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Swiss Nano-Cube Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St.Gallen Tel. +41 (0) 71 274 72 66, Piattaforma educativa per micro.

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1 Swiss Nano-Cube Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St.Gallen Tel. +41 (0) , 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

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

3 © Swiss Nano-Cube 2 Termini e definizioni I nanomateriali sono materiali prodotti appositamente che a) presentano una, due o tre dimensioni in scala nanometrica* in (nano-oggetti) b) oppure la cui composizione interna o esterna presenta strutture in nanoscala (materiali nanostrutturati). Nano-oggetti con 3 misure esterne (= dimensioni) in scala nanometrica vengono denominati nanoparticelle. Per la protezione sul lavoro sono rilevanti in particolare polveri che contengono nanoparticelle granulari o nano-oggetti fibrosi (nanofibre, nanotubi, nanofilo) enthalten. Le nanoparticelle possono unirsi per effetto di forze di legame forti o deboli, formando aggregati o agglomerati. * nanoscala = dimensioni tra 1 e 100 nanometri (abbreviazione nm) Nanomateriali e tutela della salute

4 © Swiss Nano-Cube 3 "Nanopolveri" sono polveri che contengono nanoparticelle granulari oppure nano-oggetti fibrosi (nanofibre, nanotubi, nanofilo) nell'ordine di grandezza da 1 a 100 nm. "Polveri ultrasottili" contengono anch'esse particelle nell'ordine di grandezza da 1 a 100 nm. Esse tuttavia, diversamente dalle nanopolveri si formano in maniera accidentale, ad esempio con processi termici (tra l'altro processi di saldatura) o lavorazione meccanica di materiali. Per il termine "polvere sottile" vi sono diverse definizioni. Il termine "polvere sottile" è stato sostituito nella protezione sul lavoro dal termine "frazione di polvere alveolare" ("polvere A" sta per la frazione massica delle particelle inalabili che penetra negli alveoli). Delimitazione: nanopolveri di polveri sottili e ultrasottili 5 μm 0,001 μm ( = 1 nm) 0,1 μm Polvere sottile Nanopolvere + polvere ultrasottile Nanomateriali e tutela della salute

5 © Swiss Nano-Cube 4 Polveri ultrasottili (dimensione particellare da 1 a 100 nm)... non vengono prodotte in modo mirato; si formano come sottoprodotto nei processi (termici). vengono causate dall'uomo. Esempi: lavorazione del metallo, motori a combustione, riscaldamenti provengono da fonti naturali. Esempi: cenere vulcanica, incendi boschivi, cicloni sono costituite da una miscela complessa di sostanze chimiche (metalli, idrocarburi, materiali inerti, ecc.) Differenza dei termini: Nanoparticelle e polveri ultrasottili (1) Nanomateriali e tutela della salute

6 © Swiss Nano-Cube 5 Nanoparticelle (dimensione particellare da 1 a 100 nm)... vengono prodotte in modo mirato. hanno particolari proprietà e funzioni a causa delle dimensioni nanometriche. Hanno ad esempio un altro colore rispetto allo stesso materiale nella microforma (ad es. oro) o sono molto più reattive (ferro piroforico). possono unirsi per effetto di forze di legame forti o deboli, formando aggregati o agglomerati. Esempi: fuliggine di origine industriale, biossido di titanio, ossido di zinco, nanotubi di carbonio (CNT) Differenza dei termini: Nanoparticelle e polveri ultrasottili (2) Nanomateriali e tutela della salute

7 © Swiss Nano-Cube 6 Nano-oggetti fibrosi (nanofibre, nanotubi, nanofilo) Nanopiastrine N a n o - o g g e t t i Materiale con 3 dimensioni tra 1 e 100 nm Materiale con 2 dimensioni tra 1 e 100 nm Materiale con 1 dimensione tra 1 e 100 nm Es.: Ossido di cerio Esempio nanofibra inorganica Esempio nanopart. inorganica Particolare rilevanza per la protezione sul lavoro N a n o m a t e r i a l i M a t e r i a l i n a n o s t r u t t u r a t i Nanocomposito Nanoparticelle (granulari) Es.: Bastoncini di chitina integrati in SiO 2 2 Nanoparticelle / nanobastoncini nel composito Visione dinsieme: Nanomateriali e loro classificazione (in base alla definizione ISO, Comitato tecnico 229) Nanomateriali e tutela della salute

8 © Swiss Nano-Cube 7 Nanoparticelle (granulari) Nano-oggetti fibrosi (nanofibre, nanotubi, nanofilo) Nanopiastrine N a n o - o g g e t t i Materiale con 3 dimensioni tra 1 e 100 nm Materiale con 2 dimensioni tra 1 e 100 nm Materiale con 1 dimensioni tra 1 e 100 nm Es.: Ossido di cerio Es. nanofibre inorganiche Es. nanoparticelle inorg. Particolare importanza per la protezione sul lavoro Visione dinsieme: Nano-oggetti e la loro classificazione Nanomateriali e tutela della salute

