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2º Encontro de CIPA e SESMT do Setor Químico Nanotecnologia e a Saúde dos Trabalhadores Eng. Luís Renato Andrade FUNDACENTRO/RS.

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1 2º Encontro de CIPA e SESMT do Setor Químico Nanotecnologia e a Saúde dos Trabalhadores Eng. Luís Renato Andrade FUNDACENTRO/RS Julho / 2010

2 Objetivos da apresentação Oferecer questões e não respostas Oferecer dúvidas e não certezas Oferecer informação para a reflexão

3 Panorama da apresentação Contextualização das nanotecnologias Principais características das nanotecnologias (tamanho) Nanopartículas – tipos e usos Impactos das nanotecnologias Os passos para a proteção dos trabalhadores Recomendações Difusão das nanopartículas no ar Outros aspectos a serem considerados Considerações finais

4 Nanotecnologia  uma das tecnologias dentro do contexto da Convergência Tecnológica (BANG)

5 CONVERGÊNCIA DE TECNOLOGIAS Informática Controle de bits Nanotecnologia Controle e Manipulação dos átomos Ciência Cognitiva Consegue controlar a mente pela manipulação de neurônios Biotecnologia Controla e manipula a vida engenheirando genes B (its) A (tomos) N (eurônios) G (enes)

6 Toda a nova tecnologia apresenta riscos e benefícios A forma como os riscos são percebidos influi sobre a maneira pela qual as pessoas reagirão a eles.

7 Trabalhadores Meio ambiente Usuários (consumidores) NANOTECNOLOGIA Produção Transporte Produção Transporte Uso (consumo) Manutenção Descarte (reciclagem) Uso (consumo) Manutenção

8 Nanotecnologia(s) anunciada como uma nova revolução tecnológica tão profunda que irá atingir todos os aspectos da sociedade humana. Ela envolve o estudo e a manipulação da matéria em uma escala muito pequena, geralmente na faixa de 1 a 100 nanômetros

9 O que é nanotecnologia? A nanotecnologia diz respeito a materiais e sistemas cujas estruturas e componentes exibem propriedades e fenômenos físicos, químicos e/ou biológicos significativamente novos e modificados devida à sua escala nanométrica. O objetivo é explorar estas propriedades por meio do controle de estruturas e dispositivos em níveis atômico, molecular e supramolecular e aprender a fabricar e usar esses dispositivos de maneira eficiente. Medeiros. E. S.; Paterno, L. G. & Mattoso, L. H. C. “Nanotecnologia”, in Durán, N.; Mattoso, L. H. C. ; Morais, P. C., “Nanotecnologia, Artliber Editora, São Carlos, 2006, 208pgs.

10 Nanotecnologia = Várias tecnologias Não há, na verdade, uma única tecnologia, mas várias. As tecnologias que manipulam materiais em tamanho nano são diferentes dependendo do campo de aplicação: medicina, condutores, informática, etc. O que todas tem em comum é que envolvem o estudo e a manipulação da matéria em uma escala muito pequena, geralmente da ordem de 1 a 100 nanômetros (1 metro = a 1 bilhão de nanômetros).

11 um metro = 1 bilhão de nanômetros O que representa isto?

12 Comparando os tamanhos Outro exemplo: A distância entre Porto Alegre e São Paulo é de km km

13 Comparando os tamanhos Um grão de areia mede mais ou menos 1 mm km = milimetros (1 bilhão e 109 milhões de milímetros) Então Comparando: um grão de areia (1 mm) está para a distância entre Porto Alegre e São Paulo ( mm) assim como um nanômetro está para o metro (1 bilhão de nanômetros)

14 Importância do tamanho Devido ao fato de ser tão pequenas, as nanopartículas têm uma grande relação superfície/volume que é responsável por novas propriedades físicas e químicas. Isto inclui um aumento da reatividade química na superfície da nanopartícula

15 Relação superfície/volume Comparando a mesma quantidade de sal grosso e refinado: Qual ocupa mais espaço? Volume? Qual é mais fácil de dissolver? Qual salga mais facilmente? Aqui não é propriamente uma nova propriedade mas dá idéia da importância do tamanho da partícula na propriedade das substâncias

16 1 metro cúbico 6 metros quadrados 8 pedaços com metade da área original 12 metros quadrados

