entregable informe niveles de exposición v2

nanoIMPULSA

Desarrollo de sistemas de información, modelización y sensorización para

el impulso de la aplicación de la nanotecnología y uso seguro de

nanomateriales en sectores tradicionales de la Comunidad Valenciana

Título del entregable:

Informe detallado de los potenciales niveles de

exposición en procesos críticos de fabricación y uso de

nanomateriales y/o nanoproductos.

Nivel de Confidencialidad:

Público / Restringido / Confidencial

Información del Documento

Paquete de

trabajo

Responsable

del paquete

PT4 Acción

Responsable

de la acción

4.1

ITC ITC, ITENE

IVACE – NanoImpulsa. Entregable E5.1 Page 1 | 38

Tabla de contenidos

Lista de tablas................................................................................................................................................. 2

Lista de figuras ............................................................................................................................................... 3

Objetivo del entregable .............................................................................................................................. 4

1. Introducción .......................................................................................................................................... 5

2. Identificación de empresas relacionadas con la nanotecnología en la Comunidad

Valenciana ....................................................................................................................................................... 6

3. Evaluación cuantitativa de la exposición por inhalación frente a nanomateriales ...... 8

4. Conclusiones ....................................................................................................................................... 35

5. Bibliografía ........................................................................................................................................... 37


Lista de tablas

Tabla 1: Listado de asociaciones y plataformas consultadas ....................................................... 6

Tabla 2: Número de empresas contactadas en el proyecto ......................................................... 7

Tabla 3: Valores límites de exposición profesional en España (LEP 2018, INSHT) ................ 8

Tabla 4: Valores límites de referencia para la exposición a nanopartículas (van

Broekhuizen et al., 2012) ............................................................................................................................ 8

Tabla 5: Características de los equipos de lectura directa ........................................................... 11

Tabla 6: Operaciones y materiales en los escenarios de exposición estudiados ................ 12

Tabla 7: Equipos de muestreo utilizados en las campañas realizadas .................................... 12

Tabla 8: Concentración y tamaño de nanopartículas oro ............................................................ 14

Tabla 9: Concentración fracciones inhalable, torácica y respirable (Oro) .............................. 14

Tabla 10: Concentración y tamaño de nanopartículas (Perovskitas) ....................................... 16

Tabla 11: Concentración fracciones inhalable, torácica y respirable (Perovskitas) ............. 16

Tabla 12: Concentración y tamaño de nanopartículas TiO2 ........................................................ 17

Tabla 13: Concentración fracción inhalable, torácica y respirable (TiO2) ............................... 18

Tabla 14: Concentración y tamaño de nanopartículas (SiO2) ..................................................... 20

Tabla 15: Concentración fracciones inhalable, torácica y respirable (SiO2) ........................... 20

Tabla 16: Concentración y tamaño de nanopartículas obtenidos con el DiscMini (Ag) 21

Tabla 17: Concentración fraccione inhalable, torácica y respirable (Ag) ................................ 22

Tabla 18: Concentración y tamaño de nanopartículas (Ag) ........................................................ 24

Tabla 19: Concentración fracciones inhalable, torácica y respirable (Ag) .............................. 24

Tabla 20: Concentración y tamaño de nanopartículas (TiO2) ..................................................... 26

Tabla 21: Concentración fracciones inhalable, torácica y respirable (TiO2) ........................... 26

Tabla 22: Concentración y tamaño de nanopartículas (Feldespato A) ................................... 28

Tabla 23: Concentración fracciones inhalable, torácica y respirable (Feldespato A) ......... 29

Tabla 24: Concentración y tamaño de nanopartícula (Feldespato B) ...................................... 30

Tabla 25: Concentración inhalable, torácica y respirable(Feldespato B) ................................ 30

Tabla 26: Concentración y tamaño nanopartículas (Cuarzo) ...................................................... 32

Tabla 27: Concentración fracciones inhalable, torácica y respirable (Cuarzo) ..................... 32

Tabla 28: Resumen caracterización morfológica de las partículas emitidas ......................... 33

Tabla 29: Fotografías microscopía electrónica de barrido y microanálisis EDAX ............... 34

Tabla 30: Concentración y tamaño de nanopartículas foco emisor de las campañas

realizadas ....................................................................................................................................................... 35


Lista de figuras

Figura 1: Pasos para la evaluación de la exposición ........................................................................ 9

Figura 2: Concentración de nanopartículas (#/cm3) y fracción inhalable, torácica y

respirable (µg/m3) en el foco emisor (Oro) ....................................................................................... 14


respirable (µg/m3) en el foco emisor (Perovskitas) ........................................................................ 15


respirable (µg/m3) en el foco emisor (TiO2) ...................................................................................... 17 Figura 5: Concentración de nanopartículas (#/cm3) y fracción inhalable, torácica y

respirable (µg/m3) en el foco emisor (SiO2) ....................................................................................... 19

Figura 6: Concentración de nanopartículas y fracción inhalable, torácica y respirable en

el foco emisor (Ag) ..................................................................................................................................... 21

Figura 7: Concentración de nanopartículas (#/cm/cm3) y fracción inhalable, torácica y

respirable (µg/m3) en el foco emisor (Ag) ......................................................................................... 23


respirable (µg/m3) en el foco emisor (TiO2) ...................................................................................... 25


respirable (µg/m3) en el foco emisor (Feldespato A) ..................................................................... 28


respirable (µg/m3) en el foco emisor (Feldespato B) ..................................................................... 30

Figura 11: Concentración de (#/cm3) y fracción inhalable, torácica y respirable (µg/m3) en

el foco emisor (Cuarzo) ............................................................................................................................ 31


Objetivo del entregable

Actualmente existen escasas referencias científicas que caractericen la exposición en

ambientes industriales frente a nanopartículas. Además, todavía en España no existe una

regulación específica en lo referente a valores límite de exposición profesional

aplicándose valores límite de referencia propuestos por diferentes organizaciones

internacionales de conocido prestigio (por ejemplo: NIOSH Instituto Nacional para la

Seguridad y Salud Ocupacional de Estados Unidos, BSI British Standards Institution, etc.).

Uno de los principales objetivos del proyecto NanoIMPULSA es la caracterización de los

potenciales niveles de exposición en escenarios industriales reales en empresas

tradicionales de la Comunidad Valenciana, que incorporan nanomateriales a sus

productos o que realizan actividades relacionadas con la nanotecnología.

En el presente documento, se recogen los resultados de las distintas campañas de

medida realizadas donde se ha evaluado de manera cuantitativa la exposición por

inhalación frente a nanomateriales en distintas fases o etapas de varios procesos

industriales.


1. Introducción

El estudio, diseño y síntesis, así como la manipulación y aplicación de materiales,

dispositivos y sistemas funcionales a escala nanométrica, está dando lugar en los últimos

años a un nuevo impulso tecnológico e industrial. No obstante, la nanotecnología avanza

rápidamente y el aumento de la producción de nanomateriales y su uso significa que los

trabajadores no quedarán ajenos a la exposición de estos materiales, lo que puede

suponer un mayor riesgo de posibles efectos adversos para su salud. Las estimaciones

sugieren que en el año 2020 aproximadamente 2 millones de personas trabajaran en la

industria relacionada con la nanotecnología (Schulte et al, 2011).

Los nanomateriales, que se definen como aquellos que tiene al menos una dimensión

por debajo de 100 nanómetro (1nm equivale a 10-9m), permiten mejorar propiedades

(físicas, químicas, mecánicas, etc.) de distintos productos que no se alcanzarían si dichos

materiales se incorporaran en una escala convencional. De este modo, es posible obtener

pantallas flexibles, dispositivos de almacenamiento más pequeños, envases

antimicrobianos para alimentos, tejidos que no se manchan ni se arrugan, y permiten

reducir peso de materiales deportivos, fabricar pinturas auto-limpiantes y

antimicrobianas, así como nano-encapsular fármacos y muchas otras aplicaciones en

distintos sectores industriales (EUON: European Union Observatory for Nanomaterials).

