avaliação e análise dos possÃveis impactos à saúde ... - Livros Grátis
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS – UFMG<br />
ESCOLA DE ENGENHARIA<br />
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO<br />
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM ENGENHARIA DE SEGURANÇA DO TRABALHO<br />
NANOTECNOLOGIA: AVALIAÇÃO E ANÁLISE DOS POSSÍVEIS IMPACTOS À<br />
SAÚDE OCUPACIONAL E SEGURANÇA DO TRABALHADOR NO MANUSEIO,<br />
SÍNTESE E INCORPORAÇÃO DE NANOMATERIAIS EM COMPÓSITOS<br />
REFRATÁRIOS DE MATRIZ CERÂMICA.<br />
GUILHERME FREDERICO BERNARDO LENZ E SILVA<br />
BELO HORIZONTE<br />
2008
iii<br />
GUILHERME FREDERICO BERNARDO LENZ E SILVA<br />
Engenheiro Metalurgista – UFMG<br />
Especialista em Gestão e Tecnlogias Ambientais – MBA-PECE/USP<br />
Doutor em Engenharia Metalúrgica e de Materiais – Escola Politécnica/USP<br />
Post Doctoral Fellow – University of Sheffield/UK<br />
Academic Visitor – Imperial College London/UK<br />
NANOTECNOLOGIA: AVALIAÇÃO E ANÁLISE DOS POSSÍVEIS IMPACTOS À<br />
SAÚDE OCUPACIONAL E SEGURANÇA DO TRABALHADOR NO MANUSEIO,<br />
SÍNTESE E INCORPORAÇÃO DE NANOMATERIAIS EM COMPÓSITOS<br />
REFRATÁRIOS DE MATRIZ CERÂMICA.<br />
Monografia apresentada ao Curso de Especialização em<br />
Engenharia de Segurança do Trabalho da Escola de<br />
Engenharia da UFMG, como requisito para a obtenção do<br />
título de Especialista em Engenharia de Segurança do<br />
Trabalho.<br />
Orientar (a): Dra. Andréa Maria Silveira<br />
Faculdade Medicina da UFMG - Coordenadora do CREST/MG<br />
Belo Horizonte<br />
Curso de Especialização em Engenharia de Segurança do Trabalho<br />
Departamento de Engenharia de Produção - Escola de Engenharia<br />
Universidade Federal de Minas Gerais<br />
2008
iv<br />
DEDICATÓRIA<br />
À Alessandra Rizzi
v<br />
AGRADECIMENTOS<br />
A Alessandra Rizzi pela paciência, compreensão, apoio e suporte.<br />
A Magnesita Refratários S/A e aos amigos do Centro de Pesquisa de Desenvolvimento -<br />
CPqD, pelo apoio no desenvolvimento do tema.<br />
Aos amigos do curso de pós-graduação em engenharia de segurança do trabalho, pelas<br />
discussões e convívio neste período.<br />
Aos professores e funcionários do curso de pós-graduação em engenharia de segurança do<br />
trabalho da UFMG.<br />
A Dra. Andréia Maria Silveira, pela orientação e pelas discussões durante a realização deste<br />
trabalho.
vi<br />
RESUMO<br />
A cada dia a nanotecnologia, que pode ser definida como um campo multidisciplinar da<br />
ciência e da tecnologia que trabalha com estruturas de dimensões nanométricas,
vii<br />
ABSTRACT<br />
Every day the nanotechnology, that refers to a field whose theme is the control of matter on<br />
an atomic and molecular scale working with nanometric structures (
viii<br />
LISTA DE ILUSTRAÇÕES<br />
Figura 1 -<br />
Figura 2 -<br />
Figura 3 -<br />
Figura 4 -<br />
Figura 5 -<br />
Figura 6 -<br />
Figura 7 -<br />
Figura 8 -<br />
Figura 9 -<br />
Pintura de Bernardini Ramazzini e cópia da contra-capa de sua principal<br />
obra: “De Morbis Artificum Diatriba”, Modena/Itália publicada em 1700.<br />
Cálice de Licurgo (Lycurgus cup) IV aC, onde a transmissão e a refração<br />
da luz interagindo com partículas nanométricas dispersas na matriz vítria<br />
produz mudanças de coloração.<br />
Vista externa e interna <strong>dos</strong> vitrais da Catedral de Carlisle/UK, fundada em<br />
1122 (dC). A coloração vermelha <strong>dos</strong> vitrais é decorrente da adição de<br />
nanopartículas de ouro, prata e cobre ao vidro.<br />
Representação espacial das partículas (“clusters”) e a relação entre o<br />
número de átomos superficiais e o número total de átomos.<br />
Variação da temperatura de fusão do metal ouro, em função da diminuição<br />
do tamanho de suas partículas.<br />
Principais fenômenos de dissipação e consumo de energia durante a<br />
cominuição de materiais (moagem).<br />
Evolução e tendência da produção de nanomateriais usando abordagens de<br />
síntese via méto<strong>dos</strong> “top-down” e “bottom-up”.<br />
As diversas formas alotrópicas do carbono e suas configurações espaciais e<br />
morfológicas.<br />
Algumas das possibilidades de rotas de exposição do trabalhador e<br />
da sociedade (consumidores) às nanopartículas e aos nanotubos de<br />
carbono, tendo como base as possíveis e atuais aplicações da<br />
nanotecnologia.<br />
Página<br />
2<br />
5<br />
6<br />
8<br />
9<br />
11<br />
11<br />
13<br />
18<br />
Figura 10 - Biocinética do sistema nervoso periférico. 20
ix<br />
Figura 11 -<br />
Figura 12 -<br />
Avaliação da dispersão de materiais particula<strong>dos</strong> (nanotubos de carbono)<br />
durante etapa de transferência e manuseio.<br />
Deposição das partículas nas principais regiões do trato respiratório<br />
humano em relação ao diâmetro das partículas.<br />
21<br />
22<br />
Figura 13 - Aparelho respiratório humano e seus principais constituintes<br />
23<br />
Figura 14 -<br />
funcionais/morfológicos.<br />
A epiderme representa uma firme barreira contra a penetração de<br />
nanopartículas.<br />
25<br />
Figura 15 - Avaliação da penetração, através do folículo capilar, de<br />
26<br />
Figura 16 -<br />
Figura 17 -<br />
Figura 18 -<br />
Figura 19 -<br />
Figura 20 -<br />
Figura 21 -<br />
Figura 22 -<br />
nanopartículas com direferntes tamanhos.<br />
Seqüência de interações entre partículas finas (negro de fumo) de material<br />
particulado gerado nos sistemas de exaustão de motores à diesel e as<br />
reações de defesa, em nível celular, em orgãos e teci<strong>dos</strong> lesiona<strong>dos</strong>.<br />
Figura 16 – Interação celular hipotética de nanopartículas com o sistema<br />
biológico.<br />
Mecanismos possíveis pelos quais os nanomateriais interagem com os<br />
teci<strong>dos</strong> biológicos.<br />
Alguns <strong>dos</strong> possíveis mecanismos e caminhos para a ação de<br />
nanopartículas no sistema cardiovascular.<br />
Fatores de susceptibilidade os quais podem influenciar a resposta<br />
cardiopulmonar à exposição de partículas.<br />
Os cinco maiores desafios para o desenvolvimento seguro da<br />
nanotecnologia.<br />
Gestão da tomada de decisão para o caso de nanopartículas dispersas no<br />
ambiente de trabalho e a busca do nível de controle apropriado.<br />
