sobre uma peça de aerogel isolados da chama

AEROGEL


Comunicação

Saúde em

geralMundo do trabalho em

geral

Saúde e segurança dos trabalhadores

Área militar

Relações sociais

Economia

Meio ambient

e

Questões éticas e legais

Investimentos em nanotecnologia

Os investimentos em pesquisa de novos materiais em nanotecnologia

são cerca de 100 a 1000 vezes maiores (dependendo do país) do

que os estudos sobre os impactos à saúde e meio ambiente

http://www.directionsmag.com/images/articles/nano_tech/nano1.gif

Impactos das Nanotecnologias

O mercado global de nanotecnologia em 2007 foi distribuído da seguinte forma

Químicos: 53%Semicondutores: 34%Eletrônicos: 7%Aeroespacial/defesa: 3%Fármacos / cuidados com a saúde: 2%Automotivos: 1%

Fonte: Cientifica (www . cientifica . eu)

Por que a avaliação de riscos?Algumas importantes questões....

• Quais os impactos para a saúde daqueles que eventualmente manipularão um nanoobjeto?

• Existem estudos neste sentido?

• A quem caberão estes estudos?

• A quem caberão as responsabilidades por conseqüências adversas (se existirem)?

• Etc, etc, etc

Por que a avaliação de riscos?

Apesar das muitas perguntas eventualmente já se conhece a resposta para uma destas questões....

Pergunta: Sobre quem recairão as conseqüências adversas (se houverem)?

Resposta: Sobre os trabalhadores, provavelmente, em uma primeira instância.

Parâmetros que podem afetar a toxicidade das nanopartículas

• Tamanho• Forma• Composição• Solubilidade• Estrutura cristalina• Carga elétrica

• Característica da superfície • Aglomeração• Impurezas• Etc

Passos para proteger os trabalhadores dos perigos de uma tecnologia emergente

Tecnologia emergente

Antecipar e identificar perigos potenciais

Tomar precauções

Avaliar a eficácia das precauções

Clarear o conhecimento dos perigos

Determinar os riscos

Clarear as práticas de gestão de risco

Estabelecer práticas padrões de gestão de risco

Avaliação contínua

Pesquisa epidemiológica

Vigilância da saúde ocupacional

Estabelecer registros de exposição

Categorias funcionais de trabalhadores envolvidos com nanotecnologias

Trabalhadores em locais com nanomateriais

Trabalhadores potencialmente expostos

Trabalhadores efetivamente expostos

Alvos de vigilância médica

Trabalhadores envolvidos nos registros de exposição

Sujeitos das pesquisas epidemiológicas

Recomendações

• Retirar os trabalhadores da exposição, por exemplo através de métodos de automação;

• Substituir o material por um menos tóxico;

• Enclausurar o processo de produção;

• Utilizar sistemas de exaustão local (EPC);

• Minimizar a exposição dos trabalhadores;

• Quando estas medidas de controle não forem viáveis (equipamentos ainda a serem validados), utilizar:

• Proteção respiratória;• Roupas de proteção (não tecido)• Luvas

A possível exposição ocupacional deve ser minimizada aos menores níveis possíveis (PRECAUÇÃO)

Para isto, as seguintes medidas de controle devem ser tomadas

Eliminação

Substituição

Isolamento

Controle de engenharia (EPC)

Controle administrativo

EPI

Difusão das nanopartículas no arO comportamento das nanopartículas é similar ao do

gás ou vapor.

A difusão no ar é o principal meio de transporte de partículas menores que 100nm (nanopartículas).

A velocidade com que as partículas se difundem é determinada pelo seu “coeficiente de difusão” o

qual é inversamente proporcional ao seu tamanho.

ENTÃO: nanopartículas difundem-se mais rapidamente do que partículas maiores e podem

ser encontradas longe de seu ponto de origem nos ambientes de trabalho.

Em contrapartida.....

A coagulação de pequenas partículas conduz rapidamente a formação de partículas maiores em

concentração mais baixa. A coagulação ocorre pelo contato (derivado do movimento) entre as

partículas.

De 1 a 100nm a aglomeração é rápida.

Entre 100 e 2.000nm a aglomeração é mais lenta (“modo de acumulação”)

coagulação Browniana ou térmica-> mvt Browniano

coagulação cinética – força externa (gravidade, eletricidade, aerodinâmica)

Outro ponto....

A sedimentação por gravidade não é significativa para partículas muito pequenas, p.e., 10 nm, neste

caso a difusão destas partículas é maior e a sedimentação por gravidade é negligenciável.

Ou seja, para nanopartículas a sedimentação gravitacional não pode ser considerado como um

mecanismo eficiente.

No entanto.... A resuspensão é menos provável em nanoparticulas por que as mesmas forças que promovem a aglomeração e a aglutinação promovem a adesão às superfícies em geral.

Medição da exposição ocupacional

O procedimento padrão baseia-se na medição da concentração de massa do aerosol no ambiente de trabalho.

A amostragem convencional baseada na filtragem do ar com uso de bombas de um aerosol com nanopartícculas não é a melhor escolha por duas razões:

1. A concentração de massa não é, necessariamente, o melhor parâmetro já que estudos têm demonstrado que a toxicidade aumenta com a diminuição do tamanho.


2. Nenhum dos instrumentos existentes para monitoramento dá-nos informações específicas sobre a concentração de partículas abaixo de 1 micron (1.000 nm) de diâmetro aerodinâmico.