17 Pedaços com um quarto do tamanho original Quatro vezes a área original 24 metros quadrados Pedaços oito vezes menores do que o tamanho original Oito vezes a área original 48 metros quadrados

18 Importância do tamanho Outra razão para as substâncias mudarem de comportamento no nível nano é o domínio de “efeitos quânticos”. Na medida em que a materia é reduzida à escala nanométrica as suas propriedades começam a ser dominadas por efeitos quânticos. A Mecânica Quântica é a parte da física (mais particularmente, da física moderna) que estuda o movimento das partículas muito pequenas. Um exemplo de efeito quântico é aquele onde existe a impossibilidade de conhecer com infinita acuidade e ao mesmo tempo a posição e a velocidade de uma partícula entre outras.

19 Importância do tamanho Estas características das partículas na escala nanométrica são responsáveis pela constatação de que nesta escala as propriedades dos materiais e elementos químicos se alteram drasticamente. Apenas com a redução de tamanho e sem alteração de substância, verifica-se que os materiais apresentam novas propriedades e características como resistência, maleabilidade, elasticidade, condutividade e poder de combustão.

20 Importância do tamanho Substâncias que são: estáveis em dimensões maiores tornam-se reativas; isolantes podem se tornar condutoras; opacas podem se tornar transparentes. Exemplos: O carbono, na forma de grafite é maleável, mas em escala nano, na forma de nanotubo, é mais resistente que o aço e até seis vezes mais leve. O alumínio em escala nano entra em combustão espontaneamente. O ouro muda de cor em vários níveis nano.

21 Importância do tamanho Desta forma: Conhecer as características das substâncias em tamanho maior não fornece informações compreensíveis sobre suas propriedades no nível nano. Apesar disso, é o que temos!

22 Importância do tamanho As mesmas propriedades que alteram as características físicas e químicas das nanopartículas, podem também, provocar consequências não pretendidas (e até desconhecidas) quando elas entram em contato com o organismo humano

23 Nanopartículas As nanopartículas podem ser distribuídas em três categorias: nanopartículas engenheiradas ou manufaturadas que são as criadas propositadamente, feitas pelo homem, nanopartículas incidentais ou antropogênicas são as não criadas intencionalmente, mas como sub produto da atividade humana (exaustão de veículos a diesel, combustão de carvão, fumos metálicos) e naturais que são as encontradas na natureza provindas de rochas vulcânicas, fumaça, poeiras de minerais, etc.

24 Hierarquia dos termos Nanoobjeto Uma ou mais dimensões externas em nanoescala Nanopartícula Três dimensões externas em nanoescala Nanohaste Duas dimensões externas em nanoescala Nanoplaca Uma dimensão externa em nanoescala Nanofio Nanohaste condutora Nanotubo Nanohaste oca Nanofibra Nanohaste flexível

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

26 Nanotubos são uma das principais nanopartículas em desenvolvimento e em uso Os nanotubos de carbono são estruturas cilíndricas formadas por átomos de carbono, com diâmetro é de um a três nanômetros (nm) e comprimento de até nm. Os nanotubos são cem mil vezes mais finos que um fio de cabelo. Eles foram descobertos, no início da década de 1990, pelo pesquisador japonês Sumio Iijima. Exemplos de nanopartículas

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

28 Efeito lotus A observação da flor de lótus levou os cientistas a idéia de superfícies auto limpantes, que não molham Flor de lótus Créditos: Steven Pinker's Photos Gota de água na folha de lótus Fonte: Comissão Europa, 2004

29 O guarda-chuva NanoNuno® usa nanotecnologia para se manter sempre seco. Ao chegar em casa, é só dar uma boa sacudida para o NanoNuno ficar limpo e sem água. Produtos e serviços que já estão no mercado

30 Produtos e serviços que já estão no mercado – cont. Superfícies auto-limpantes - produzido pela Degusta Movimento da água só redistribui a sujeira Recobrimento com nanopartículas permitem a remoção completa da sujeira “Nanotecnolgia e o Cenário Brasileiro” palestra apresentada por Odair Rangel - Suzano Petroquímica. Disponível em : ecnologia/