27<br />
28<br />
29<br />
32<br />
33<br />
34<br />
39
x<br />
Figura 23 -<br />
Resultado de testes de avaliação de filtros para a captura de material<br />
particulado, utilizando nanopartículas de grafite em diferentes condições,<br />
(a) filtros eletrostáticos, (b) filtros de membrana diversos.<br />
39<br />
Figura 24 - (a) Teste de porosidade de luvas utilizando hélio gasoso (0,3 nm). 40<br />
Figura 25 -<br />
Teste de eficiência de proteção de vestimentas de proteção, utilizando<br />
nanopartículas de grafite com distribuição monodispersa de 40 e 80 nm.<br />
41<br />
Figura 26 -<br />
Figura 27 -<br />
Figura 28 -<br />
Figura 29 -<br />
Principais sistemas: óxido-carbono-carbeto-boro, utiliza<strong>dos</strong> na produção<br />
de CRMC.<br />
Fluxograma típico da produção de compósitos refratários de matriz<br />
cerâmica (produtos conforma<strong>dos</strong>).<br />
Principais lacunas qualitativas envolvendo a nanotecnologia a o ambiente<br />
de trabalho.<br />
Fluxo decisório e de informações para garantir o cumprimento <strong>dos</strong><br />
procedimentos e ações relacionadas à segurança e saúde do rabalhador.<br />
42<br />
52<br />
54<br />
57-58
xi<br />
LISTA DE TABELAS<br />
Tabela 1 -<br />
Efeitos gerais da diminuição do tamanho das partículas em diferentes<br />
materiais, substâncias e elementos químicos.<br />
Página<br />
9<br />
Tabela 2 - Classificação física <strong>dos</strong> materiais particula<strong>dos</strong>. 23-24<br />
Tabela 3 -<br />
Tabela 4 -<br />
Tabela 5 -<br />
Tabela 6 -<br />
Tabela 7 -<br />
Efeitos das nanopartículas como base para a patofisiologia e<br />
toxicidade.<br />
Alguns <strong>dos</strong> cuida<strong>dos</strong> e medidas preventivas e corretivas a serem<br />
adotadas quando do manuseio de materiais nanoparticula<strong>dos</strong>.<br />
Principais doenças ocupacionais, limites de exposição e limites<br />
internacionais de referência para a exposição de trabalhadores a metais<br />
e semi-metais emprega<strong>dos</strong> na produção de CRMC.<br />
Possíveis doenças ocupacionais relacionadas com a exposição a óxi<strong>dos</strong><br />
e materiais contendo carbono (sóli<strong>dos</strong>), usualmente<br />
utiliza<strong>dos</strong>/encontra<strong>dos</strong> em CRMC.<br />
Alguns <strong>dos</strong> sistemas ligante, usualmente emprega<strong>dos</strong> na<br />
produção de CRMC e seus principais riscos ocupacionais e à<br />
saúde.<br />
30-31<br />
34-35<br />
48<br />
51<br />
53
xii<br />
LISTA DE ABREVIATURAS<br />
SWCNT<br />
MWCNT<br />
DWCNT<br />
CRMC<br />
ACGIH<br />
Single Wall Carbon Nanotubes – Nanotubos de Carbono com Parede Simples.<br />
Multi Wall Carbon Nanotubes – Nanotubos de Carbono com Paredes Múltiplas.<br />
Double Wall Carbon Nanotubes – Nanotubos de Carbono com Parede Dupla.<br />
Compósitos Refratários de Matriz Cerâmica.<br />
American Conference of Industrial Hygienists – Conferência Americana <strong>dos</strong> Higienistas<br />
Industriais.<br />
ACS<br />
CAS<br />
LCA<br />
CVD<br />
SHS<br />
Americam Chemical Society – Sociedade Americana de Química.<br />
Chemical Abstract Service – Serviço de Catalogação Química.<br />
Life Cycle Analysis – Análise do Ciclo de Vida.<br />
Chemical Vapour Deposition – Deposição Química via Vapor.<br />
Self Propagation High Temperature Synthesis – Síntese Auto Propagante em Elevada<br />
Temperatura.<br />
PVD<br />
CE<br />
OECD<br />
Phisical Vapour Deposition – Deposição Física via Vapor.<br />
Comissão Européia.<br />
Organisation for Economic Cooperation and Development – Organização para a Cooperação<br />
e Desenvolvimento Econômico.<br />
OIT<br />
MIT<br />
NNI<br />
BSI<br />
FUNDACEN-<br />
Organización Internacional del Trabajo – Organização Internacinal do Trabalho.<br />
Massachusetts Institute of Technology – Instituto de Tecnologia de Massachusetts.<br />
National Nanotechnology Initiative – Iniciativa Nacional de Nanotecnologia.<br />
British Standard Institute – Instituto Britânico de Padronização.<br />
Fundação Jorge Duprat Figueiredo de Segurança e Medicina do Trabalho.<br />
TRO<br />
NIOSH<br />
National Institute for Occupational Safety and Health - Instituto Nacional de Saúde e<br />
Segurança Ocupacional.<br />
PTFE<br />
Polytetrafluoroethylene – TEFLON®
xiii<br />
HEPA filter<br />
High Efficiency Particulate Air – Filtro de Ar de Alta Eficiência em Ambiente Contendo<br />
Material Particulado.<br />
EGFR<br />
ROS<br />
DNA<br />
ISC<br />
GI Tract<br />
NR<br />
CNS<br />
PNS<br />
AVC<br />
NEMS/MENS<br />
CMC<br />
CREST<br />
UFMG<br />
CEEST<br />
PCMSO<br />
PPRA<br />
TLV-TWA<br />
Epidermal Growth Factor Receptor – Fator Receptor de Crescimento Epidérmico.<br />
Reactive Oxygen Species – Espécies de Oxigênio Reativo.<br />
Deoxyribonucleic Acid – Ácido Dexoribonucleico.<br />
Intersystem Crossing – Intersistema de Passagem.<br />
Gastrointestinal Tract – Trato Gastrointestinal.<br />
Norma Regulatória.<br />
Central Nervous System - Sistema Nervoso Central.<br />
Peripheric Nervous System - Sistema Nervoso Periférico.<br />
Acidente Vascular Celebral.<br />
Nano/Micro-Electro-Mechanical Systems – Sistemas Nano/Micro Eletro-Mecânicos.<br />
Carboxi Metil Celulose.<br />
Centro de Referência Estadual em Saúde do Trabalhador de Minas Gerais.<br />
Universidade Federal de Minas Gerais.<br />
Curso de Especialização em Engenharia de Segurança do Trabalho.<br />
Programa de Controle Médico de Saúde Ocupacional.<br />
Programa de Prevenção de Riscos Ambientais.<br />
Threshold Limit Value - (Time Weighted Average): Valor limite de exposição obtido para a<br />
média <strong>dos</strong> trabalhadores, trabalhando 8h/dia totalizando 40h/semana sem apresentar efeito<br />
adverso à saúde.<br />
TLV-STEL<br />
Threshold Limit Value – (Short Term Exposure Limit) – Valor limite de exposição para<br />
perío<strong>dos</strong> curtos (máximo 15 minutos) não repeti<strong>dos</strong> mais que 4 vezes no dia e com pelo<br />
menos 60 minutos de intervalo entre exposições.<br />
TLV-C<br />
Threshold Limit Value – Ceiling: Valor máximo ou teto do limite de exposição, o qual não<br />
pode ser excedido em nenhuma situação.<br />
PAH<br />
Polycyclic Aromatic Hydrocarbon – Compostos de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos.