Al tratarse de una tecnología emergente, aparecen nuevas incógnitas y desafíos, muchos

de ellos en relación con la salud y seguridad laboral. En este sentido, se han realizado

estudios de investigación y se están implementando en la actualidad con el objetivo de

reducir la falta de conocimiento sobre los efectos de los nanomateriales en estos campos

(Moraru et al., 2013). En este sentido, la Organización Mundial de la Salud (OMS) subraya

que todavía existe escasa información precisa sobre las vías de exposición humana a los

nanomateriales fabricados (MNF), su destino en el organismo y su capacidad para

producir efectos biológicos no deseados (OMS, 2017).

Hasta el momento, las fichas de datos de seguridad (FDS) suponen una de las pocas

fuentes de información sobre los nanomateriales. La OMS en sus últimas

recomendaciones, aconseja que a cada nanomaterial fabricado se le asigne una clase de

peligrosidad en su ficha de datos de seguridad de acuerdo con el Sistema Mundialmente

Armonizado de Clasificación y Etiquetado de Productos Químicos.

En este sentido, se han llevado a cabo revisiones sistemáticas de estudios científicos con

el objetivo de identificar cuáles son las vías de exposición y durante qué tareas tiene

lugar dicha exposición. Estos estudios han investigado medidas de exposición a escala

de laboratorio, y a pesar de no representar adecuadamente las condiciones de exposición

a escala industrial, muestran evidencias fundadas de que la probabilidad de exposición

depende de la presencia de medidas de gestión de riesgo y del tamaño de la producción.

Las principales vías de exposición son la inhalatoria, dérmica y vía digestiva (Basinas et

al., 2017).

La escasez de conocimiento de niveles de exposición a nanomateriales en entornos

industriales supone un gran reto. Estos entornos constituyen un caso especial de estudio,

puesto que incluso en escenarios donde no se manipulan nanopartículas es posible

encontrar un amplio abanico de fuentes o procesos que pueden generar emisiones de


nanopartículas de una manera no intencionada. Además, la falta de unos valores límite

de exposición profesional aplicables a nanomateriales en España genera un desafío en la

evaluación cuantitativa de la exposición por inhalación.

Por todo ello, uno de los objetivos del presente proyecto es la caracterización de los

potenciales niveles de exposición a nanopartículas manipuladas en entornos industriales

de la Comunidad Valenciana. De esta manera, se pretende tener una visión realista de

los niveles de exposición frente a nanopartículas que se están dando en la actualidad en

entornos industriales.

2. Identificación de empresas relacionadas con la

nanotecnología en la Comunidad Valenciana

Con el objetivo de identificar la actual aplicación de los nanomateriales en los sectores

tradicionales de la Comunidad Valenciana, se realizó una búsqueda en diversas

asociaciones empresariales y plataformas relacionadas con la nanotecnología. En el Tabla

1 se recopilan el listado de las fuentes consultadas:

Tabla 1: Listado de asociaciones y plataformas consultadas.

Acrónimo Asociación/Plataforma

Asociación de Empresas de Detergentes y Productos de Limpieza,

Mantenimiento y Afines

AEFISA Asociación Española de Fitosanitarios y Sanidad Ambiental

AFME Asociación de Material Eléctrico

AIAS Asociación de Industrias de Acabados de Superficies

Asociación de Empresas de Electrónica, Tecnología de la Información,

Telecomunicaciones y Contenidos digitales

ANFFEC Asociación Nacional de Fabricantes de Fritas, Esmaltes y Colores

ASEFAPI Asociación Española de Fabricantes de Pintura y Tintas para Imprimir

ASFEL Asociación Española de productos de Limpieza e Higiene

ATEVAL Asociación de Empresarios del Textil de la Comunidad Valenciana.

AVEP Asociación Valenciana de Empresarios del Plástico

AVIA Clúster de Automoción de la Comunidad Valenciana

Clúster Bio de la Comunidad Valenciana (Biotecnología, Biomedicina y

Bioeconomía)

CEPCO Confederación Española de Asociaciones de Fabricantes de Productos de

Construcción

MATERPLAT Plataforma Tecnológica Española de Materiales Avanzados y Nanomateriales

NANOSPAIN Red Española de Nanotecnología

Asociación Nacional de Fabricantes de Pavimentos Prefabricados de

Hormigón con efecto descontaminante

STANPA Asociación Nacional de Perfumería y Cosmética

ADELMA

AMETIC

BioVAL

PAVINOx


La primera tarea consistió en la identificación de las empresas que desarrollan su

actividad dentro de la Comunidad Valenciana para posteriormente, una a una, consultar

su actividad comercial y de I+D+i en los últimos años. Finalmente, se obtuvo un listado

de más de 90 empresas pertenecientes a varios sectores industriales, a las cuales se les

hizo llegar información sobre el proyecto y se les animó a participar en la encuesta

desarrollada en la Tarea 1.1 (Análisis prospectivo de las aplicaciones de la nanotecnología

en la Comunidad Valenciana) del Paquete de Trabajo 1. La Tabla 2 resume el número de

empresas contactadas según el sector industrial al que pertenecen:

Tabla 2: Número de empresas contactadas en el proyecto.

Sector Industrial

N.º Empresas

Contactadas

Respuestas Recibidas

Trabajan con

NMs

No trabajan con

NMS

Fabricantes nanomateriales 8 4 0

Automoción 1 0 0

Calzado 3 0 1

Componentes electrónicos 1 1 0

Cosmética 24 0 2

Detergentes y productos de

limpieza.

19

0

3

Fitosanitarios 1 0 0

Fritas, esmaltes y colores

cerámicos

8

1

1

Hormigón, piedra y cerámica 3 2 0

Pintura 12 2 1

Plásticos 6 1 3

Textil 8 1 3

Envases y embalajes 3 0 3

Otros 15 1 13

TOTAL 112 13 30

De las 112 empresas contactadas respondieron un total de 43, de las cuales solamente

13 utilizan nanomateriales o productos relacionados con la nanotecnología. Si se añade

la condición de que únicamente 6 de las 13 empresas mostraron interés por la realización

de una evaluación cuantitativa de la exposición, esto ha generado un gran reto a la hora


de poder lograr el objetivo marcado en el Paquete de Trabajo 4 (Evaluación de la

exposición a nanomateriales en procesos industriales).

Por el momento, el desconocimiento y la incertidumbre sobre cuáles son los posibles

efectos adversos que pueden provocar en la salud, da lugar a que las empresas se

muestren reticentes tanto en la confirmación del uso de nanomateriales en su proceso

productivo, como para permitir que se evalúe cualquier posible exposición.

3. Evaluación cuantitativa de la exposición por inhalación

frente a nanomateriales

De acuerdo con el Real Decreto 374/2001, la evaluación cuantitativa de la exposición por

inhalación a partículas en suspensión requiere la medición de la concentración en masa

de las fracciones relacionadas con la salud (inhalable, torácica y respirable) y su

comparación con el correspondiente Valor Límite Ambiental (VLA).

Tabla 3: Valores límites de exposición profesional en España (LEP 2018, INSHT). a) VLA-ED

Partículas (insolubles o poco solubles) no especificadas de otra forma. b) 8h TWA

c) Fracción inhalable 10 mg/m3

d) Fracción respirable 3 mg/m3

a) Valor Límite Ambiental-Exposición Diaria (VLA-ED), b) TWA: Tiempo empleado para determinar el promedio de

exposición ponderado, c) Fracción inhalable: fracción másica de partículas que es inhalada a través de la nariz y la boca,

c) Fracción respirable: fracción másica de partículas inhaladas que penetra en las vías respiratorias no ciliadas.

Sin embargo, en la actualidad no hay límites de exposición profesional aplicables a

nanomateriales en España, únicamente existen valores límite propuestos por diferentes

organizaciones internacionales de conocido prestigio (NIOSH, BSI, IFA, SER), como los

que se muestran en la Tabla 4:

Tabla 4: Valores límites de referencia para la exposición a nanopartículas (van Broekhuizen et al.,

2012).