9 © Swiss Nano-Cube Nanopolveri, polveri sottili e ultrasottili 8 Che cosa significa polvere sottile? La polvere è un componente naturale dell'aria e quindi è onnipresente. A seconda delle dimensioni delle particelle di polvere si parla di polvere sottile o ultrasottile. Polvere sottile PM10, più piccola di 10 micrometri, raggiunge il tratto superiore del polmone. Polvere sottile PM2,5, più piccola di 2,5 µm, penetra in profondità nelle vie respiratorie fino ai bronchioli. Polvere ultrasottile PM0,1 più piccola di 0,1 µm, è in grado di penetrare perfino negli alveoli polmonari. Luogo di attacco Sostanza inquinante atmosferica Rino µm faringe Trachea 3-5 µm Bronchi 2-3 µm Bronchioli 1-2 µm Alveoli 0,1-1 µm ("sacche d'aria nei polmoni")

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

11 © Swiss Nano-Cube 10 Nanoparticelle e aerosol ultrasottili sono dappertutto... alcuni esempi pratici ( nm) Nanomateriali e tutela della salute Luogo della misurazioneNumero di particelle per cm 3 di aria locali chiusi1.000 – posti di lavoro industriali5.000 – strade molto trafficatefino a vicino al forno di un panificio fino a nel fumo di sigarettafino a nei gas di scarico dei motori diesel fino a 10 miliardi

12 © Swiss Nano-Cube 11 Potenziali pericoli per la salute dovuti alle nanoparticelle Pericolo di intossicazione con lo spray detergente "Magic Nano" il prodotto è stato venduto recentemente da Penny Due spray detergenti, recentemente in vendita presso il negozio discount Penny, sono stati ritirati dal commercio per i possibili pericoli per la salute. Si tratta dei prodotti "Magic Nano Bad- und WC-Versiegeler" e "Magic Nano Glas- und Keramik-Versiegeler", come ha comunicato il produttore Kleinmann di Sonnenbühl. I prodotti potevano causare un'irritazione delle vie respiratorie e potevano perfino portare a fenomeni di dispnea. Non si potrebbero pertanto escludere "completamente" pericoli per la salute. Salute: il Ministero dell'Ambiente mette in guardia dalle nanotecnologie Mercoledì, , 08:45 dpa Per le nanotecnologie è possibile: il miele come perle sul cucchiaio. Il Ministero dell'Ambiente (UBA) mette in guardia sui rischi non ancora accertati derivanti dall'uso delle nanoparticelle Nanomateriali e tutela della salute Risultato: i nanoprodotti possono anche essere pericolosi - finora se ne sa (ancora) troppo poco. Per questo viene consigliato di agire con prudenza.

13 © Swiss Nano-Cube 12 Visione dinsieme: Vie di assorbimento delle nanoparticelle nell'uomo per inalazione* = attraverso le vie respiratorie e i polmoni per ingestione* = attraverso stomaco / intestino per via dermica*= attraverso la cute = nanoparticelle *più combinazione(i) delle tre vie di assorbimento Vie di assorbimento nell'uomo

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

15 © Swiss Nano-Cube 14 Assorbimento attraverso lo stomaco / intestino (per ingestione) Le nanoparticelle possono anche essere assorbite attraverso le mucose del tratto gastro-intestinale. Anche qui vale il principio per cui: più piccole sono le particelle, maggiore è la probabilità che si possa verificare un deposito delle particelle assorbite in determinati tessuti e organici, con conseguente danneggiamento degli stessi. Se il funzionamento della barriera intestinale è compromesso da patologie infiammatorie, le velocità di trasporto possono essere maggiori rispetto ad un intestino sano. Vie di assorbimento nell'uomo Fegato (1) Parte iniziale del dotto biliare (2) Cistifellea (3) Parte finale del dotto biliare (5) Duodeno (4) Esofago (8) Stomaco (6) Pancreas (7)

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

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

18 © Swiss Nano-Cube 17 Sostituzione: Sostituire le sostanze pericolose per la salute con sostanze meno dannose. Tecnica: (= protezione collettiva): Per raccogliere, delimitare e allontanare gas, vapori e polveri pericolosi. Organizzazione: ad es. ridurre al minimo i tempi di esposizione, limitare l'accesso, ecc. Protezione personale: (protezione individuale): ad es. usando un equipaggiamento personale di protezione Il "Modello STOP" Misure di protezione preventive

19 © Swiss Nano-Cube 18 S ostituzione = le sostanze pericolose per la salute vengono sostituite con sostanze meno dannose. Esempi: Sostituzione di preparati di nanoparticelle in polvere con quelli che contengono nanoparticelle legate e quindi rendono difficile un loro rilascio (dispersioni, paste, granulati, composti, ecc.) Sostituzione di applicazioni a spruzzo con procedimenti poveri di aerosol (spalmatura, immersione). Misure di protezione preventive