xiv<br />
A1<br />
Threshold Limit Value – A1 confirmed human carcinogen (ACGIH): Substância carcinóide<br />
para os seres humanos.<br />
A2<br />
Threshold Limit Value – A2 suspected human carcinogen (ACGIH); Substância carcinóide<br />
suspeita para os seres humanos.<br />
A3<br />
Threshold Limit Value – A3 – Confirmed animal carcinogen with unknown relevance to<br />
humans (ACGIH): Substância carcinóide confirmada para os animais com relevância<br />
desconhecida para os seres humanos.<br />
A4<br />
Threshold Limit Value – A4 not classifiable as a human carcinogen (ACGIH): substância<br />
não classificada como carcinóide paraos seres humanos.<br />
A5<br />
Threshold Limit Value – A5 not suspected as a human carcinogen (ACGIH):<br />
Substância não suspeita de ser carcinóide para os seres humanos.<br />
SEN<br />
Potential for an agent to produce sensitization: Potencial do agente químico em produzir<br />
sensibilização.<br />
IARC<br />
International Agency for Research on Cancer –Agência Internacional de Pesquisa do<br />
Câncer.<br />
MAK-2<br />
Maximale Arbeitsplatz Konzentration – Concentração Máxima do Ambiente de Trabalho,<br />
nível 2: 8 mg/m 3 (Norma Alemã)<br />
mppcf<br />
AIHA<br />
Millions of particles per cubic foot of air – milhões de partículas por pé cúbico de ar.<br />
American Industrial Hygiene Association – Associação Americana de Higienistas<br />
Industriais.<br />
ICON<br />
ANVISA<br />
HSE/UK<br />
International Council on Nanotechnology – Conselho Internacional de Nanotecnolgia.<br />
Agência Nacional de Vigilância Sanitária.<br />
United Kingdom Health & Safety Executive - Órgão Executivo de Saúde e Segurança<br />
Ocupacional do Reino Unido.<br />
US-EPA<br />
CDC<br />
CORDIS<br />
United States - Environmental Protection Agency – Agência de Proteção Ambiental / EUA.<br />
Centers for Disease Control and Prevention – Centro de Controle e Prevenção de Doenças.<br />
European Commission's Research and Development Information Service – Serviço de<br />
Informação de Pesquisa e Desenvolvimento da Comissão Européia.
xv<br />
Nanoforum<br />
European Nanotechnology Gateway – Portal sobre Nanotecnologia da Comunidade<br />
Européia.<br />
HSL/UK<br />
United Kingdom Health and Safety Laboratory – Laboratório de Saúde e Segurança<br />
Ocupacional do Reino Unido.
xvi<br />
LISTA DE SÍMBOLOS<br />
U<br />
T<br />
S<br />
P<br />
V<br />
μ<br />
N<br />
γ<br />
A<br />
Dp<br />
PM X<br />
Energia interna<br />
Temperatura<br />
Entropia<br />
Pressão<br />
Volume<br />
Potencial químico<br />
Número de moles<br />
Tensão superficial<br />
Área superficial<br />
Diâmetro da partícula<br />
Fração de material particulado, inferior a X μm.
xvii<br />
SUMÁRIO<br />
1 INTRODUÇÃO 1<br />
1.1 O trabalho e as doenças ocupacionais. 2<br />
Página<br />
1.2 Substâncias, reagentes químicos e novos materiais: dinamismo e os novos<br />
3<br />
riscos à saúde ocupacional.<br />
1.3 Objetivos e justificativa. 3<br />
2 NANOTECNOLOGIA E OS NOVOS DESAFIOS E IMPACTOS À SAÚDE<br />
4<br />
E SEGURANÇA DO TRABALHOR.<br />
2.1 O que é nanotecnologia. 5<br />
2.1.1 Uma nova “velha” classe de novos materiais: os nanomateriais. 5<br />
2.1.2 Síntese de nanomateriais: processos “top-down” e “bottom-up”. 10<br />
2.1.3 Nano compostos de carbono: nanotubos e nanofiras de carbono. 12<br />
2.2 Os riscos da nanotecnologia no ambiente de trabalho: processos complexos e<br />
14<br />
informações incompletas.<br />
2,3 Riscos potenciais da exposição do trabalhador às nanopartículas e aos<br />
18<br />
materiais nanoestrutura<strong>dos</strong>.<br />
a) Mecanismos de transporte de materiais particula<strong>dos</strong> e nanoparticula<strong>dos</strong>. 21<br />
b) Interação das nanopartículas com os sistemas biológicos. 26<br />
c) Riscos durante o processo de armazenamento e manuseio <strong>dos</strong> nanomateriais. 34<br />
c1) Risco de incêndio e explosão. 36<br />
d) Adequação <strong>dos</strong> equipamentos de proteção individual (luvas, roupas protetoras,<br />
37<br />
respiradores, etc.).<br />
d1) Respiradores e filtros de material particulado. 38
xviii<br />
3 ESTUDO DE CASO: COMPÓSITOS REFRATÁRIOS DE MATRIZ<br />
41<br />
CERÂMICA, COM ADIÇÕES DE NANOMATERIAIS.<br />
3.1 Produção de compósitos refratários de matriz cerâmica. 42<br />
3.2 Aditivos nanométricos com potencial de uso para a produção de compósitos<br />
44<br />
refratários de matriz cerâmica.<br />
3.2.1 Aditivos metálicos (semi-metais) nanométricos. 44<br />
3.2.2 Aditivos não metálicos nanométricos. 49<br />
3.2.3 Sistemas ligantes à base de água, polimérico ou à base de piche. 51<br />
4 ANÁLISE DAS POTENCIALIDADES DE RISCO À SAÚDE E A<br />
53<br />
SEGURANÇA OCUPACIONAL: PROPOSTAS PARA MEDIDAS DE<br />
CONTROLE OU AÇÕES MITIGADORAS.<br />
5 COMENTÁRIOS & CONCLUSÕES. 58<br />
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 60-70
1<br />
1 - INTRODUÇÃO.<br />
Em nosso cotidiano estamos envoltos por uma vasta gama de compostos químicos, sejam eles<br />
naturais ou basea<strong>dos</strong> em moléculas sintetizadas pelo Homem. As substâncias químicas puras ou<br />
combinadas sempre estiveram presentes em to<strong>dos</strong> os lugares, porém, a partir da revolução<br />
industrial ocorrida entre o final do século XVIII e início do século XIX, intensificou-se o<br />
contato do trabalhador com novas substâncias e compostos químicos diversos, cada vez mais<br />
puros, complexos e com diferentes funções. O advento da química orgânica e sua quase<br />
infinidade de compostos mudaram completamente a indústria no século XX, onde as<br />
combinações entre os átomos produziram novos materiais que levaram o Homem à Lua, às<br />
profundezas do mar, criaram novas drogas, remédios ou armas químicas.<br />
Em 29 de dezembro de 1959, em seu discurso na reunião anual da Sociedade Americana de<br />
Física, Richard Feynman [001] apontou para o mundo as vastas oportunidades presentes nos<br />
materiais, quando os mesmos possuem dimensões próximas do nível atômico, nescendo assim a<br />
nanotecnologia (*). Desde então, novas descobertas e novos materiais com propriedades<br />
singulares têm sido sintetiza<strong>dos</strong> e processa<strong>dos</strong> em escalas de dimensão cada vez menores e em<br />
quantidades cada vez maiores, colocando o trabalhador em contato com materiais de grau de<br />
pureza, propriedades, comportamentos físico-químicos e com interações/atividades biológicas<br />
ainda não completamente conhecidas ou mesmo estudadas. Neste ponto, este estudo visa avaliar<br />
alguns <strong>dos</strong> riscos à da saúde e segurança do trabalhador, um <strong>dos</strong> primeiros a ter contato com os<br />
nanomateriais sintetiza<strong>dos</strong>, manusea<strong>dos</strong> e incorpora<strong>dos</strong> em novos produtos e em quantidade e<br />
volumes mais expressivos. O foco deste trabalho será a avaliação e a análise <strong>dos</strong> possíveis<br />
<strong>impactos</strong> à saúde ocupacional e segurança do trabalhador nas etapas de manuseio,<br />
armazenamento, síntese, processamento, estabilização e incorporação de materiais<br />
nanoparticula<strong>dos</strong> em compósitos refratários de matriz cerâmica.<br />
(*) Alguns nanomateriais já foram produzi<strong>dos</strong> há mais de 2.400 anos, como em processos artesanais para a<br />
produção de vidros colori<strong>dos</strong>. Porém, do ponto de vista científico, o marco da nanotecnologia pode ser<br />
temporalmente definido pelo célebre discurso de Richard Feynman: “There’s plenty of room at the bottom”.