Descripción b)

a) NRV

A

8 hr TW

Nanomateriales rígidos, biopersistentes e insolubles en forma de fibra para

los que no se excluyen efectos similares a los del amianto

• SWCNT o MWCNT o fibras de óxido metálico

0.01

fibras/cm3

Nanomateriales granulares no biodegradables en el rango de 1-100nm y

densidada > 6 kg/L

• Ag, Au, CeO2, CoO, CuO, Fe, FexOy, La, Pb, Sb2O5, SnO2,

20 000

partículas/cm³

Nanomateriales granulares no biodegradables en el rango de 1-100nm y

densidada < 6 kg/L

• Al2O3, SiO2, TiN, TiO2, ZnO, nanoarcilla

• Carbon Black, C60, dendrímeros, poliestireno

• Nanotubos, nanofibras and nanohilos para los cuales se excluyen los

efectos similares al aminato.

40 000

partículas/cm³

Nanomateriales granulares biodegradables/solubles en el rango de 1-100nm

• p.ej. NaCl-, grasas, flores, partículas de siloxano Aplicable OEL

a) NRV: Valores provisionales de referencia, TWA: Tiempo empleado para determinar el promedio de exposición

ponderado


Además, la comunidad científica todavía no ha llegado a un consenso sobre cuál es la

métrica (número de partículas, área superficial, masa de las partículas) que mejor se

relaciona con los efectos toxicológicos causados por los nanomateriales.

Por consiguiente, la evaluación de la exposición a nanomateriales no se puede realizar

del mismo modo que se lleva a cabo para las fracciones inhalable y respirable. No

obstante, la medición del número de partículas, del área superficial o de la masa de las

partículas en el aire presenta una serie de ventajas frente a una evaluación cualitativa:

− Realización de una evaluación de exposición personal

− Identificación de las principales fuentes de emisión para establecer un plan de

control selectivo

− Evaluación de la eficiencia de los sistemas de control técnicas adoptadas, así

como la identificación de cualquier fallo o deterioro en las mismas.

3.1. Metodología experimental.

A pesar de no existir una metodología estandarizada para la detección y caracterización

de nanomateriales en el lugar de trabajo, existen diferentes procedimientos definidos

por diversos grupos de trabajo especialistas en higiene ocupacional (BSI, 2010., Methner

et al., 2010; Ramachandran et al., 2011; Asbach et al., 2012; Ostraat et al, 2015). Todos

ellos identifican la necesidad de un enfoque escalonado para facilitar las evaluaciones,

que sea un método económico, basado en métodos de medición establecidos, capaces

de discriminar las partículas provenientes de fondos, y que permita obtener resultados

comparables independientemente de los escenarios de estudio.

En la Figura 1 se resumen los pasos necesarios para realizar una correcta evaluación de

la exposición

Figura 1: Pasos para la evaluación de la exposición.


A partir de estas premisas se plantea la siguiente metodología para la caracterización de

las emisiones de nanopartículas en los ambientes de trabajo:

1) Evaluación inicial

El objetivo de esta etapa es evaluar si es posible eliminar las fuentes que emiten

nanopartículas. Para ello, se recomienda recoger información sobre el tipo de

proceso, materiales utilizados y la forma en la que se presentan, tareas realizadas

(frecuencia y duración), medidas técnicas de control aplicadas, etc. En caso de no

ser posible, es necesario pasar a la siguiente etapa.

2) Evaluación de la exposición.

El objetivo de esta evaluación es identificar si existe un aumento significativo de

las concentraciones de nanopartículas en las proximidades de la fuente de emisión

y/o en la zona de exposición respecto del fondo considerado.

En este sentido, se recomienda realizar medidas en tiempo real de forma

simultánea en el campo cercano del trabajador y del foco de emisión de partículas,

así como en un fondo interior alejado de la zona de exposición y de un fondo

exterior, con el fin de poder distinguir la presencia de nanopartículas asociadas a

otras fuentes externas. Para ello pueden utilizarse equipos como el CPC, DC, etc.

Junto con estas medidas pueden realizarse análisis offline como SEM-EDX y TEM-

EDX en el caso de registrarse elevadas concentraciones y no tener identificada la

fuente de emisión.

Además, durante la ejecución de las medidas experimentales, se recomienda llevar

a cabo un completo registro de las operaciones realizadas, analizándose tanto las

actividades que son objeto de estudio como aquellas que no lo son pero que

pueden interferir en las medidas obtenidas. Este registro exhaustivo de las

operaciones realizadas permite identificar las principales fuentes de emisión, así

como evaluar si las distintas operaciones llevadas a cabo suponen un incremento

significativo de las concentraciones de material particulado.

La presencia de nanopartículas en el lugar de trabajo será un indicador de la necesidad

de adoptar medidas de control, o de valorar la eficacia de las medidas ya implementadas.


3.2. Equipos para la medición de nanopartículas en aire ambiente.

Actualmente, existen en el mercado diferentes equipos (Tabla 5) cuyo fundamento de la

técnica de medida utilizado es distinto y que permiten obtener información sobre el

número de partículas, área superficial, distribución de tamaño en número, etc.

Tabla 5: Características de los equipos de lectura directa.

Equipo Rango de Datos obtenidos

tamaño

CPC 3775

4-1500 nm

Concentración (#/cm3)

CPC 3007

10-1000 nm


MiniWrass

10-200 nm *1

0.20-35 µm *2

Concentración (#/cm3) y

(µg/m3) y a)DTP

b) PM10, PM2.5 y PM1 y

fracciones inhalable, torácica y

respirable

Discmini

10-700 nm


c) d50

Concentración (µg/m3)

Grimm (mini-

LAS) 0.25-32 µm

b) PM10, PM2.5 y PM1 y

fracciones inhalable, torácica y respirable

OPS

0.3 - 10 µm

Concentración (µg/m3 y

#/cm3) y a)DTP

NanoTracer

10-300nm


c) d50

a) DTP: distribución de tamaño de partícula, b) PMi: partículas que pasan a través de un cabezal de tamaño selectivo para

un diámetro aerodinámico i con una eficiencia de corte del 50 %., c) d50: tamaño medio. *1) Técnica aplicada: movilidad

eléctrica *2) Técnica aplicada: scatering light. Fuente imágenes: Grimm, TSI, ohdsa, Aerasense


3.3. Casos de estudio en escenarios industriales reales.

Bajo el marco del proyecto NanoIMPULSA se han llevado a cabo diez campañas de

medida en distintas empresas de la Comunidad Valenciana. En la siguiente Tabla 6 se

resumen las operaciones y los materiales estudiados en cada una de ellas: Tabla 6: Operaciones y materiales en los escenarios de exposición estudiados.

Material Operación realizada Campaña

N

an

om

ate

riale

s

Au Molturación #1

Perovskitas Síntesis #2

TiO2

Manipulación y Pesaje

#3

SiO2 #4

Ag #5

Ag Dosificación

#6

TiO2 #7

Mic

ron

izad

os

Feldespato A

Ensacado

#8

Feldespato B #9

Cuarzo #10

Para cada campaña de medida se utilizó una combinación de equipos distinta, en función

de la disponibilidad de la instrumentación de medida y de las características del escenario

que se estudiaba. La evaluación inicial de la metodología desarrollada permite recopilar

información previa que puede resultar útil en el momento de decidir qué equipos son

los más adecuados para la detección de las partículas emitidas. En la Tabla 7 se muestran

los equipos utilizados (nombre comercial) en las distintas campañas de medidas llevadas

a cabo. Tabla 7: Equipos de muestreo utilizados en las campañas realizadas.

Campaña CPC DiscMini MiniWras Grimm OPS NanoTracer

1 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

✓

2 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

✓

3 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

✓

4 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

✓

5 ✓ ✓ ✓

✓

6 ✓ ✓ ✓

✓

7 ✓ ✓ ✓

✓

8 ✓ ✓ ✓

✓

9 ✓ ✓ ✓

✓

10 ✓ ✓ ✓

✓


Se considera una prioridad a la hora de realizar mediciones en condiciones reales no

interferir en las tareas realizadas por parte del trabajador, además de intentar producir

las menores molestias posibles en las actividades propias de la planta industrial. Por esta

razón, los equipos de muestreo se sitúan en tres puntos de la empresa:

a) En el foco de emisión o campo cercano al trabajador (menos de 2m2).

b) Punto de referencia interior (alejada de la zona de exposición).

c) Punto de referencia exterior (fuera de las instalaciones donde tiene lugar la

actividad).

