Piattaforma educativa per micro e nanotecnologie ideata per

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 Swiss Nano-Cube Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St. Gallen Tel. +41 (0) 71 274 72 66, info@swissnanocube. ch www. swissnanocube. ch

Tutela della salute nell'uso dei nanomateriali Suddivisione § Nanomateriali e protezione sul lavoro: concetti importanti (parte I) § Vie di assorbimento nell'uomo (parte II) § Misure di protezione preventive (parte III) © 2012 - Swiss Nano-Cube 1

Nanomateriali e tutela della salute 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) © 2012 - Swiss Nano-Cube 2

Nanomateriali e tutela della salute Delimitazione: nanopolveri di polveri sottili e ultrasottili § "Nanopolveri" sono polveri che contengono nanoparticelle granulari oppure nano-oggetti fibrosi (nanofibre, nanotubi, nanofilo) nell'ordine di grandezza da 1 a 100 nm. 0, 001 μm ( = 1 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. § 0, 1 μm Nanopolvere + polvere ultrasottile 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). 5 μm Polvere sottile © 2012 - Swiss Nano-Cube 3

Nanomateriali e tutela della salute Differenza dei termini: Nanoparticelle e polveri ultrasottili (1) 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. ) © 2012 - Swiss Nano-Cube 4

Nanomateriali e tutela della salute Differenza dei termini: Nanoparticelle e polveri ultrasottili (2) 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) © 2012 - Swiss Nano-Cube 5

Nanomateriali e tutela della salute Visione d’insieme: Nanomateriali e loro classificazione (in base alla definizione ISO, Comitato tecnico 229) Nanomateriali Materiali nanostrutturati Nano-oggetti Materiale con 3 dimensioni tra 1 e 100 nm Nanoparticelle (granulari) Esempio nanopart. inorganica Materiale con 2 dimensioni tra 1 e 100 nm Materiale con 1 dimensione tra 1 e 100 nm Nano-oggetti fibrosi (nanofibre, nanotubi, nanofilo) Esempio nanofibra inorganica Nanocomposito Nanopiastrine Nanoparticelle / nanobastoncini nel composito Es. : Ossido di cerio Es. : Bastoncini di 2 chitina integrati in Si. O 2 Particolare rilevanza per la protezione sul lavoro © 2012 - Swiss Nano-Cube 6

Nanomateriali e tutela della salute Visione d’insieme: Nano-oggetti e la loro classificazione Nano-oggetti Materiale con 3 dimensioni tra 1 e 100 nm Nanoparticelle (granulari) Es. nanoparticelle inorg. Materiale con 2 dimensioni tra 1 e 100 nm Materiale con 1 dimensioni tra 1 e 100 nm Nano-oggetti fibrosi (nanofibre, nanotubi, nanofilo) Es. nanofibre inorganiche Nanopiastrine Es. : Ossido di cerio Particolare importanza per la protezione sul lavoro © 2012 - Swiss Nano-Cube 7

Nanopolveri, polveri sottili e ultrasottili Che cosa significa polvere sottile? Luogo di attacco Sostanza inquinante atmosferica Rinofaringe 5 -10 µm Trachea 3 -5 µm Bronchi 2 -3 µm Bronchioli 1 -2 µm Alveoli 0, 1 -1 µm ("sacche d'aria nei polmoni") 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 PM 10, più piccola di 10 micrometri, raggiunge il tratto superiore del polmone. Polvere sottile PM 2, 5, più piccola di 2, 5 µm, penetra in profondità nelle vie respiratorie fino ai bronchioli. Polvere ultrasottile PM 0, 1 più piccola di 0, 1 µm, è in grado di penetrare perfino negli alveoli polmonari. © 2012 - Swiss Nano-Cube 8

Nanomateriali e tutela della salute Materiali / Particelle e loro dimensioni in μm Fullerene C 60 0, 001 μm ( = 1 nm) Molecole grandi 0, 01 μm Batteri Virus 0, 1 μm Pollini Diametro capello 10 μm 100 μm polvere inalabile nanoparticelle / aerosol ultrasottili © 2012 - Swiss Nano-Cube Globuli rossi polvere penetrabile negli alveoli "polvere sottile" 9

Nanomateriali e tutela della salute Nanoparticelle e aerosol ultrasottili sono dappertutto. . . alcuni esempi pratici (10 - 100 nm) Luogo della misurazione Numero di particelle per cm 3 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 nei gas di scarico dei motori diesel fino a 10 miliardi © 2012 - Swiss Nano-Cube 10

Nanomateriali e tutela della salute Potenziali pericoli per la salute dovuti alle nanoparticelle agic "M gente Salute : dell'A il Ministero m guard biente mett e ia dall Merco ledì, 2 e nano in 1. 10. 2 009, 0 tecnol 8: 45 og eter ay d o spr y nl Penn ne co o a i z d a nte sic teme intos i n e d c o e ol to r Peric endu v o " t Nano otto è sta d il pro ie ti ritira stati nd o n o s nny, no Bad- u a nt Pe iscou "Magic N icato il d o i z nego i prodotti ha comun vie l i o ress ratta de me delle to dita p r", co ione i t n ven salute. S ersiegele un'irritaz ero pertan i e t n teme oli per la eramik-V o causare i potrebb c s recen enti, sibili peri las- und K ti potevan nea. Non g r e t y de per i pos Nano G I prodot i di disp a r p s . c n agi Due rcio bühl fenome mme nnen " e "M a dal co ersiegeler ann di So o portare. n m i V f n r i e C e salute l p W er la ore K potevano p t t i l u o d c i r e e pro e p i r " o e t t a n r e m a t respi e l p m o c " e r e d u escl dpa Per le na notecn o l o perle s g i e è possib Il Min ul cuc ist ile: il m chiaio rischi n ero dell'Am. iele bien on come ancor nanop articel te (UB rtati de A) mette in g rivanti dall'u uardia sui so dell e a acce le Risultato: i nanoprodotti possono anche essere pericolosi - finora se ne sa (ancora) troppo poco. Per questo viene consigliato di agire con prudenza. © 2012 - Swiss Nano-Cube 11