2<br />
1.1 - O trabalho e as doenças ocupacionais.<br />
As primeiras correlações entre trabalho e o aparecimento de doenças ocupacionais (*) foram<br />
observadas pelo médico italiano Bernardini Ramazzini, considerado o pai da medicina do<br />
trabalho. Em seu livro intitulado: “As Doenças <strong>dos</strong> Trabalhadores – De Morbis Artificum<br />
Diatriba” - publicado em 1700, relacionou as típicas doenças ocupacionais com as atividades de<br />
dezenas de ofícios da época [002].<br />
Figura 1 – Pintura de Bernardini Ramazzini e cópia da contra-capa de sua principal obra: “De<br />
Morbis Artificum Diatriba”, Modena/Itália publicada em 1700. Fonte: referência [003].<br />
Após mais de 300 anos da publicação de seu livro, o tema de sua obra ainda é atual. No Brasil,<br />
da<strong>dos</strong> do Ministério da Previdência Social [004] indicaram que, no ano de 2006, ocorreram<br />
503.890 acidentes e doenças do trabalho, entre os segura<strong>dos</strong> do sistema nacional de previdência<br />
social (excluindo desta estatística os trabalhadores autônomos e os emprega<strong>dos</strong> domésticos).<br />
Deste universo, 26.645 registros foram de doenças relacionadas ao trabalho.<br />
(*) Em sua obra: “DE RE METALLICA”, publicada no século XIV (ano de 1556), Georgius Agricola já enfatizava<br />
aspectos de saúde e segurança ocupacional em operações de mineração e metalurgia, nesta obra o enfoque era<br />
voltado para a condução das operações unitárias envolvidas na extração mineral e nas etapas de transformação<br />
metalúrgica da obtenção de metais e ligas. Fonte: referência [069].
3<br />
1.2 - Substâncias, reagentes químicos e novos materiais: dinamismo e os novos riscos à<br />
saúde ocupacional.<br />
Para se ter uma idéia do dinamismo e do problema relacionado aos riscos ocupacionais da<br />
exposição do trabalhador às substâncias e compostos químicos, há registrado no banco de da<strong>dos</strong><br />
Chemical Abstract Service – CAS, uma divisão da Americam Chemical Society - ACS,<br />
36.660.377 compostos orgânicos e inorgânicos, <strong>dos</strong> quais 21.867.815 são compostos químicos<br />
disponíveis comercialmente [005]. Enquanto o guia de valores de exposição ocupacional<br />
publicado em 2008, compilado pela American Conference of Industrial Hygienists – ACGIH,<br />
apresenta 1.812 substâncias [006] ou ainda apenas 147 substâncias presentes na norma<br />
regulamentadora número 15 – NR15, anexo 11 (*),(**) [007].<br />
1.3 - Objetivos e justificativa.<br />
O objetivo deste trabalho é avaliar e analisar os possíveis <strong>impactos</strong> à saúde ocupacional e<br />
segurança do trabalhador, no manuseio, síntese e incorporação de nanomateriais em compósitos<br />
refratários de matriz cerâmica, de forma a previnir, minimizar, mitigar e, principalmente,<br />
eliminar possíveis efeitos negativos do contato do trabalhador com estas novas substâncias e<br />
compostos de dimensões nanométricas, que por suas características únicas de reatividade, área<br />
superficial, diminuto tamanho e comportamento em meios fluí<strong>dos</strong>, apresentam propriedades,<br />
funcionalidades e riscos ainda não completamente conheci<strong>dos</strong>.<br />
(*) Os anexos 11 e 12 da NR15 (Lei 3.214/78) apresentam outros compostos, substâncias químicas e espécies<br />
minerais específicas ou não, como os asbestos (crisotila e anfibólios), sílica livre cristalizada (quartzo, cristobalita e<br />
tridimita), manganês e seus compostos, arsênio, carvão, cromo, fósforo, cádmio, benzeno, hidrocarbonetos e outros<br />
compostos de carbono, silicatos, 4 substâncias cancerígenas, além de outras 15 substâncias diversas.<br />
(**) A Organização Internacional do Trabalho - OIT, disponibiliza em seu site uma relação de vários países e seus<br />
limites de exposição adota<strong>dos</strong> para compostos e substâncias químicas, informação disponível em:<br />
http://www.ilo.org/public/english/protection/safework/cis/products/explim.htm#bra, acesso em: 03/08/2008.
4<br />
2 - NANOTECNOLOGIA E OS NOVOS DESAFIOS E IMPACTOS À SAÚDE E<br />
SEGURANÇA DO TRABALHOR.<br />
O avanço da tecnologia na direção do universo nanométrico tem aberto uma série de<br />
oportunidades em diferentes campos da ciência e da tecnologia, como novas drogas, sistema de<br />
aplicação de medicamentos “drug delivery”, terapias medicinais, o desenvolvimento de teci<strong>dos</strong><br />
celulares sintéticos, a miniaturização de circuitos e dispositivos eletro-eletrônicos e eletromecânicos<br />
(MENS/NEMS), desenvolvimento de novos materiais e produtos com características,<br />
propriedades e funcionalidades específicas, sensores, novos processos catalíticos, novas fontes<br />
de armazenamento e produção de energia, chegando à fronteira da interação e integração de<br />
dispositivos nanotecnológicos, organismos vivos e sistemas de informação [008].<br />
Todas estas novas tecnologias e oportunidades no campo da ciência e tecnologia trazem<br />
implicações ambientais, éticas, sociais e jurídicas, colocando o trabalhador como agente de<br />
transformação, manipulação e desenvolvimento de novos materiais e produtos, seja nos centros<br />
de pesquisa e desenvolvimento, nas fábricas, nos institutos tecnológicos ou nas universidades e,<br />
secundariamente, porém não menos importante, à população em geral na forma de<br />
consumidores ativos ou passivos de produtos nanotecnológicos.<br />
O conhecimento adquirido e acumulado por séculos de pesquisas e estu<strong>dos</strong> no campo da<br />
medicina do trabalho é suficiente para afirmar duas coisas com relação à interação do<br />
trabalhador com materiais nanométricos: (i) nanopartículas são potencialmente agentes nocivos<br />
à saúde humana e, (ii) muito trabalho, estudo e pesquisa ainda são necessários para se definir<br />
com apurado grau de certeza acerca da toxicidade e <strong>dos</strong> efeitos de longo prazo em razão da<br />
exposição <strong>dos</strong> trabalhadores a uma infinidade de nanomateriais e nanoestruturas que têm sido<br />
descobertas diariamente. Neste ponto, o princípio da precaução no manuseio, síntese e<br />
incorporação de nanomateriais em novos produtos e dispositivos deve sempre ser avaliado e
5<br />
seriamente ponderado de forma garantir a saúde do trabalhador no sentido amplo em conjunto<br />
com o desenvolvimento tecnológico.<br />
2.1 - O que é nanotecnologia.<br />
A definição de nanotecnologia é baseada no desenvolvimento de sistemas e processos que<br />
utilizam materiais com dimensões nanométricas (1 nm = 10 -9 m), mais especificamente, que<br />
utilizam nanomateriais. Conforme definição das normas British Standarts Institution (BSI)<br />
número BSI-PAS 71:2005 e ASTM E2456-06 [009,010], os materiais nanométricos são aqueles<br />
que possuem, pelo menos 1 dimensão inferior a 100 nanômetros (100 nm).<br />
2.1.1 - Uma nova “velha” classe de novos materiais: os nanomateriais.<br />
A utilização de nanomateriais não é um fenômeno novo, de fato o emprego de nanoestruturas<br />
vem do tempo da alquimia, através da obtenção e utilização de ouro e metais precisos coloidais<br />
para modificação da cor de vidros (‘ruby glass’ e ‘stained glass’) utiliza<strong>dos</strong> em cálices e, em<br />
vitrais de catedrais medievais.<br />
Figura 2 – Cálice de Licurgo (Lycurgus cup) IV aC, onde a transmissão e a refração da luz<br />
interagindo com partículas nanométricas, dispersas na matriz vítrea, produz mudanças de<br />
coloração. Fonte: referências [011,012].