Normalmente, y de acuerdo con la instrumentación disponible, se suele ubicar un o dos

equipos que registren concentraciones y tamaños de partícula junto con un equipo que

aporte información sobre las fracciones respiratorias en cada uno de los tres puntos de

muestreo. Generalmente, se sitúa el CPC 3775 (por disponer de un mayor rango de

medida), un DiscMini y un Grimm en el foco de emisión.

Las medidas se realizaron a tiempo real y de forma simultánea, iniciándose el registro de

valores aproximadamente 30 minutos antes del inicio de la actividad. Este registro previo

permite caracterizar el fondo en el propio foco de emisión, y de su evaluación se puede

determinar si se producen incrementos significativos de la concentración de

nanopartículas en el escenario estudiado. Además, considerando los valores registrados

en el punto de referencia exterior, se evalúa también la posible influencia del entorno

sobre los niveles registrados.

3.4. Resultados y discusión.

En los siguientes apartados se presentan los resultados obtenidos en cada uno de los

escenarios de exposición estudiados agrupados en función del proceso realizado cuando

se manipula el material. Se analizan los valores de concentración y tamaño de

nanopartículas y concentración de las fracciones inhalable, torácica y respirable

obtenidas aplicando la metodología descrita en el apartado 3.1.

3.4.1. Operación: Molturación.

Campaña #1

El proceso evaluado en la campaña #1 fue la operación de molturación durante la

fabricación de nanopartículas de oro en una base de azúcar. En este proceso de

molturación se distinguían tres actividades principales: desmenuzado de la base

alimentando simultáneamente el molinillo, molturación y volcado del material resultante

en un envase de almacenaje. Todas las operaciones se realizaban sin aplicar ninguna

medida técnica de gestión de riesgo como, por ejemplo, sistemas de extracción

localizada.

En la Figura 2 se presenta las variaciones de concentraciones de nanopartículas

registradas con el equipo de medida CPC y las variaciones de las fracciones inhalable,

torácica y respirable registradas con el equipo de medida Grimm 502 en las proximidades

del foco de emisión durante la ejecución de la operación de molturación.



respirable (µg/m3) en el foco emisor (Oro).

Las Tablas 8 y 9 recogen los promedios y rango (Mín.-Máx.) de concentraciones

obtenidos en las fracciones nano y micro durante las operaciones de molturación.

Tabla 8: Concentración y tamaño de nanopartículas oro.

Punto de medida Concentración (#/cm3) Diámetro (nm)

Promedio Min-Max Promedio Min-Max

Referencia exterior 1579 585-13101 n.d. n.d.

Referencia interior 1507 46 – 9964 23 19 - 108

Foco de emisión 13791 2097 – 28480 n.d. n.d.

Tabla 9: Concentración fracciones inhalable, torácica y respirable (Oro).

Punto de medida Inhalable (µg/m3) Torácica (µg/m3) Respirable (µg/m3)

Promedio Min-Max Promedio Min-Max Promedio Min-Max

Referencia exterior 92 1 – 5110 20 1 - 534 6 1 – 112

Referencia interior n.d. n.d. n.d n.d. n.d. n.d.

Foco de emisión 846 52 – 7423 270 28 – 2210 68 7 - 621

A partir de los resultados presentados en las Tablas 8 y 9, y de los datos representados

en la Figura 2 se concluye:

• El valor promedio de concentración de nanopartículas durante la operación de

molturación en la fabricación de nanopartículas de oro resultó ser de 13791#/cm3.

Si se compara este valor con el valor promedio que se obtuvo en el fondo del

propio foco de emisión (3017#/cm3), y con el valor promedio de la referencia

interior (1507#/cm3) se puede concluir que la operación puede considerarse una


fuente potencial de emisión de nanopartículas. A pesar de ello, no supera los

valores límite de referencia propuestos para la exposición a nanopartículas de oro

(20000#/cm3).

En la Figura 2, durante el periodo que tiene lugar el proceso, es posible observar

sucesivos aumentos de concentración de nanopartículas que coinciden con las

operaciones de apertura del molinillo y volcado de material al envase de

almacenaje, siendo el nivel máximo registrado de 28480#/cm3.

• En las fracciones inhalable, torácica y respirable también es posible detectar en la

Figura 2 los sucesivos aumentos de concentración que se podrían asociar a las

operaciones repetidas de apertura del molinillo y volcado del material. El valor

promedio es de 846µg/m3 y de 68 µg/m3 para la fracción inhalable y respirable

respectivamente, valores que no superan los valores límite de exposición

profesional de 10mg/m3 para la fracción inhalable y 3mg/m3 para la fracción

respirable.

3.4.2. Operación: Síntesis.

Campaña #2

La campaña #2 se llevó a cabo en una empresa dedicada a la manufactura y síntesis de

productos relacionados con la nanotecnología. En concreto se analizaron las posibles

fuentes de emisión asociadas al proceso de síntesis de Perovskitas. Se trata de un proceso

continuo que se realizaba a pequeña escala dentro de una cabina de sobremesa cerrada.

Se realizó un registro de los valores de concentración durante aproximadamente 30

minutos.

En la Figura 3 se presenta las series de concentraciones de nanopartículas y de las

fracciones inhalable, torácica y respirable registradas en las proximidades del foco emisor

y durante la ejecución de la operación de síntesis continua de Perovskitas.


respirable (µg/m3) en el foco emisor (Perovskitas)



obtenidos en las fracciones nano y micro.

Tabla 10: Concentración y tamaño de nanopartículas (Perovskitas).



Referencia exterior 1579 585-13101 n.d. n.d.

Referencia interior 2453 137 - 17021 131 1 - 300

Foco de emisión 4957 4252 - 5680 n.d. n.d.

Tabla 11: Concentración fracciones inhalable, torácica y respirable (Perovskitas).



Referencia exterior 60 1 - 962 16 1 - 89 5 1 - 64

Referencia interior n.d. n.d. n.d. n.d. n.d n.d

Foco de emisión 4 1 - 42 4 1 - 13 2 1 - 8


en la Figura 3 se concluye:

• El valor promedio registrado de concentración de nanopartículas durante la

síntesis de las Perovskitas es de 4957#/cm3. Si se compara con el valor promedio

obtenido para la referencia interior no resulta ser una fuente de emisión de

nanopartículas significativa, como consecuencia de las medidas de gestión de

riesgo preventivas que la empresa ha tomado: instalación de una cabina cerrada

con sistema de extracción localizada.

• En cuanto a la fracción micro, se observa en la Tabla 11 que los valores promedios

de las fracciones inhalable y respirable se encuentran muy por debajo de los

valores límite de exposición profesional anteriormente indicados.

3.4.3. Operación: manipulación y pesaje.

Campaña #3

En esta campaña de medida se estudiaron las posibles fuentes de emisión de

nanopartículas durante el pesaje y acondicionamiento de nanopartículas de TiO2. Para

realizar estas actividades la empresa disponía de una cabina de sobremesa con

extracción localizada. Las actividades registradas durante esta operación fueron:

1. Apertura del envase que contiene las nanopartículas de TiO2 (fuera de la cabina)

2. Dosificación del TiO2 en un vaso de precipitados mediante una cuchara o pala (fuera de la cabina extractora).

3. Incorporación de aditivos líquidos en el vaso (dentro de la cabina).

4. Agitación (dentro de la cabina).


En la Figura 4 se muestran la variación de la concentración de nanopartículas registrada

con el equipo de medida CPC y las variaciones de las fracciones inhalable, torácica y

respirable registradas con el equipo de medida MiniWrass en las proximidades del foco

de emisión.

El proceso tuvo su inicio a las 10:42:12h, completando las cuatro operaciones a las

10:46:59h. También se tomó registro de las operaciones de limpieza realizadas por el

técnico tras terminar la actividad, teniendo lugar entre las 10:47: 03h y las 10:49:10h


respirable (µg/m3) en el foco emisor (TiO2)


obtenidos en las fracciones nano y micro durante las operaciones de pesaje.

Tabla 12: Concentración y tamaño de nanopartículas TiO2.



Referencia exterior 7325 2301 - 20580 n.d. n.d.

Referencia interior 153198 69019 – 222414 12 11 – 14

Foco de emisión 142183 99780 – 236000 n.d. n.d.