Outros indicadores mais relevantes têm surgido para descrever aerosóis de nanopartículas, entre eles, nº de partículas, concentração de massa e superfície e critérios que relacionam o tamanho e a forma.


Os instrumentos atualmente disponíveis são classificados de acordo com o critério de medição e técnica utilizados.

• Cascade Impactor• Tapered Element Oscillating Microbalance

(TEOM)• Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS)• Electrical Low Pressure Impactor (ELPI)• Condensation Particle Counter (CPC) ou

Condensation Nuclei Counter (CNC)• Nanoparticle Surface Aerosol Monitor (NSAM)


MAS.......

Operar estes equipamentos requer competências específicas o que acaba por comprometer seu uso em campo. Outro ponto é que cada um fornece apenas um tipo de informação e seria necessário o uso de vários deles para efetivamente caracterizar o aerosol.

Além disso é necessário excluir das avaliações o “ruído de fundo”, ou seja, a parcela de nanopartículas de origem natural presentes no ambiente independente da ação humana.

Níveis de referência - (“Benchmark levels”)

Apesar das incertezas e lacunas de conhecimento algumas regras gerais são sugeridas:

• Para nanomateriais insolúveis 0,066 x Limite de Exposição Ocupacional (OEL) do material macro correspondente expresso em concentração de massa. (NIOSH – dióxido de titânio)

• Para nanomateriais fibrosos o nível de referência é 0,01 fibra/ml, este número deriva do atual limite de exposição ao asbesto (em atividades de remoção do mesmo) no Reino Unido.


Apesar das incertezas e lacunas de conhecimento algumas regras gerais são sugeridas:

• Para nanomateriais altamente solúveis: 0,5 x OEL

• Para nanomateriais carcinogênicos ou mutagênicos, sugere-se 0,1 x OEL


IMPORTANTE

Os níveis de referência citados dizem respeito à exposição OCUPACIONAL, no entanto outros fatores também precisam ser levados em conta como a possibilidade dos nanopós formarem nuvens de pó explosivas. Devido a grande reatividade das nanopartículas deve ser considerada a possibilidade de ocorrer a autoignição

Métodos de controle

Basicamente não há novidades, utiliza-se:• Enclausuramento• Ventilação local exaustora (VLE)• Ventilação geral

Alguns estudos já demonstraram(*) que não há diferença significativa entre a eficiência da VLE para gases ou nanopartículas.

(*) EU-OSHA – Workplace exposure to nanoparticles

Métodos de controle - Filtros

As normas européias EN 1822-1 a EN 1822-5, recentemente revisadas, classificam os filtros como:

EPA – Efficient Particulate Air filter

HEPA – Hight Efficiency Particulate Air filter

ULPA - Ultra Low Penetration Air filter

A retirada das nanopartículas do ar deve ser feita por filtração utilizando-se uma sequência de filtros HEPA ou ULPA.

Métodos de controle - Filtros

A eficiência do filtro deve ser testada utilizando-se as “partícula mais penetrantes” (MPPS-most penetrating particles) com tamanhos entre 120 a 250 nm.

Alguns métodos para testar filtros com MPPS abaixo de 100nm também são descritos nas normas citadas.

Partículas menores do que as MPPS podem ser depositadas no filtro pela difusão Browniana.

Proteção respiratória

A eficiência do filtro, no que diz respeito à proteção respiratória, é apenas um dos vários fatores que determinam a eficiência desta barreira de proteção.

No caso de nanoobjetos ainda há poucos estudos envolvendo este aspecto e os poucos resultados são igualmente pouco conclusivos.

• Qual a natureza das nanopartículas?• Qual é a toxicidade destes materiais, que podem ser muito diferentes das do

mesmo material em escala maior?• Qual é a dose-resposta destes materiais?• Quais são os métodos apropriados para testes de toxicidade?• Quais os processos de fabricação envolvidos? (em geral envolvem novas e

sofisticadas tecnologias) • Que possíveis produtos tóxicos são usados na fabricação de produtos

nano? • Que rejeitos são produzidos?• O que acontece quando partículas e/ou produtos nano chegam ao ar, solo,

água ou biota?• Como avaliar a possível exposição?• Os mecanismos de controle recomendados pela Higiene ocupacional são

suficientes?• Existe proteção respiratória eficiente para o trabalho com nanomateriais,

quando ela for necessária?

Dúvidas na avaliação dos possíveis impactos à segurança e saúde dos trabalhadores

• Que aspectos éticos estão envolvidos nas nanotecnologias (nanoetica)?

• Existe necessidade de regulação? Se afirmativo, quem deve ser o responsável pela

regulação?

• O Princípio da Precaução é suficiente?

• Quem decide o que, como e quando medidas de prevenção serão ou não tomadas?

Outros poucos entre muitos aspectos a serem considerados

Considerações finais

Neste momento há mais incerteza do que conhecimento há mais promessas do que realidade.

Então, é agora que devemos estudar para conhecer e desde já nos prepararmos para uma nova realidade

A saúde é um bem precioso cujo valor (infelizmente) só é percebido depois de perdida.

Queremos conhecer para que as nanotecnologias sejam vetores de desenvolvimento e não de agravos à saúde.

Diante da vastidão do tempo e da imensidão do espaço é uma

alegria para mim compartilhar uma

época e um planeta com você (Carl

Sagan)

átomo

galáxia

Muito obrigado

pela atenção.

[email protected]

Porto Alegre / RS