6<br />
O termo nanotecnologia, já é mais novo, foi primeiramente cunhado pelo pesquisador japonês<br />
Norio Taniguchi em 1974. A publicação do livro: “Engines of Creation - The Coming Era of<br />
Nanotechnology” por A. Drexler [013], a descoberta da nova espécie alotrópica do carbono<br />
conhecida hoje como fulerenos por Kroto, Smalley e R. Curl e, finalmente a invenção <strong>dos</strong><br />
microscópicos de força atômica e tunelamento [014,015] tornaram possível a visualização e a<br />
manipulação de estruturas em nível atômico, impulsionando a pesquisa pura e aplicada com<br />
nanomateriais.<br />
Figura 3 - Vista externa e interna <strong>dos</strong> vitrais da Catedral de Carlisle/UK, fundada em 1122 (dC).<br />
A coloração vermelha <strong>dos</strong> vitrais é decorrente da adição de nanopartículas de ouro, prata e cobre<br />
ao vidro. Fonte: referência [016].<br />
O ponto principal da nanotecnlogia baseia-se nas novas propriedades observadas nos materiais<br />
quando suas dimensões são reduzidas em níveis nanométricos, evidenciando assim, novas<br />
funcionalidades e tornando os nanomateriais compostos com propriedades distintas quando<br />
avalia<strong>dos</strong> e compara<strong>dos</strong> em diferentes escalas de dimensão.
7<br />
Do ponto de vista termodinâmico a tensão superficial, no universo nanométrico, não é mais<br />
desprezível e, juntamente com as forças de Van der Walls, passam a ter uma importância mais<br />
acentuada com a diminuição da dimensão das partículas (“clusters”). A equação termodinâmica<br />
de energia interna: U f(S,V,N) como uma função da entropia, volume e número de moles, pode<br />
então ser descrita da seguinte forma:<br />
dU=TdS - PdV + μdN ou ………………………………………..… Equação (1)<br />
U=TS - PV + μN, adicionando-se o termo da energia superficial, temos: ....... Equação (2)<br />
U=TS - PV+ μN + γA, onde: .................................................................. Equação (3)<br />
Onde:<br />
U – Energia interna;<br />
T – Temperatura;<br />
S – Entropia;<br />
P – Pressão;<br />
V – Volume;<br />
μ – Potencial químico;<br />
N – Número de moles;<br />
γ – Tensão superficial;<br />
A – Área superficial.<br />
(*) A energia de ruptura de ligação em um único cristal é aproximadamente: γ ~1200 erg.cm -2
8<br />
A figura número 4 apresenta de forma esquemática a representação de partículas nanométricas e<br />
a relação entre a quantidade de átomos superficiais e a quantidade de átomos internos.<br />
Figura 4 – Representação espacial das partículas (“clusters”) e a relação entre o número de<br />
átomos superficiais e o número total de átomos. Fonte: adaptado da referência [017].<br />
A diminuição <strong>dos</strong> tamanhos das partículas modifica várias propriedades óticas, magnéticas,<br />
físico-químicas, biológicas, etc. <strong>dos</strong> nanomateriais. Um exemplo clássico desta mudança de<br />
comportamento das propriedades da matéria no nível nanométrico é a diminuição da<br />
temperatura de fusão (<strong>dos</strong> elementos químicos e seus compostos). A figura 5 apresenta o gráfico<br />
da variação da temperatura de fusão do ouro metálico em função do tamanho de suas partículas.
9<br />
Figura 5 – Variação da temperatura de fusão ( o C) do metal ouro, em função da diminuição do<br />
tamanho de suas partículas.Fonte: adaptado da referência [018].<br />
A tabela número 1 apresenta algumas das mudanças do comportamento e de propriedades de<br />
uma série de materiais, quando suas dimensões são reduzidas ao nível nanométrico.<br />
Tabela 1 – Efeitos gerais da diminuição do tamanho das partículas em diferentes materiais,<br />
substâncias e elementos químicos [019].<br />
Quanto menor é a dimensão do tamanho<br />
Efeito<br />
da partícula de:<br />
Platina em um substrato de alumina<br />
Negro de fumo em uma matriz de borracha<br />
Maior é a atividade catalítica.<br />
Maior é o efeito do reforço estrutural sobre as<br />
propriedades mecânica (“reinforcement”).<br />
Cerâmicas de óxido de cério (CeO 2 )<br />
Metais (Cu, Co, Ni, Fe) e ligas de Cobre<br />
Maior é a condutividade elétrica.<br />
Menor é a condutividade elétrica.
10<br />
Hematita (Fe 2 O 3 ) Aumenta, depois diminui a coercividade<br />
magnética e, finalmente conduzindo a um<br />
comportamento de super-paramagnetísmo.<br />
Metais e ligas<br />
Maior é a dureza e resistência.<br />
Cerâmicas Maior é a dutilidade, dureza e<br />
conformabilidade.<br />
Cerâmicas de óxido de titânio (TiO 2 )<br />
Menor é a temperatura de sinterização e a<br />
temperatura de formação de super-plasticidade.<br />
Silício<br />
Maior é a visualização do espectro ótico <strong>dos</strong><br />
pontos quânticos (“quantum dots”), pelo<br />
confinamento quântico do silício.<br />
Si, GaAs, ZnS:Mn 2+<br />
Maior é a luminescência <strong>dos</strong> semi-condutores.<br />
2.1.2 - Síntese de nanomateriais: processos “top-down” & “bottom-up”.<br />
Existem inúmeros processos e méto<strong>dos</strong> de produção de materiais nanoparticula<strong>dos</strong>, porém,<br />
to<strong>dos</strong> eles podem ser dividi<strong>dos</strong> em duas classes distintas. São elas: os méto<strong>dos</strong> “top down” ou<br />
méto<strong>dos</strong> de cima para baixo, onde estruturas maiores são diminuídas continuamente de<br />
tamanho, até chegar a dimensões nanométricas. Neste tipo de abordagem as técnicas clássicas<br />
de cominuição como a moagem ou a micronização têm sido continuamente aperfeiçoadas de<br />
acordo com a característica de cada material e aplicação desejada (dureza, energia superficial,<br />
reatividade, estrutura e hábito cristalino, etc.). A figura 6 apresenta as várias possibilidades de<br />
transferência de energia durante o processo de moagem.
11<br />
Energia de<br />
moagem<br />
Material (sob<br />
efeito da<br />
cominuição)<br />
Moinho,<br />
corpos<br />
moedores e<br />
efeitos entre<br />
as partículas<br />
- Rearranjamentos<br />
cristalinos;<br />
- Energia superficial;<br />
- Deformação elástica;<br />
- Deformação plástica;<br />
- Fricção;<br />
- Energia cinética;<br />
- Efeitos elétricos;<br />
- Ondas acústicas<br />
(som);<br />
Calor<br />
Figura 6 – Os principais fenômenos de dissipação e consumo de energia durante a cominuição<br />
de materiais (moagem). Fonte: referência [020].<br />
Também pertencem a este grupo de processamento as rotas de atomização, onde partículas<br />
maiores são fundidas formando um líquido e posteriormente é atomizado (aplicado ao<br />
processamento de alguns metais e ligas) [021]. Porém, o controle, a eficiência e a obtenção de<br />
partículas abaixo de 1 μm de diâmetro em processos unitários de cominuição ainda é um desafio<br />
tecnológico, especialmente para a produção em larga escala e de baixo custo. A figura 7<br />
apresenta de forma esquemática a evolução e a faixa crítica de tamanho das partículas nos<br />
processamentos de materiais particula<strong>dos</strong> pelos processos “top-down” e “bottom-up” ao longo<br />
do tempo.<br />
Complicado<br />
Refinamento<br />
Figura 7 – Evolução e tendência da produção<br />
de nanomateriais usando abordagens de<br />
síntese via méto<strong>dos</strong> “top-down” e “bottomup”.<br />
Fonte: referência [022].