20 © Swiss Nano-Cube 19 Tecnica (= protezione collettiva) Usare apparecchiature e sistemi di trasferimento dei materiali chiusi Aspirare polvere o aerosol direttamente alla fonte Predisposizione di aerazione del locale e sistema di filtro dell'aria di scarico (filtro HEPA H14), nessun ricircolo dell'aria di scarico Separazione delle zone di lavoro (locali separati) e adeguamento dell'aerazione dei locali (leggera depressione) Pulizia solo mediante aspirazione con apparecchi idonei o panni umidi, nessun getto d'aria Misure di protezione preventive

21 © Swiss Nano-Cube 20 Esempi: Minimizzare il tempo di esposizione Minimizzare il numero di persone esposte Evitare la formazione di polveri o aerosol Limitare l'accesso Istruire il personale in merito ai pericoli e alle misure di protezione (manuali di istruzione) Organizzare le misure di protezione Misure di protezione preventive

22 © Swiss Nano-Cube 21 Apparecchi filtranti di protezione delle vie respiratorie (minimo filtro tipo FFP2 secondo SUVA) Guanti di protezione (in caso di guanti monouso si consiglia di sovrapporre 2 guanti) Occhiali di protezione chiusi e ben aderenti Indumenti di protezione con cappuccio (stoffa non tessuto) Misure di igiene del lavoro (vedere slide 11 e 12) Protezione personale (= protezione individuale) Queste misure sono necessarie quando non si può escludere la formazione di aerosol e/o il contatto cutaneo con accorgimenti tecnici. Misure di protezione preventive

23 © Swiss Nano-Cube 22 Protezione personale (1/7) Protezione degli occhi: Indossare almeno un paio di occhiali di protezione ben chiusi (ad es. occhiali a mascherina) Le maschere intere offrono una protezione migliore: avvolgono tutto il viso proteggono contemporaneamente anche gli occhi in seguito alla migliore ermetizzazione tra viso e maschera si ottiene contemporaneamente un migliore fattore di protezione nominale (delle vie respiratorie). Misure di protezione preventive

24 © Swiss Nano-Cube 23 Protezione delle vie respiratorie: Se non è possibile impedire il rilascio di nanoparticelle (come polvere o aerosol), oltre agli accorgimenti tecnici (vedi punto correlato) indossare una maschera di protezione (minimo semi maschera, classe di filtro 3; essa avvolge bocca, naso e mento). Controllare l'adesione della maschera in particolare per chi ha la barba. Protezione personale (2/7) Misure di protezione preventive Semi maschera 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

25 © Swiss Nano-Cube 24 Protezione personale (3/7) Guanti (protezione cutanea) È molto importante indossare e rimuovere con attenzione il guanto e sovrapporlo alla tuta di protezione. In caso di contatto diretto con nanoparticelle (solide, liquide o in polvere) indossare se possibile due strati di guanti sovrapposti (ad es. lattice + guanto chimico) oppure indossare due guanti monouso sovrapposti; in tal caso scegliere il materiale del guanto in base agli agenti chimici da trattare. L'uso corretto del guanto è più importante del tempo di penetrazione del materiale del guanto per le nanoparticelle. Misure di protezione preventive

26 © Swiss Nano-Cube 25 Protezione personale (4/7) Scarpe / Stivali (protezione cutanea): È molto importante indossare e rimuovere con attenzione le scarpe / gli stivali e sovrapporle alla tuta di protezione. Misure di protezione preventive

27 © Swiss Nano-Cube 26 Indumento di protezione (protezione cutanea): Utilizzare capi di protezione a maniche lunghe in materiale di membrana (tessuto non tessuto o non- woven, ad es. Tyvek®) con cappuccio; evitare tessuti tessili È molto importante indossare e rimuovere con attenzione il guanto e sovrapporlo alla tuta di protezione Allo stesso modo è importante indossare e rimuovere correttamente l'indumento di protezione (vedere video: Protezione personale (5/7) Misure di protezione preventive

28 © Swiss Nano-Cube 27 Misure generali di igiene del lavoro: Evitare condizioni di lavoro nocive per la salute Creare condizioni di lavoro salutari Oggetto dell'igiene del lavoro: Tutti i fattori di disturbo sul luogo di lavoro (ad es. sostanze pericolose) Protezione personale (6/7) Misure di protezione preventive

29 © Swiss Nano-Cube 28 Protezione personale (7/7) misure tecniche e di medicina del lavoro per ridurre le contaminazioni da parte di sostanze e strumenti di lavoro luoghi di lavoro, apparecchiature e indumenti puliti, custodia protetta degli indumenti non utilizzati in ambito professionale (= capi da usare all'esterno) misure di igiene personale inclusa protezione e cura della cute (mezzi e strumenti di lavaggio idonei, ecc.) particolari misure di protezione in caso di attività con sostanze pericolose. Misure igieniche: Misure di protezione preventive

30 © Swiss Nano-Cube 29 RISULTATO: I risultati delle analisi finora effettuate sul tema della protezione sul lavoro e della tutela della salute con l'uso dei nanomateriali evidenziano che le misure di protezione convenzionalmente in uso contro le polveri sono efficaci anche contro le nanoparticelle. Misure di protezione preventive Che cos'è?!? COSÌ PICCOLO, COSÌ BELLO... NANO MATERIALE …E SFACCIATO !


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