En los periodos sin actividad, normalmente definido como “fondo”, se obtuvo un valor

medio de concentración de nanopartículas de 77350#/cm3 en las proximidades del foco

emisor.


Tabla 13: Concentración fracción inhalable, torácica y respirable (TiO2).



Referencia exterior 6 1 – 109 5 1 - 14 4 1 – 9

Referencia interior 15 1 -873 2 1 – 23 1 1 – 7

Foco de emisión 656 56–3659 67 27 – 217 18 12 – 30


en la Figura 4 es posible realizar las siguientes observaciones:

• El valor promedio de concentración de nanopartículas durante el proceso de

pesaje con nanopartículas de TiO2 ha resultado ser de 142183#/cm3, mientras que

el valor de concentración de nanopartículas registrados en la referencia interior

es de 153198#/cm3, y en el fondo del propio foco de emisión es de 77350#/cm3.

Estos valores promedio elevados registrados en el fondo y en la referencia interior

podrían evidenciar que las actividades realizadas fuera de la cabina de extracción

son una importante fuente de emisión de nanopartículas, y se recomienda diseñar

nuevas medidas técnicas de gestión de riesgo a la exposición. El recipiente de

almacenamiento de las nanopartículas tenía unas dimensiones que impedían que

el técnico lo pudiera manipular en el interior de la cabina extractora. Una

disminución de los niveles de concentración podría ser posible si se diseña un

sistema de extracción que pudiera englobar todas las actividades del proceso.

En la Figura 4, se observa que la concentración de nanopartículas aumenta

paulatinamente a medida que tiene lugar la etapa de llenado del vaso de

precipitados con el nanomaterial. Los picos de concentración de partículas más

elevados recogidos por el CPC tienen lugar entre las 10:48:00h y las 10:49:26h no

correspondiente con ninguna etapa concreta de la operación estudiada sino con

la acción de cerrar el saco de material y de las posteriores actividades de limpieza

y mantenimiento realizadas por el técnico.

• En el rango micro, en relación con la concentración en masa de la fracción

inhalable, torácica y respirable en el foco emisor, también es posible detectar en

la Figura 4 un aumento cuando el técnico está realizando la operación de llenado

del vaso de precipitados. Sin embargo, el valor promedio de la fracción inhalable

es de 656µg/m3 y de 18 µg/m3 para la fracción respirable, no superando los

valores límite de exposición profesional (LEP 2018, INSHT).


Campaña #4

La campaña 4 se realizó en las mismas instalaciones de que la campaña anterior, siendo

el proceso estudiado similar y aplicándose las mismas medidas de gestión de riesgo

(cabina de sobremesa con extracción localizada). En este caso se estudió el pesaje y

acondicionamiento de nanopartículas de SiO2. En la operación estudiada se distinguen

las siguientes actividades:

1. Apertura del envase que contiene las nanopartículas de SiO2 (fuera de la cabina).

2. Dosificación del TiO2 en un vaso de precipitados mediante una cuchara o pala (fuera de la cabina).

3. Incorporación de aditivos líquidos (dentro de la cabina).

4. Agitación (dentro de la cabina).

En la Figura 5 se presenta las series de concentraciones de nanopartículas registrada con

el equipo de medida CPC y las variaciones de las fracciones inhalable, torácica y


de emisión.

El proceso tuvo su inicio a las 10:55:43h, completando las cuatro etapas a las 10:58:04h.

Finalmente, se procedió al cierre del envase que contiene el material a las 10:58:15h.


respirable (µg/m3) en el foco emisor (SiO2).



obtenidos en las fracciones nano y micro:

Tabla 14: Concentración y tamaño de nanopartículas (SiO2).



Referencia exterior 7325 2301 - 20580 n.d. n.d.


Foco de emisión 108634 78460 -156500 n.d. n.d.

Tabla 15: Concentración fracciones inhalable, torácica y respirable (SiO2).



Referencia exterior 13 1 – 265 5 1 – 16 3 1 – 6

Referencia interior 2 1 – 25 2 1 – 10 1 1 – 5

Foco de emisión 171 72 – 365 43 30 – 65 16 14 – 19

A partir de los resultados presentados en las tablas 14 y 15, y de los datos representados

en la figura 3 se concluye:

• El valor promedio de concentración de nanopartículas durante el proceso de

manipulación y pesaje de nanopartículas de SiO2 ha resultado ser de

108634#/cm3. Si se compara este valor con el valor promedio obtenido en el

punto de referencia interior (87140#/cm3), se podría concluir que el proceso

estudiado no resulta ser una fuente significativa de emisión de nanopartículas.

Sin embargo, al tratarse de una nave de pequeñas dimensiones, estos elevados

valores de concentración podrían estar asociados a la manipulación del

nanomaterial fuera de la cabina de extracción.

Por este motivo, sería recomendable realizar una revisión de las medidas técnicas

de gestión de riesgo aplicadas, con el objetivo de disminuir los niveles de

concentración de nanopartículas en dichas instalaciones.

En la Figura 5, se observa que la concentración de nanopartículas va

disminuyendo paulatinamente mientras se realiza el muestreo, puesto que las

últimas operaciones que tienen lugar son la incorporación de aditivos líquidos.

• En el rango micro, también es posible detectar en la Figura 5 un aumento de la

concentración en masa de la fracción inhalable en el foco emisor cuando el

técnico está realizando la operación de llenado del vaso de precipitados fuera de

la cabina extractora. El valor promedio de la fracción inhalable es de 171µg/m3 y

de 16 µg/m3 para la fracción respirable. Estos valores no superan los valores límite

de exposición profesional (10 y 3mg/m3 respectivamente).


Campaña #5

En la campaña #5 se estudió el proceso de pesaje de nanopartículas de plata, durante el

cual se registraron las siguientes operaciones:

- Apertura de una primera bolsa.

- Apertura de una bolsa interior.

- Volcado de una palada del nanomaterial en el cubo donde se pesa la cantidad

requerida por la fórmula.

- Aumento de la apertura de la bolsa para coger con facilidad el material.

- Volcado de otra palada en el cubo

- Colocación del cubo en la báscula.

- Adición de seis paladas sucesivas en el cubo hasta alcanzar la cantidad necesaria

del nanomaterial.

En este proceso no se utilizaba ningún tipo de ventilación de extracción localizada.

En la Figura 6 se muestran las variaciones de la concentración de nanopartículas

registradas con el equipo de medida DiscMini y las variaciones de las fracciones

inhalable, torácica y respirable registradas con el equipo de medida MiniWrass en las

proximidades del foco de emisión.

Figura 6: Concentración de nanopartículas y fracción inhalable, torácica y respirable en el

foco emisor (Ag)



Tabla 16: Concentración y tamaño de nanopartículas obtenidos con el DiscMini (Ag)



Referencia exterior 12689 4016 - 58414 31 21 – 44

Referencia interior 8030 3494 - 38978 32 10 – 45

Foco de emisión 15818 10426 – 25353 35 27 – 47


Tabla 17: Concentración fraccione inhalable, torácica y respirable (Ag).

Punto de medida Inhalable (g/m3) Torácica (g/m3) Respirable (g/m3)




Foco de emisión 777 288 – 1802 184 73 – 379 62 25 - 124

Del análisis de los valores de medida registrados y observando la Figura 6 es posible

extraer varias conclusiones:

• El valor promedio de concentración de nanopartículas registrado por el equipo

de medida DiscMini es de 15818#/cm3. En la Figura 6 se señalan las operaciones

que han registrado los principales picos de concentración, coincidiendo con el

momento de apertura del recipiente que contiene el nanomaterial (25350#/cm3).

También es posible identificar las sucesivas paladas que el operario realizaba para

pesar la cantidad necesaria del mismo. Se observan unas concentraciones más

elevadas que otras, debido a posibles diferencias en la cantidad de material

manipulado y en la energía aplicada al dejar caer el material sobre el recipiente

donde se pesa.

El valor promedio de la referencia interior medido con el DiscMini es 8030#/cm3,

por lo que es posible concluir que los picos de concentración registrados en el

escenario de emisión se pueden asociar a la actividad del foco estudiado,

resultando ser una fuente significativa de emisión de nanopartículas.