12<br />
Os méto<strong>dos</strong> “bottom-up” utilizam-se de vários processos químicos, físicos e conjuga<strong>dos</strong><br />
permitindo a produção de materiais nanoparticula<strong>dos</strong>. A grande maioria destes méto<strong>dos</strong> foram<br />
desenvolvi<strong>dos</strong> ou modifica<strong>dos</strong> tendo como base a química coloidal, eletroquímica (clássica e em<br />
sais fundi<strong>dos</strong>) e reações de síntese via combustão e suas variantes no estado sólido, líquido,<br />
gasoso ou assistidas com a utilização de plasma. Entre estes méto<strong>dos</strong> podemos citar: Sol-gel,<br />
CVD (Chemical Vapour Deposition), SHS (High Temperature Self Propagation Synthesis),<br />
combustão, decomposição térmica, pirólise via spray, PVD (Phisical Vapour Deposition),<br />
méto<strong>dos</strong> à laser, plasma ou arco voltaico, método reverso de microemulsão/micelas, síntese via<br />
úmida em baixa temperaturas, síntese química de precursores cerâmicos acopla<strong>dos</strong> de polímeros<br />
com técnicas de processamento físico, atomização eletrodinâmica, “eletrospinning”, entre<br />
muitos outros [023,024,025].<br />
2.1.3 - Nano-compostos de carbono: nanotubos e nanofibras de carbono e suas variantes.<br />
Os compostos a base de carbono podem ser produzi<strong>dos</strong> por uma grande variedade de méto<strong>dos</strong><br />
de síntese de acordo com a estrutura ou morfologia desejada. Entre os compostos nanométricis<br />
sintéticos de carbono mais importantes, do ponto de vista tecnológico e industrial, temos os<br />
negros de fumo, as nano-fibras, os nano-tubos, as nano-grafitas e os compostos de carbono<br />
amorfo, vítreo ou semi-cristalino. Porém, o carbono pode ser ainda sintetizado em suas<br />
diferentes formas alotrópicas e morfológicas, englobando compostos como os fulerenos e os<br />
instáveis “carbon-onions”. A figura número 8 apresenta as diversas formas alotrópicas do<br />
carbono obtidas a partir de diferentes hibridizações e suas estruturas<br />
cristalográficas/morfológicas [026, 045].
13<br />
Nanotubos e<br />
nanofibras e fibras<br />
de carbono<br />
SWCNT<br />
DWCNT<br />
(…)<br />
MWCNT<br />
Fibras de carbono<br />
(“spinning” )<br />
(Glassy Carbon Model) - From: Jenkins G. M.<br />
and Kawamura K. - 1976)<br />
Amorfo / vítreo<br />
Esturutras<br />
do<br />
Carbono<br />
Lonsdaleite<br />
Diamante<br />
From: http://webmineral.com<br />
From: http://www.utsi.edu/research/carbonfiber<br />
/UTSI-CF.htm<br />
Fulerenos<br />
Grafeno<br />
From: http://www.nature.com<br />
From: http://www.musee.ensmp.fr<br />
Grafita<br />
C 60 , C 70 , C 540 , etc.<br />
From: http://www.cite-sciences.fr<br />
“Carbynes<br />
&<br />
Carbolite”<br />
R-[-C≡C-] n -R<br />
“Carbon onions” &<br />
cones<br />
From:<br />
http://news.bbc.co.uk/science<br />
From:<br />
http://www.staff.uni-mainz.de/banhart/c-nanostructures/onions.htm<br />
From:<br />
http://www.phy.mtu.edu/~jaszczak/graphite.html<br />
Figura 8 – As diversas formas alotrópicas do carbono e suas configurações espaciais e<br />
morfológicas (*).<br />
A atenção especial dada aos compostos de carbono é decorrente de suas propriedades termomecânica,<br />
elétricas, físico-químicas e amplo espectro de novas possíveis aplicações<br />
tecnológicas, cobrindo aplicações em biotecnologia, materiais estruturais, compósitos,<br />
engenharia de teci<strong>dos</strong>, eletrônica, armazenamento de energia, etc. Estes materiais e seus<br />
compósitos possuem propriedades bastante promissoras no desenvolvimento de novos<br />
compostos refratários de matriz cerâmica [027,028,029,074,100].<br />
(*) Os “carbynes” e o “carbolite”, são compostos de carbono de fórmula molecular: R-[-C≡C-] n -R, ainda pouco<br />
conheci<strong>dos</strong> e estuda<strong>dos</strong>; porém, como a nomenclatura e as traduções destes nomes ainda não estão completamente<br />
estabelecidas, deve pelo menos tomar o cuidado para não confundí-los com os carbenos (compostos neutros de<br />
carbono divalente não híbrido, ex: CH 2 ) ou com a marca comercial de fornos para altas temperaturas inglesa também<br />
conhecida como carbolite.
14<br />
2.2 - Os riscos da nanotecnologia no ambiente de trabalho: processos complexos e<br />
informações ainda incompletas.<br />
Do ponto de vista da saúde do trabalhador e <strong>dos</strong> indivíduos que têm contato com materiais<br />
nanoparticula<strong>dos</strong>, uma série de estu<strong>dos</strong> e maiores/melhores informações toxicológicas são<br />
necessárias para o entendimento das complexas relações entre as nanopartículas e os organismos<br />
vivos. O Homem convide há muito tempo com materiais nanoparticula<strong>dos</strong> na forma de<br />
aerodispersóis provenientes de processos naturais tais como queimadas ou erupções vulcânicas.<br />
Porém, nunca ocorreu na história, o contato <strong>dos</strong> seres humanos, com nanomateriais sintéticos de<br />
elevada pureza, concentração, complexidade ou funcionalização, tornando a síntese,<br />
manipulação, manuseio, estocagem, estabilização, incorporação e o uso <strong>dos</strong> nanomateriais em<br />
um assunto de extrema complexidade, ainda não completamente estudado em sua profundidade,<br />
tempo e multi-disciplinariedade necessária.<br />
Vários importantes pontos de vista podem ser analisa<strong>dos</strong> em uma discussão sobre nanociência e<br />
nanotecnologia, englobando temas como: riscos, benefícios, vantagens, desvantagens, ética,<br />
liberdade individual e coletiva, segurança do público, estratégia de desenvolvimento industrial e<br />
tecnológico nacional, marcos regulatórios, educação, patentes, engajamento público ou acesso a<br />
informações livres e completas, dentre de muito outros. Neste estudo, porém, serão foca<strong>dos</strong><br />
principalmente os aspectos relativos à saúde e segurança ocupacional do trabalhador e suas<br />
interfaces mais diretas com os nanomateriais no ambiente de trabalho. Sendo assim, uma série<br />
de questões devem ser formuladas, analisadas e avaliadas pela indústria visando a garantia de<br />
condições de segurança para o trabalhador. Entre elas, podemos destacar:<br />
1) Há a necessidade de utilização de uma determinada forma ou nano-estrutura no<br />
desenvolvimento de novos produtos
15<br />
2) Os riscos envolvi<strong>dos</strong> no manuseio, síntese, estabilização e incoporação <strong>dos</strong> nanomateriais<br />
são conheci<strong>dos</strong> e podem ser controla<strong>dos</strong><br />
3) Há capacitação técnica e de pessoal para garantir o desenvolvimento seguro das atividades<br />
de armazenamente, manuseio, síntese, estabilização e incoporação <strong>dos</strong> nanomateriais<br />
4) As práticas de segurança e saúde ocupacionais são as melhores disponíveis<br />
5) Há quantidade e qualidade de informações suficientes para uma análise ergonômica das<br />
atividades que expõem os trabalhadores (diretos e indiretos) ao contato com nanomateriais<br />
6) Há facilidades, equipamentos e instrumentos adequa<strong>dos</strong> para o manuseio, síntese,<br />
estabilização, incorporação, caracterização e avaliação do ambiente de trabalho e <strong>dos</strong><br />
trabalhadores que têm contato com nanomateriais<br />