31 Produtos e serviços que já estão no mercado – cont. Língua eletrônica Sensor para líquidos capaz de identificar os diferentes tipos básicos de sabor (amargo, doce, ácido e salgado) e verificar a presença de contaminantes orgânicos e inorgânicos em meio aquoso. O dispositivo, desenvolvido pela EMBRAPA tem uma sensibilidade dez vezes maior que a do ser humano. d=239&breadcrumb=1&Artigo_ID=3758&IDCategoria=4133&reftype =1

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

33 Produtos e serviços que já estão no mercado – cont. Máquinas de lavar roupa nano- estimuladas A empresa Sansung desenvolveu uma nova máquina de lavar chamada Sistemas Nano Saúde de Prata que atira íons de prata de nano dimensões na água. Os engenheiros da Sansung afirmam que essa nova tecnologia exterminará 99,9% das bactérias causadoras de mau odor. Os íons de prata atacarão e destruirão as paredes celulares das bactérias e recobrirão a roupa de tal modo que qualquer bactéria que entrar em contato com os íons cessará sua reprodução por até 30 dias! Fonte: Nano washing machine heading to the U.K.Nano washing machine heading to the U.K.

34 Produtos e serviços que já estão no mercado – cont. Os cosméticos elaborados no Brasil, com base na utilização da nanotecnologia, são oferecidos atualmente por empresas de grande porte

35 Produtos e serviços que já estão no mercado – cont. Mercedes SLR McLaren: a utilização da nanotecnologia na pintura diminui a possibilidade de riscos Outras novidades da nanotecnologia nos carros: Carros mais leves pela substituição do aço por polímeros resistentes Espelhos retrovisores que escurecem ao receber a luz de outro veículo Película nos vidros que não vão mais embaçar ou pegar sujeira

36 Produtos e serviços que já estão no mercado – cont. l=http://www.eagleone.com/pages/nanotechnology/article.asp&h=132&w=275&sz=16&hl=pt- BR&start=42&tbnid=78bwsgkwMUkmDM:&tbnh=55&tbnw=114&prev=/images%3Fq%3Dnanotechnology%2B microscopic%26start%3D40%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DN Nanocera Cera tradicional Tinta

37 Produtos e serviços que já estão no mercado – cont. 01_archive.html water-filter-designed-for-developing-world/

38 REVISTA DA FOLHA – 18 DE MARÇO DE 2007 Produtos e serviços que já estão no mercado – cont.

39 LiTraCon – Light-Transmitting Concrete - CONCRETO TRANSPARENTE Produtos e serviços que já estão no mercado – cont.

40 Fonte: NanoByg – A survey of nanoinnovation in Danish construction; Technical University of Denmark, Maio 2007 Um tijolo de 2,5Kg sendo suportado por uma peça de aerogel com peso de apenas 2,38g Fósforos sobre uma peça de aerogel isolados da chama AEROGEL Produtos e serviços que já estão no mercado – cont.

41 Comunicação Saúde em geral Mundo do trabalho em geral Saúde e segurança dos trabalhadores Área militar Relações sociais Economia Meio ambiente Questões éticas e legais

42 Investimentos em nanotecnologia Os investimentos em pesquisa de novos materiais em nanotecnologia são cerca de 100 a 1000 vezes maiores (dependendo do país) do que os estudos sobre os impactos à saúde e meio ambiente

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44 Impactos das Nanotecnologias O mercado global de nanotecnologia em 2007 foi distribuído da seguinte forma Químicos: 53% Semicondutores: 34% Eletrônicos: 7% Aeroespacial/defesa: 3% Fármacos / cuidados com a saúde: 2% Automotivos: 1% Fonte: Cientifica (www. cientifica. eu)

45 Por que a avaliação de riscos? Algumas importantes questões.... Quais os impactos para a saúde daqueles que eventualmente manipularão um nanoobjeto? Existem estudos neste sentido? A quem caberão estes estudos? A quem caberão as responsabilidades por conseqüências adversas (se existirem)? Etc, etc, etc

46 Por que a avaliação de riscos? Apesar das muitas perguntas eventualmente já se conhece a resposta para uma destas questões.... Pergunta: Sobre quem recairão as conseqüências adversas (se houverem)? Resposta: Sobre os trabalhadores, provavelmente, em uma primeira instância.