• La Tabla 17 muestra un incremento significativo de las concentraciones en masa

registradas en el foco de emisión, siendo similares entre ellos los niveles

obtenidos en el fondo interior y exterior. Este aumento puede estar asociado a

dos posibles escenarios: podría indicar que está influenciado por otras fuentes,

como pudieran ser acumulaciones de otros materiales de mayor tamaño de

partícula sobre el recipiente o la báscula, los cuales se resuspenden durante las

diferentes operaciones realizadas, o podría ser consecuencia de la liberación de

aglomerados del nanomaterial de plata. Los promedios obtenidos no superan los

valores límite de exposición profesional para las fracciones inhalable y respirable,

10 y 3 mg/m3 respectivamente.


3.4.4. Operación: Dosificación

Campaña #6

El proceso estudiado en esta campaña era la dosificación de nanopartículas de plata en

la formulación de una pintura. El depósito donde se dosificaban los distintos materiales

que forman parte de la composición disponía de un sistema de extracción localizada

móvil. Las operaciones registradas durante el proceso de dosificación fueron:

- Colocación pala de agitación e inicio de la agitación

- Adición de aditivos líquidos

- Incorporación del nanomaterial

- Adición material sólido A

- Adición de más aditivos en estado líquido

- Adición de material sólido B.

- Agitación

- Adición material sólido C

- Eliminación de los restos solidos que han quedado adheridos a la pared del

recipiente.

- Entra la carretilla elevadora para ayudar a añadir el material sólido D.

- Operaciones de limpieza (barrer)

- Agitación.

En la Figura 7 se presenta la variación de la concentración de nanopartículas registrada



de emisión. Se han identificado los instantes en los que se han dosificando los distintos

materiales sólidos que forman parte de la composición.

Figura 7: Concentración de nanopartículas (#/cm/cm3) y fracción inhalable, torácica y

respirable (µg/m3) en el foco emisor (Ag)




Tabla 18: Concentración y tamaño de nanopartículas (Ag)



Referencia exterior 12689 4016 - 58414 31 21 - 44

Referencia interior 8030 3494 - 38978 32 10 - 45

Foco de emisión 30062 17207 –48675 37 22 - 300

Tabla 19: Concentración fracciones inhalable, torácica y respirable (Ag)



Referencia exterior 41 0.6 – 1787 24 0.6 – 503 9 0.6 – 87


Foco de emisión 18230 117–618859 4306 62 –133438 848 23 – 24625

Del análisis de las tablas anteriores y de la Figura 7 se realizan las siguientes

observaciones:

• El valor promedio de las concentraciones registradas por el equipo CPC es

30000#/cm3. Comparando los promedios obtenidos en el punto de muestreo

cercano al proceso de fabricación con la referencia interior y exterior de la Tabla

18, se observa que en dicha zona en la que se encuentra el operario, la

concentración media obtenida es muy superior. Sin embargo, estas elevadas

concentraciones no pueden ser atribuidas únicamente a las nanopartículas de

plata. Algunos de los materiales particulados añadidos en la composición, a pesar

de no ser materiales nano (materiales A y B), muestran aumentos en las

concentraciones de nanopartículas, tal y como se puede apreciar en la Figura 7.

• Respecto a las concentraciones de las fracciones inhalable, torácica y respirable,

la Tabla 19 muestra un incremento muy elevado de las concentraciones en masa

registradas en el foco, siendo similares los niveles obtenidos en el fondo interior

y exterior. Se observa un máximo de 618859µg/m3 en la fracción inhalable y un

máximo de 24625 µg/m3 en la fracción respirable cuando se incorpora el material

C.

El promedio obtenido supera los valores límite de exposición profesional para la

fracción inhalable, mientras que en la fracción respirable se cumple (10 y 3 mg/m3

respectivamente). No obstante, esta comparativa es orientativa debido a que no

se ha realizado un muestreo personal (se han empleado equipos estáticos) ni se

ha muestreado durante toda la jornada laboral (8 horas). Se recomienda

introducir mejoras de los sistemas de extracción localizada.


Campaña #7

En esta campaña se identificaron las distintas fuentes emisoras de nanopartículas durante

el proceso de dosificación de nanopartículas de TiO2 en la fabricación de una pintura

fotocatalítica. El depósito donde se dosificaban los distintos materiales que forman parte

de la composición disponía de un sistema de extracción localizada móvil. La parte inicial

del proceso se estudió con la extracción localizada apagada con el objetivo de estudiar

su eficiencia.

A continuación, se detallan las operaciones registradas durante la ejecución de la

campaña experimental realizada para determinar las emisiones de material particulado

asociadas a la fabricación de una pintura fotocatalítica:

- Pesaje y dosificación de agua y aditivos líquidos.

- Puesta en marcha pala agitadora.

- Pesaje y dosificación de un pigmento sólido A.

- Pesaje y dosificación de nanopartículas de TiO2.

- Pesaje y dosificación del material sólido B.

- Pesaje y dosificación del material sólido C.

- Dosificación de varios componentes líquidos.

- Dosificación de resinas.

Además, durante la fabricación de la pintura seleccionada se realizaron cerca de la

referencia interior diferentes operaciones, tales como, manipulación de sacos de material,

circulación de la carretilla, etc.

En la Figura 8 se muestran las series de concentraciones de nanopartículas registradas


respirable registradas con el equipo de medida Grimm en las proximidades del foco de

emisión. Se han identificado los instantes en los que se han dosificando los distintos

materiales sólidos que forman parte de la composición.


respirable (µg/m3) en el foco emisor (TiO2)




Tabla 20: Concentración y tamaño de nanopartículas (TiO2).


Promedio Mín-Máx Promedio Mín-Máx


Referencia interior 16861 10841 - 58496 46 35 – 53

Foco de emisión 26949 18860 – 43310 56 38 – 145

Tabla 21: Concentración fracciones inhalable, torácica y respirable (TiO2).


Promedio Mín-Máx Promedio Mín-Máx Promedio Mín-Máx



Foco de emisión 4568 91 – 57462 2278 84 – 26349 796 32 – 11787

Del análisis de las Tablas 21 y 22 y del estudio de la Figura 8, es posible extraer las

siguientes conclusiones:

• El valor promedio de las concentraciones registradas en el foco de emisión por el

equipo CPC es de 26949 #/cm3. Los picos de concentración registrados en el

escenario de emisión se pueden asociar a la propia actividad del foco estudiado,

ya que el valor promedio obtenido para el fondo en el foco de emisión es de

16861 #/cm3, por lo que se puede descartar la posible influencia de fuentes

externas.

La dosificación del material B, a pesar de tratarse de un material micro, origina un

pico de concentración de nanopartículas superior a 30000#/cm3 en el equipo

CPC. Esto puede ser debido a que la manipulación en seco de determinados

materiales convencionales puede conllevar la emisión de nanopartículas, cuando

estos contienen un porcentaje significativo de partículas de tamaño nanométrico.

Esta consideración también podría explicar la concentración registrada cuando se

dosifica el material C.

No se ha registrado ninguna operación concreta durante la fabricación de la

pintura fotocatalítica que pueda explicar los picos de concentración registrados

durante el periodo 16:45:50-16:47:15h. Probablemente, estos picos estén

asociados a la preparación de otro tipo de pinturas que se realizaron cerca de la

zona de muestreo.

Por último, se considera interesante destacar que la extracción localizada, la cual

se encuentra instalada muy cerca del punto de dosificación de las diferentes

materias primas que componen la pintura, no parece tener una buena eficacia

para la disminución de las concentraciones de nanopartículas emitidas.

• En lo que respecta a las fracciones inhalable, torácica y respirable, en la Figura 8

se observa un aumento significativo de las concentraciones en masa durante las

primeras operaciones identificadas en el proceso de fabricación de la pintura

(adición del pigmento y del nanomaterial de TiO2). Esto puede ser debido a que


durante los primeros instantes se trabajó sin el sistema de extracción localizada.

A partir de su puesta en marcha la concentración en masa fue disminuyendo

paulatinamente.

Del análisis de los valores que muestra la Tabla 21 se aprecia que los valores

promedio de las concentraciones en masa son mayores en el foco, reduciéndose

significativamente en la referencia interior y exterior. Se observa un máximo de

57462µ/m3 en la fracción inhalable y un máximo de 11787µ/m3 en la fracción

respirable cuando se incorpora el material A. En el caso de la incorporación de las

nanopartículas de TiO2 se registran picos similares a los anteriormente

mencionados, debido posiblemente a una aglomeración de las partículas.