7) Há procedimentos adequa<strong>dos</strong> (atualiza<strong>dos</strong>, discuti<strong>dos</strong>, avalia<strong>dos</strong>, implementa<strong>dos</strong>,<br />
entendi<strong>dos</strong> e pratica<strong>dos</strong>) para o exercício das atividades laborais envolvendo a manipulação<br />
e o contato com os nanomateriais<br />
8) O trabalhador está treinado, capacitado e informado sobre os riscos e cuida<strong>dos</strong> necessários<br />
para o manuseio correto e seguro <strong>dos</strong> nanomateriais<br />
9) Foram avalia<strong>dos</strong> os sistemas segurança/proteção ocupacional de forma hierárquica<br />
englobando análises para:<br />
- 9.1) Eliminar ou substituir os materiais nano-particula<strong>dos</strong> por similares de menor risco à saúde<br />
ocupacional<br />
- 9.2) Modificar os processos de forma a eliminar ou reduzir ou mitigar a exposição do<br />
trabalhador<br />
- 9.3) Adotar um controle de engenharia visando a completa captura, contenção e eliminação do<br />
material contaminante contendo nanopartículas no ambiente de trabalho<br />
- 9.4) Adotar procedimentos administrativos para o controle da exposição laboral do trabalhor<br />
ao ambiente contendo materiais nanoparticula<strong>dos</strong>
16<br />
- 9.5) Adoção de equipamentos de proteção individual específicos, certifica<strong>dos</strong> e efetivos em<br />
trabalhadores devidamente treina<strong>dos</strong> e capacita<strong>dos</strong> em seu uso correto<br />
- 9.6) Garantir a proteção da saúde levando-se em conta os efeitos químicos conjuga<strong>dos</strong> <strong>dos</strong><br />
diferentes nanomateriais manusea<strong>dos</strong>;<br />
10) Os sistemas de segurança adota<strong>dos</strong> são eficazes e possuem eficiência comprovada em<br />
ambientes contendo nanomateriais confina<strong>dos</strong> ou dispersos<br />
11) Foram e são continuamente realizadas e utilizadas metodologias de análises sistêmicas e<br />
sistemáticas sobre os possíveis riscos das etapas de manuseio, armazenamento,<br />
incorporação, estabilização, incorporação e produção de novos produtos contendo<br />
nanomateriais<br />
12) A análise de rescos envolveu os vários setores e suas interfaces ao longo da cadeia produtiva<br />
e, se possível, de todo o ciclo de vida do produto contendo nanomateriais<br />
13) Foram adota<strong>dos</strong> os princípios da precaução, similaridade e da ética em todo o ciclo de<br />
produção de forma a garantir a segurança do trabalhador, da sociedade e partes interessadas<br />
14) Os processos e procedimentos atuais para avaliação da toxicidade <strong>dos</strong> materiais<br />
nanoestrutura<strong>dos</strong> sobre os organismos e seres humanos são suficientemente adequa<strong>dos</strong> e<br />
confiáveis E, em que grau de incerteza<br />
15) Quais são os conhecimentos necessários sobre as interações, em nível nanométrico e<br />
molecular, entre as diversas formas e tipos de nanomateriais e seus efeitos toxicológicos no<br />
curto, médio e longo prazo<br />
16) O que fazer com os resíduos gera<strong>dos</strong> (nanomateriais isola<strong>dos</strong> ou incorpora<strong>dos</strong>) e qual é a<br />
melhor forma de reciclá-los ou descartá-los<br />
17) Como e, em até que ponto pode-se agrupar os nanomateriais com pequenas diferenças de<br />
composição química, morfologia e atividade catalítica, especialmente no que se refere à<br />
toxicologia ou às interações ambientais
17<br />
A medida em que a nanotecnologia avança, toda a sociedade passa a se envolver mais<br />
diretamente com este assunto, seja diretamente ou indiretamente, especialmente à medida em<br />
que novos produtos contendo materiais nanoestrutura<strong>dos</strong> chegam ao mercado consumidor.<br />
Atualmente, a legislação que trata das regras de segurança, normalização, manuseio, transporte,<br />
estocagem, utilização e as informações ao público em geral ainda é genérica, não obordando o<br />
tema de forma específica (*),(**). Na maioria das vezes, os produtos ou mesmo os materiais<br />
nanoestrutura<strong>dos</strong> são descritos como seus equivalentes microestrutura<strong>dos</strong>, não havendo ainda<br />
nenhuma descrição mais detalhada sobre os potenciais riscos à saúde ou mesmo informações<br />
básicas sobre seu uso/manuseio seguro [030].<br />
No Brasil, esforços têm sido feitos, visando aumentar o diálogo entre os diversos setores da<br />
sociedade na busca de maior transparência e, especialmente na disseminação de informações<br />
adequadas e na promoção de debates entre o público e os setores mais organiza<strong>dos</strong> da sociedade<br />
(sindicatos, universidades, indústrias e o poder público) [031].<br />
De fato, as questões e os aspectos relaciona<strong>dos</strong> com exposição do trabalhador às nanopartículas<br />
e materiais nanoestrutura<strong>dos</strong> é apenas uma pequena parte de um assunto complexo e muito<br />
extenso que deve ser estudado, avaliado e debatido por to<strong>dos</strong> os setores envolvi<strong>dos</strong> (*). A figura<br />
número 9 apresenta as possíveis rotas de exposição às nanopartículas baseadas em aplicações<br />
atuais e potenciais da nanotecnologia.<br />
(*) Maiores informações sobre o debate atual deste tema, questões sociais, meio-ambiente, segurança e saúde<br />
ocupacional, legislação e engajamento público das questões envolvendo a nanotecnologia podem ser obtidas em<br />
vários sites na web indica<strong>dos</strong> nas referências bibliográficas [032 a 042,046,047,051].<br />
(**) O BSI (British Standards Institution), disponibiliza sem custo para consulta e download, uma série de normas<br />
sobre assuntos liga<strong>dos</strong> à nanotechnologia, incluido o manueio seguro e a disposição de nanomateriais [043,044].
18<br />
Figura 9 – Algumas das possibilidades de rotas de exposição do trabalhador e da sociedade<br />
(consumidores) às nanopartículas e aos nanotubos de carbono, tendo como base as possíveis e<br />
atuais aplicações da nanotecnologia. Fonte: referência [048].<br />
2.3 – Riscos potenciais da exposição do trabalhador às nanopartículas e materiais<br />
nanoestruturado.<br />
Os primeiros artigos sobre os potenciais riscos e efeitos deletérios, sobre a saúde do trabalhador<br />
e <strong>dos</strong> seres vivos em geral, decorrente da possível interação de materiais nanoparticula<strong>dos</strong> e<br />
nanopartículas com organismos vivos, apareceram no início do século XXI. As suas<br />
repercussões, juntamente com a participação mais ativa de organizações não governamentais<br />
(ONG’s), do posicionamento da academia, do aumento do debate a da expansão do número de<br />
publicações de artigos sobre estes potenciais riscos da nanotecnologia, em periódicos<br />
internacionalmente renoma<strong>dos</strong> com as revistas Science e Nature.<br />
(*) A análise do ciclo de vida (LCA - life cycle analysis) das nanopartículas e <strong>dos</strong> materiais nanoestrutura<strong>dos</strong> no<br />
meio-ambiente é um ponto importante para o entendimento do comportamento e das possíveis rotas de<br />
interações destas com os trabalhadores, população e organismos vivos. Algumas publicações técnicas sobre o<br />
assunto podem ser obtidas, nas referencias bibliográficas indicadas a seguir [049,050,051].