47 Parâmetros que podem afetar a toxicidade das nanopartículas Tamanho Forma Composição Solubilidade Estrutura cristalina Carga elétrica Característica da superfície Aglomeração Impurezas Etc

48 Passos para proteger os trabalhadores dos perigos de uma tecnologia emergente Tecnologia emergente Antecipar e identificar perigos potenciais Tomar precauções Avaliar a eficácia das precauções Clarear o conhecimento dos perigos Determinar os riscos Clarear as práticas de gestão de risco Estabelecer práticas padrões de gestão de risco Avaliação contínua Pesquisa epidemiológica Vigilância da saúde ocupacional Estabelecer registros de exposição

49 Categorias funcionais de trabalhadores envolvidos com nanotecnologias Trabalhadores em locais com nanomateriais Trabalhadores potencialmente expostos Trabalhadores efetivamente expostos Alvos de vigilância médica Trabalhadores envolvidos nos registros de exposição Sujeitos das pesquisas epidemiológicas

50 Recomendações Retirar os trabalhadores da exposição, por exemplo através de métodos de automação; Substituir o material por um menos tóxico; Enclausurar o processo de produção; Utilizar sistemas de exaustão local (EPC); Minimizar a exposição dos trabalhadores; Quando estas medidas de controle não forem viáveis (equipamentos ainda a serem validados), utilizar: Proteção respiratória; Roupas de proteção (não tecido) Luvas A possível exposição ocupacional deve ser minimizada aos menores níveis possíveis ( PRECAUÇÃO ) Para isto, as seguintes medidas de controle devem ser tomadas Eliminação Substituição Isolamento Controle de engenharia (EPC) Controle administrativo EPI

51 Difusão das nanopartículas no ar O comportamento das nanopartículas é similar ao do gás ou vapor. A difusão no ar é o principal meio de transporte de partículas menores que 100nm (nanopartículas). A velocidade com que as partículas se difundem é determinada pelo seu “coeficiente de difusão” o qual é inversamente proporcional ao seu tamanho. ENTÃO: nanopartículas difundem-se mais rapidamente do que partículas maiores e podem ser encontradas longe de seu ponto de origem nos ambientes de trabalho.

52 Em contrapartida..... A coagulação de pequenas partículas conduz rapidamente a formação de partículas maiores em concentração mais baixa. A coagulação ocorre pelo contato (derivado do movimento) entre as partículas. De 1 a 100nm a aglomeração é rápida. Entre 100 e 2.000nm a aglomeração é mais lenta (“modo de acumulação”)‏ coagulação Browniana ou térmica-> mvt Browniano coagulação cinética – força externa (gravidade, eletricidade, aerodinâmica)

53 Outro ponto.... A sedimentação por gravidade não é significativa para partículas muito pequenas, p.e., 10 nm, neste caso a difusão destas partículas é maior e a sedimentação por gravidade é negligenciável. Ou seja, para nanopartículas a sedimentação gravitacional não pode ser considerado como um mecanismo eficiente. No entanto.... A resuspensão é menos provável em nanoparticulas por que as mesmas forças que promovem a aglomeração e a aglutinação promovem a adesão às superfícies em geral.

54 Medição da exposição ocupacional O procedimento padrão baseia-se na medição da concentração de massa do aerosol no ambiente de trabalho. A amostragem convencional baseada na filtragem do ar com uso de bombas de um aerosol com nanopartícculas não é a melhor escolha por duas razões: 1.A concentração de massa não é, necessariamente, o melhor parâmetro já que estudos têm demonstrado que a toxicidade aumenta com a diminuição do tamanho.

55 Medição da exposição ocupacional 2. Nenhum dos instrumentos existentes para monitoramento dá-nos informações específicas sobre a concentração de partículas abaixo de 1 micron (1.000 nm) de diâmetro aerodinâmico. Outros indicadores mais relevantes têm surgido para descrever aerosóis de nanopartículas, entre eles, nº de partículas, concentração de massa e superfície e critérios que relacionam o tamanho e a forma.

56 Medição da exposição ocupacional Os instrumentos atualmente disponíveis são classificados de acordo com o critério de medição e técnica utilizados. Cascade Impactor Tapered Element Oscillating Microbalance (TEOM) Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) Electrical Low Pressure Impactor (ELPI) Condensation Particle Counter (CPC) ou Condensation Nuclei Counter (CNC) Nanoparticle Surface Aerosol Monitor (NSAM)

57 Medição da exposição ocupacional MAS Operar estes equipamentos requer competências específicas o que acaba por comprometer seu uso em campo. Outro ponto é que cada um fornece apenas um tipo de informação e seria necessário o uso de vários deles para efetivamente caracterizar o aerosol. Além disso é necessário excluir das avaliações o “ruído de fundo”, ou seja, a parcela de nanopartículas de origem natural presentes no ambiente independente da ação humana.