Vie di assorbimento nell'uomo 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 *più combinazione(i) delle tre vie di assorbimento © 2012 - Swiss Nano-Cube = nanoparticelle 12

Vie di assorbimento nell'uomo Nanoparticelle: assorbimento attraverso le vie respiratorie e i polmon (= per inalazione) § Le nanoparticelle vengono prevalentemente assorbite attraverso le vie respiratorie. Faringe § Le nanoparticelle inalate hanno la capacità di Cavità penetrare nei tessuti. Esse possono quindi orale giungere attraverso gli alveoli (= sacche d'aria dei Laringe polmoni) direttamente nella circolazione sanguigna e da qui negli organi bersaglio secondari (ad es. i reni). Grossi bronchi Trachea Pleura (pleura viscerale) Medi bronchi § Il polmone è l'organo più critico per l'assorbimento delle nanoparticelle nel corpo. Bronchioli § In sperimentazioni sugli animali è stato dimostrato che le nanoparticelle assorbite attraverso la mucosa olfattiva possono arrivare fino al cervello. © 2012 - Swiss Nano-Cube Cavità pleurica nei quali il polmone si dilata durante l'inspirazione Diaframma 13

Vie di assorbimento nell'uomo 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 Fegato (1) determinati tessuti e organici, conseguente danneggiamento degli stessi. Parte iniziale del dotto biliare (2) Cistifellea (3) Parte finale del dotto biliare (5) Duodeno (4) § Se il funzionamento della barriera intestinale è compromesso da patologie infiammatorie, le velocità di trasporto possono essere maggiori rispetto ad un intestino sano. © 2012 - Swiss Nano-Cube Esofago (8) Stomaco (6) Pancreas (7) 14

Vie di assorbimento nell'uomo Assorbimento per via cutanea (= per via dermica) delle nanoparticelle sotto forma di polveri attraverso la cute al momento viene considerato ridotto. Peli Apertura di una ghiandola sudorifera La cute sana sembra essere una barriera Vasi sanguigni efficace contro la penetrazione delle Ghiandola sebacea nanoparticelle. Muscolo piloerettore Fibra nervosa Ghiandola sudorifera merocrina Sottocute § Epidermide Il rischio per la salute di un assorbimento Derma (corium) § © 2012 - Swiss Nano-Cube 15

Vie di assorbimento nell'uomo Un possibile assorbimento di nanomateriali nel corpo umano dipende da come questi si presentano nell'ambiente circostante: Nanomateriali Esempio pratico § Nanoparticelle libere (incl. Lavorare con agglomerati e aggregati) nanoparticelle in forma di polvere § Nanoparticelle legate in un'altra Nanoparticelle come sostanza rinforzo nelle materie Rischio relativo all'assorbimento senza misure di protezione grande moderato / ridotto plastiche § Applicazioni spray, Nanoparticelle distribuite in un mescolamento liquido (sospensione) intenso, ecc. © 2012 - Swiss Nano-Cube grande 16

Misure di protezione preventive Il "Modello STOP" 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 © 2012 - Swiss Nano-Cube 17

Misure di protezione preventive 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). © 2012 - Swiss Nano-Cube 18

Misure di protezione preventive 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 H 14), 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 © 2012 - Swiss Nano-Cube 19

Misure di protezione preventive Organizzare le misure di protezione 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) © 2012 - Swiss Nano-Cube 20

Misure di protezione preventive 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. § Apparecchi filtranti di protezione delle vie respiratorie (minimo filtro tipo FFP 2 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) © 2012 - Swiss Nano-Cube 21

Misure di protezione preventive 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). © 2012 - Swiss Nano-Cube 22

Misure di protezione preventive Protezione personale (2/7) 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). Semi maschera filtrante Solo monouso § Semi maschera Per filtri sostituibili fino a 300 g di peso Maschera intera Per filtri sostituibili fino a 500 g di peso Controllare l'adesione della maschera in particolare per chi ha la barba. © 2012 - Swiss Nano-Cube 23

Misure di protezione preventive 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. © 2012 - Swiss Nano-Cube 24

Misure di protezione preventive 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. © 2012 - Swiss Nano-Cube 25

Misure di protezione preventive Protezione personale (5/7) Indumento di protezione (protezione cutanea): § Utilizzare capi di protezione a maniche lunghe in materiale di membrana (tessuto non tessuto o nonwoven, 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=q. PWKHhm. Gq. Yc) © 2012 - Swiss Nano-Cube 26

Misure di protezione preventive Protezione personale (6/7) 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) © 2012 - Swiss Nano-Cube 27

Misure di protezione preventive Protezione personale (7/7) Misure igieniche: § 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. © 2012 - Swiss Nano-Cube 28

Misure di protezione preventive Che cos'è? !? COSÌ PICCOLO, COSÌ BELLO. . . NANO MATERIALE …E SFACCIATO ! 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. © 2012 - Swiss Nano-Cube 29