Los promedios obtenidos no superan los valores límite de exposición profesional

para las fracciones inhalable y respirable, 10 y 3 mg/m3 respectivamente. Estos

valores límite de exposición solamente se han visto superados en los instantes

iniciales de las medidas, coincidiendo con el instante en el cual el sistema de

extracción localizada no estaba en funcionamiento. No obstante, esta

comparativa es orientativa debido a que no se ha realizado un muestreo personal

(se han empleado equipos estáticos) ni se ha muestreado durante toda la jornada

laboral (8 horas).

3.4.5. Operación: Ensacado.

Las campañas #8, #9 y #10 estudian el proceso de ensacado de materiales micronizados

con el objetivo de analizar el poder de emisión de nanopartículas de materiales

micronizados. Tal y como se ha visto en las campañas #6 y #7, algunos materiales

convencionales particulados, no nano, emiten ciertos niveles de concentración de

nanopartículas cuando son manipulados.

A continuación, se explican los resultados obtenidos en el estudio del proceso de

ensacado de dos feldespatos y un cuarzo.

Campaña #8

El ensacado del Feldespato A se realiza en una ensacadora que dispone de un sistema

de extracción localizada. El proceso de ensacado de un lote completo de feldespato

consiste en el llenado de 20 sacos de 1200kg cada uno, con una duración total de

aproximadamente 2 horas. En el llenado de cada uno de los sacos se repiten las

siguientes operaciones:

1. Colocación del pallet que soporta el saco.

2. Colocación del saco en la boca del silo.

3. Llenado del saco.

4. Movimiento ascendente y descendente del saco para compactar el material.

5. Desenganchado del saco.

6. Cierre del saco por el operario.

7. Desplazamiento del saco con cintra transportadora.

8. Transporte del saco con carretilla elevadora a la zona de almacenamiento.


Para el estudio de este material se realizaron 3 réplicas de un lote completo:

Lote 1: desde 10:44:00h hasta 12:43:54h.

Lote 2: desde 12:44:00h hasta 13:29:42h y desde 14:56:00h hasta 16:14:22h.

Lote 3: desde 16:16:00h hasta 17:53:55h.

En la Figura 9 se presentan las series de concentraciones de nanopartículas registradas



emisión.


respirable (µg/m3) en el foco emisor (Feldespato A).

Las Tablas 22 y 23 presentan los promedios y rango (Mín.-Máx.) de concentraciones de

nanopartículas y de la fracción inhalable, torácica y respirable obtenidos en los diferentes

puntos de muestreo durante la operación de ensacado: foco emisor, fondo interior y

fondo exterior.

Tabla 22: Concentración y tamaño de nanopartículas (Feldespato A).





Foco de emisión 40667 5645 - 379150 53 22 – 300


Tabla 23: Concentración fracciones inhalable, torácica y respirable (Feldespato A).



Referencia exterior n.d. n.d. 1100 1 - 9967 n.d. n.d.

Referencia interior 1449 56 - 20143 1151 55 - 10809 312 27 - 2429

Foco de emisión 2412 1 – 132069 1492 1 - 29235 339 1 – 7528

A partir de los resultados recopilados en las Tablas 22 y 23, y de los datos representados

en la Figura 9, se concluye:

• Comparando los valores promedio de concentración de nanopartículas en el foco

y en la referencia interior se observa que han obtenido valores similares, por lo

que el proceso de ensacado de este tipo de feldespato no resulta ser una fuente

de emisión de nanopartículas significativas.

Sin embargo, se considera interesante remarcar que las concentraciones de

nanopartículas (Figura 9) más elevadas durante esta campaña de medida se

registraron mientras los operarios realizaban tareas de limpieza utilizando una

manguera de aire comprimido, alcanzándose durante este periodo máximos de

concentración superiores a 800 000#/cm3.

• En cuanto a la fracción micro, es posible apreciar en la Figura 9 distintos picos de

concentración en masa, siendo el valor promedio de la fracción inhalable de

2412µg/m3 y 339µg/m3 el valor promedio de la fracción respirable registrada en

el foco de emisión.

Campaña #9

La operación de ensacado del Feldespato B consiste en el llenado de sacos de 20-25kg.

Se trata de un proceso automatizado en el que se repiten las siguientes operaciones:

1. Selección del saco.


3. Cierre del saco automatizado mediante sellado.

4. Movimiento vertical del saco tras el llenado (compactación).

5. Desplazamiento del saco por cinta transportadora.

Para el estudio de este material se realizaron medidas desde las 10:00h hasta las 14:03h

y desde las 15:21h hasta las 16:59h.

En la Figura 10 se presenta la variación de la concentración de nanopartículas registrada



emisión.



respirable (µg/m3) en el foco emisor (Feldespato B)

La Tabla 24 y 25 presenta los promedios y rango (Mín.-Máx.) de concentraciones de


puntos de muestreo: foco emisor, fondo interior y fondo exterior.

Tabla 24: Concentración y tamaño de nanopartícula (Feldespato B)





Foco de emisión 34998 11245 - 269350 54 29 – 300

Tabla 25: Concentración inhalable, torácica y respirable(Feldespato B).



Referencia exterior n.d. n.d. 520 32 – 7758 n.d. n.d.

Referencia interior 1037 141 - 9380 444 75 - 42741 n.d. n.d.

Foco de emisión 3743 67 - 630845 2195 57 - 239686 616 23 - 52669



• El valor promedio de concentración de nanopartículas durante la actividad de

ensacado ha resultado ser similar a las concentraciones del punto de referencia

interior, por lo que se podría concluir que el proceso de ensacado del feldespato

B no resulta ser una fuente de emisión de nanopartículas significativa.


• En cuanto a la fracción micro, se observa en la Tabla 25 que el valor promedio de

la fracción inhalable es de 3743µg/m3, y 616µg/m3 para la fracción respirable

registrada en el foco de emisión.

Campaña #10

La operación de ensacado de un lote completo de cuarzo consiste en el llenado de 20

sacos de 1200kg cada uno, con una duración total de aproximadamente de 2 horas. En

el llenado de cada uno de los sacos se repiten las siguientes operaciones:

1. Colocación del pallet que soporta el saco.

2. Colocación del saco en la boca del silo.


4. Movimiento ascendente y descendente del saco para compactar el material.

5. Desenganchado del saco.

6. Cierre del saco por el operario.

7. Desplazamiento del saco con cintra transportadora.

8. Transporte del saco con carretilla elevadora a la zona de almacenamiento.

Pare el estudio de este material se realizaron 2 réplicas de un lote completo:

Lote 1: desde 11:00h hasta 13:30h.

Lote 2: desde 13:30h hasta 13:40h y desde 15:03h hasta 17:13h.

En la Figura 11 se muestran las series de concentraciones de nanopartículas registradas



emisión.

Figura 11: Concentración de (#/cm3) y fracción inhalable, torácica y respirable (µg/m3) en

el foco emisor (Cuarzo).


La Tabla 26 y 27 presenta los promedios y rango (Mín.-Máx.) de concentraciones de


puntos de muestreo: foco emisor, fondo interior y fondo exterior.

Tabla 26: Concentración y tamaño nanopartículas (Cuarzo).





Foco de emisión 34052 13860 - 304117 37 23 – 191

Tabla 27: Concentración fracciones inhalable, torácica y respirable (Cuarzo)

Punto de medida Inhalable ( g/m3) Torácica ( g/m3) Respirable ( g/m3)


Referencia exterior n.d. n.d. 520 32 – 7758 n.d. n.d.

Referencia interior 845 267 - 17091 388 133 - 4387 52 11 – 719

Foco de emisión 1451 81 - 67279 696 68 - 22476 176 18 - 3915



• El proceso del ensacado de cuarzo no resulta ser una fuente de emisión de

nanopartículas significativa puesto que no se aprecian variaciones considerables

entre los valores promedio de concentración de nanopartículas en el foco y en el

punto de referencia interior.