58 Níveis de referência - (“Benchmark levels”)‏ Apesar das incertezas e lacunas de conhecimento algumas regras gerais são sugeridas: Para nanomateriais insolúveis 0,066 x Limite de Exposição Ocupacional (OEL) do material macro correspondente expresso em concentração de massa. (NIOSH – dióxido de titânio)‏ Para nanomateriais fibrosos o nível de referência é 0,01 fibra/ml, este número deriva do atual limite de exposição ao asbesto (em atividades de remoção do mesmo) no Reino Unido.

59 Níveis de referência - (“Benchmark levels”)‏ Apesar das incertezas e lacunas de conhecimento algumas regras gerais são sugeridas: Para nanomateriais altamente solúveis: 0,5 x OEL Para nanomateriais carcinogênicos ou mutagênicos, sugere-se 0,1 x OEL

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

61 Métodos de controle Basicamente não há novidades‏, utiliza-se: Enclausuramento Ventilação local exaustora (VLE) Ventilação geral Alguns estudos já demonstraram (*) que não há diferença significativa entre a eficiência da VLE para gases ou nanopartículas. (*) EU-OSHA – Workplace exposure to nanoparticles

62 Métodos de controle - Filtros As normas européias EN a EN , recentemente revisadas, classificam os filtros como: EPA – Efficient Particulate Air filter HEPA – Hight Efficiency Particulate Air filter ULPA - Ultra Low Penetration Air filter A retirada das nanopartículas do ar deve ser feita por filtração utilizando-se uma sequência de filtros HEPA ou ULPA.

63 Métodos de controle - Filtros A eficiência do filtro deve ser testada utilizando-se as “partícula mais penetrantes” (MPPS-most penetrating particles) com tamanhos entre 120 a 250 nm. Alguns métodos para testar filtros com MPPS abaixo de 100nm também são descritos nas normas citadas. Partículas menores do que as MPPS podem ser depositadas no filtro pela difusão Browniana.

64 Proteção respiratória A eficiência do filtro, no que diz respeito à proteção respiratória, é apenas um dos vários fatores que determinam a eficiência desta barreira de proteção. No caso de nanoobjetos ainda há poucos estudos envolvendo este aspecto e os poucos resultados são igualmente pouco conclusivos.

65 Qual a natureza das nanopartículas? Qual é a toxicidade destes materiais, que podem ser muito diferentes das do mesmo material em escala maior? Qual é a dose-resposta destes materiais? Quais são os métodos apropriados para testes de toxicidade? Quais os processos de fabricação envolvidos? (em geral envolvem novas e sofisticadas tecnologias) Que possíveis produtos tóxicos são usados na fabricação de produtos nano? Que rejeitos são produzidos? O que acontece quando partículas e/ou produtos nano chegam ao ar, solo, água ou biota? Como avaliar a possível exposição? Os mecanismos de controle recomendados pela Higiene ocupacional são suficientes? Existe proteção respiratória eficiente para o trabalho com nanomateriais, quando ela for necessária? Dúvidas na avaliação dos possíveis impactos à segurança e saúde dos trabalhadores

66 Que aspectos éticos estão envolvidos nas nanotecnologias (nanoetica)? Existe necessidade de regulação? Se afirmativo, quem deve ser o responsável pela regulação? O Princípio da Precaução é suficiente? Quem decide o que, como e quando medidas de prevenção serão ou não tomadas? Outros poucos entre muitos aspectos a serem considerados

67 Considerações finais Neste momento há mais incerteza do que conhecimento há mais promessas do que realidade. Então, é agora que devemos estudar para conhecer e desde já nos prepararmos para uma nova realidade A saúde é um bem precioso cujo valor (infelizmente) só é percebido depois de perdida. Queremos conhecer para que as nanotecnologias sejam vetores de desenvolvimento e não de agravos à saúde.

68 Diante da vastidão do tempo e da imensidão do espaço é uma alegria para mim compartilhar uma época e um planeta com você (Carl Sagan) átomo galáxia

69 Muito obrigado pela atenção. Porto Alegre / RS


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