• En cuanto a la fracción micro, se observa en la Tabla 27 que el valor promedio de

la fracción inhalable es de 1451µg/m3, y 176µg/m3 para la fracción respirable

registrada en el foco de emisión.

En líneas generales, durante el ensacado de los tres materiales estudiados no se observó

una relación directa entre el proceso estudiado y las concentraciones máximas

registradas, identificándose estos máximos durante las operaciones de limpieza y otras

actividades ajenas a la operación objeto de estudio.

Este hecho puede ser debido por un lado a que el sistema de sujeción del saco y el

sistema de extracción localizada que disponen cada una de las ensacadoras consiguen

minimizar las emisiones considerablemente, y/o, por otro lado, a que el porcentaje de

partículas en el rango nanométrico de estos materiales micronizados pudiera ser muy

bajo.


3.4.6. Caracterización morfológica de las partículas emitidas.

Con el objetivo de caracterizar la forma, tamaño y naturaleza química de algunas de las

nanopartículas emitidas se seleccionaron varios escenarios. Las muestras recogidas se

analizaron mediante microscopía electrónica de barrido en un equipo Hitachi SL-4800

con sistema de microanálisis EDAX, y se han obtenidos los siguientes datos:

Tabla 28: Resumen caracterización morfológica de las partículas emitidas.

Campaña

Cantidad y agregación

aproximadas de las

partículas

Tamaño aprox.

partículas

retenidas

Elementos

principales

detectados

#1 Pocas partículas no agregadas 0.5-15 µm C, B, Cl, O, N

#2 Muchas partículas

mayoritariamente agregadas 0.5-45 µm C, B, Cl

#3 Pocas partículas no agregadas 0.5-10 µm C, O, Cl, Ti

#4 Pocas partículas no agregadas 0.5-15 µm C, O, Cl, Si

En cuanto al análisis elemental, hay que tener en cuenta que, puesto que las partículas

están soportadas sobre un filtro de policarbonato, en el análisis por EDAX se puede

observar la presencia de los elementos que componen el filtro (carbono, oxígeno y cloro).

Los elementos Au y Pd detectados se descartaron, puesto que estos provienen de la

metalización de la muestra para hacerla conductora antes de introducirla al microscopio.

La muestra de la Campaña #1 se midió tanto metalizada con Au y Pd (para obtener

imágenes generales) como sin metalizar (para observar su composición elemental por

EDAX).

En el filtro Campaña #1 se esperaba encontrar nanopartículas de Au, y en el filtro

Campaña #2 los elementos Pb y Cs. No obstante, estos elementos no se han observado

en las nanopartículas analizadas. En cambio, en el filtro Campaña #3 se ha identificado

Ti (23.5% wt.), mientras que en el filtro Campaña #4 se ha observado la presencia de Si

(3.5% wt.), acorde a los resultados esperados. En la Tabla 29 se muestran las fotografías

correspondientes a la microscopía y los resultados del microanálisis EDAX.


Cam

pañ

a #

1

Cam

pañ

a #

2

Cam

pañ

a #

3

Cam

pañ

a #

4

Tabla 29: Fotografías microscopía electrónica de barrido y microanálisis EDAX.


4. Conclusiones.

A continuación, se resumen en la Tabla 30, los valores de concentración de

nanopartículas obtenidos en cada uno de los escenarios estudiados:

Tabla 30: Concentración y tamaño de nanopartículas foco emisor de las campañas realizadas.

Concentración (#/cm3) Tamaño Operación Medidas

Material realizada técnicas Promedio Mín. – Máx. Promedio Mín. – Significativo Máx.

Au Molturación No 13791 2097 - 28480 n. d n. d Sí

Perovskitas Síntesis Si 4957 4252 - 5680 n. d n. d No

TiO2

Manipulación y Pesaje

No 142183 99780-236000 n. d n. d No

SiO2 No 108634 78460-156500 n. d n. d No

Ag No 15818 10426-25353 35 27-47 Sí

Ag Dosificación

Si 30062 17207-48675 37 22-300 Sí

TiO2 Si 26949 18860 - 43310 56 38-145 Sí

Feldespato A

Ensacado

Si 40667 5645 – 379150

53

22-300

No

Feldespato B

Si 34998 11245 - 269350 54 29-300

No

Cuarzo Si 34052 13860 - 304117 37 23-191 No

A partir de los resultados obtenidos se pueden alcanzar las siguientes conclusiones:

• Los diferentes escenarios estudiados han permitido obtener una buena base de

datos de concentraciones de nanopartículas asociadas a operaciones específicas

realizadas a escala real en escenarios industriales.

• Entre las diferentes operaciones y nanomateriales estudiados se ha registrado un

amplio rango de concentraciones (4957-142183 #/cm3). Esta variabilidad puede

deberse a la naturaleza y cantidad del nanomaterial manipulado, al tipo de

operación realizada, a la implementación de medidas correctoras, etc.

• El estudio en detalle de los escenarios estudiados ha permitido identificar las

operaciones de limpieza como una de las más problemáticas y, por tanto, se

recomienda prestarles una mayor atención.

• Se ha considerado interesante evaluar la significancia del foco de emisión

respecto a las concentraciones obtenidas en el punto de referencia interior. Esta

comparación ha permitido identificar en determinados escenarios la presencia de

fuentes de emisión externas, las cuales pueden llegar a contribuir

significativamente sobre los niveles registrados.


• Respecto al comportamiento de los nanomateriales estudiados, se ha observado

que la manipulación de algunos de ellos no conlleva la emisión de

concentraciones elevadas de nanopartículas, debido probablemente a la

tendencia a aglomerarse que presentan las partículas de este tamaño y/o a las

pequeñas cantidades de material manipuladas.

• Por otro lado, durante la manipulación de determinados materiales

convencionales, considerados micro, se han registrado máximos de

concentración superiores a 40000 #/cm3. Este hecho puede deberse a la presencia

de un porcentaje de nanopartículas en la distribución granulométrica del

material.

• En relación con las medidas de control del riesgo implementadas en los

escenarios estudiados, los sistemas de ventilación han resultado ser una de las

medidas más extendidas.

• Las medidas realizadas han permitido verificar que los sistemas de ventilación son

una buena herramienta para el control de la exposición frente a nanopartículas,

siempre y cuando presenten un adecuado diseño. En este sentido, se recomienda

analizar el proceso que se va a llevar a cabo teniendo en cuenta aspectos como,

por ejemplo, las distintas operaciones que lo componen y las cantidades de

material empleadas.


5. Bibliografía.

- Centros de referencia:

BSI - British Standards Institution - ISO (UK)

IFA - Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (Alemania)

NIOSH - The National Institute for Occupational Safety and Health (EEUU)

SER - Social and Economic Council of the Netherlands (Países Bajos)

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Nanomaterials No. 55-ENV/JM/MONO (2015) 19. Pares: OECD Environment, Health

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exposures to nanomaterials”. Journal of occupational and environmental hygiene.

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• Real Decreto 374/2001 (https://www.boe.es/buscar/doc.php?id=BOE-A-2001-

8436)

• van Broekhuizen, P., van Broekhuizen, F., Cornelissen, R. et al. J Nanopart Res

(2012) 14: 770. https://doi.org/10.1007/s11051-012-0770-3.

• WHO Guidelines on protecting workers from potential risks of manufactured

nanomaterials. Organización Mundial de la Salud (OMS) (2017).

http://www.boe.es/buscar/doc.php?id=BOE-A-2001-


INFORMACIÓN SOBRE LOS MIEMBROS DEL PROYECTO

Miembro Contacto

ITENE (Instituto

Tecnológico del Embalaje,

Transporte y Logística)

Susana Aucejo Romero

Eva María Araque Ferrer

Maida María Domat

Rodriguez

Eduardo Munilla

Caballer

Arantxa Ballesteros

Riaza

José Angel Rodriguez

Alvaro

Francesca Aceti

Ana Belén García

Hidalgo

Miguel Angel Alferez

Moreno

Angel Alfonso López

Demetrio Gil Brusola

ITC (Instituto de

Tecnología Cerámica)

Vicenta Sanfélix Forner

Aroa García Cobos

Ana López Lilao

Salvador Gomar Peiró

Raúl Moliner Salvador

entregable informe niveles de exposición v2

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