19<br />
Esta nova posura e engajamento, têm aumentado não só os recursos financeiros para o<br />
desenvolvimento de pesquisas no campo da nano-toxicologia, proteção, segurança e saúde<br />
ocupacional, mas também, têm mudado o posicionamento <strong>dos</strong> órgãos de governo e das agências<br />
de fomento à pesquisa sobre este importante tema [052 a 062].<br />
Alguns exemplos desta evolução são as publicações de manuais, relatórios, diretivas e até novas<br />
legislações e convenções por parte de orgãos e instituições como a OIT [063], Comissão<br />
Européia - CE [064] e a OECD [065].<br />
Uma série de estu<strong>dos</strong> e análises, sobre as principais e potenciais rotas de contaminação <strong>dos</strong><br />
trabalhadores e do ambiente de trabalho, têm sido propostos, em um esforço direcionado a evitar<br />
danos e doenças ocupacionais ou acidentes durante as etapas de síntese, manuseio,<br />
armazenamento e uso <strong>dos</strong> nanomateriais. A seguir são apresenta<strong>dos</strong> os principais mecanismos e<br />
as prováveis/hipotéticas rotas de contaminação e interações entre os seres humanos e as<br />
nanopartículas. A maioria <strong>dos</strong> estu<strong>dos</strong> indica que a contaminação através das vias respiratórias é<br />
a principal rota de entrada das nanopartículas no organismo, podendo também haver<br />
contaminação através da pela/mucosas/sistema ocular, ingestão ou injeção de nanopartículas,<br />
conforme indicado pela figura número 10.
20<br />
Meios de exposição<br />
Rotas de entrada<br />
Translocação e<br />
distribuição<br />
Meios de excereção<br />
Figura 10 – Biocinética do sistema nervoso periférico (*). Fonte: referência [070].<br />
Embora, muitas rotas e direções tenham sido demonstradas, outras ainda são hipotéticas e<br />
necessitam de maores investigações. As taxas de transfecção celulares são largamente<br />
desconhecidas, como ainda são a acumulação e a retenção de nanopartículas em órgãos, teci<strong>dos</strong><br />
e células e seus mecanismos subjacentes<br />
SIGLAS:<br />
(CNS – Sistema Nervoso Central);<br />
(GI tract – Trato Gastrointestinal);<br />
(PNS – Sistema Nervoso Periférico).<br />
(*) LEGENDA: Urine: urina; Breast milk: leite materno; Feces: fezes; Sweat/exfoliation: suor e exfoliação;<br />
Heart: coração; Kidney: Rim; Others sites (muscle, placenta): Outros locais: músculos, placenta; Bone narrow:<br />
medula óssea; Lynph: linfa; Blood (plateletes, monocytes, endothelial cells): plaquetas do sangue, monócitos,<br />
células endoteliais, Neurons: neurônios; Liver: fígado; Respiratory tract (nasal, tracheo-bronchial, aoveolar):<br />
trato respiratório: nasal, tráquio-bronquial e alveolar; Deposition: deposição; Injection: injeção; Inhalation:<br />
inalação; Ingestion: ingestão; Food/water/clothes: alimentos, água e vestimentas contaminadas; air: ar; Drug<br />
delivery: entrega controlada de fármacos no organismo; Confirmed routes: rotas confirmadas; Potential routes:<br />
rotas potenciais.
21<br />
a) Mecanismos de transporte de material particulado e nanoparticula<strong>dos</strong>.<br />
A principal característica das nanopartículas é seu diminuto tamanho e elevada energia<br />
superficial, isto faz com que as nanopartículas se comportem quase como um fluído, quando<br />
dispersas no ambiente. Desta forma, as nanopartículas podem facilmente ser absorvidas pelo<br />
trato respiratório <strong>dos</strong> indivíduos, atingindo profundamente seus alvéolos pulmonares. Porém,<br />
sua elevada energia superficial faz com que as nanopartículas possuam uma elevada tendência<br />
de aglomeração aumentando sua massa e/ou seu volume pela incorporação de outras<br />
nanopartículas. O comportamento aero/hidrodinâmico do aglomerado de nanopartículas<br />
dependerá tanto de sua distribuição de tamanho e de volume destes aglomera<strong>dos</strong> (grau de<br />
aglomeração), como também de sua estabilidade física, uma vez que os aglomera<strong>dos</strong> maiores<br />
podem também liberar ou agregar mais nanopartículas ao longo do tempo dependendo do<br />
balanço de forças eletrostáticas, mecânicas ou mesmo magnéticas.<br />
Figura 11 – Avaliação da dispersão de materiais particula<strong>dos</strong> (nanotubos de carbono) durante<br />
etapa de transferência e manuseio. Fonte: referência [071].
22<br />
Classicamente, os estu<strong>dos</strong> do comportamento <strong>dos</strong> materiais particula<strong>dos</strong> presentes em um fluido<br />
nas diversas disciplinas da engenharia de ventilação, da biologia e da medicina do trabalho,<br />
classificam os aerodipersóides (aerossol) de acordo com a fração de material respirável<br />
distribuído em diferentes classes de tamanho (PM X ), onde o valor do subscrito X indica o valor<br />
de corte em mícrons de cada limite de classe. Como exemplo o PM 0,1 indica que o limite de<br />
corte do particulado presente possui dimensão inferior a 0,1 μm ou 100 nm. As figuras números<br />
12 e 13 apresentam a deposição das partículas nas três principais regiões do sistema respiratório<br />
[066,070], já a tabela 2 apresenta a classificação física <strong>dos</strong> materiais particula<strong>dos</strong> em função de<br />
sua distribuição de tamanho [067 e 068].<br />
Fração de<br />
partículas<br />
depositadas<br />
(1 = 100%)<br />
Diâmetro da partícula (Dp, micrômetros).<br />
Figura 12 – Deposição das partículas nas principais regiões do trato respiratório humano em<br />
relação ao diâmetro das partículas. Fonte: referência [066].
23<br />
LEGENDA:<br />
- Nasal airway: via nasal;<br />
- Pharynx: faringe;<br />
- Larynx: laringe;<br />
- Trachea: traquéia;<br />
- Bronchi: brónquios;<br />
- Nonrespiratory bronchioles: Bronquíolos<br />
não respiratórios;<br />
- Respiratory bronchioles: broquíolos<br />
respiratórios;<br />
- Alveolar sacs: sacos alveolares;<br />
- Alveolar capillary bed: leito alveolar<br />
capilar;<br />
- Pulmonary veins: veias pulomonares;<br />
- Pulmonary arteries: artérias pulmonares;<br />
- Lymph nodes: linfonó<strong>dos</strong> (nódulos<br />
linfáticos).<br />
Figura 13 – Aparelho respiratório humano e seus principais constituintes<br />
funcionais/morfológicos. Fonte: referência [070].<br />
Tabela 2 – Classificação física <strong>dos</strong> materiais particula<strong>dos</strong>.<br />
Nomenclatura das<br />
partículas<br />
PM X (μm)<br />
Descrição<br />
Massa de material particulado presente em um<br />
Particulado inalável: PM metro cúbico (m 3 ) que passa através de filtro<br />
100<br />
seletivo de 50% de eficiência no corte de material<br />
particulado com diâmetro aerodiâmico (*) de 100<br />
μm. Partículas capazes de entrar pelo nariz e/ou<br />
boca, depositando-se em qualquer lugar do trato<br />
respiratório.
24<br />
Particulado torácico: PM 25 diâmetro aerodinâmico de 10 μm. Partículas<br />
Idem, porém para um material particulado com<br />
capazes de penetrar além da laringe, depositando-se<br />
em qualquer local dentro <strong>dos</strong> pulmões e na região<br />
onde ocorrem as trocas gasosas.<br />
Idem, porém para um material particulado com<br />
Particulado respirável:<br />
- Grosseiras<br />
PM 10<br />
diâmetro aerodinâmico de 4μm. Partículas capazes<br />
de penetrar na região alveolar.<br />
- Finas PM 2,5 diâmetro aerodinâmico de 2,5 μm.<br />
Idem, porém para um material particulado com<br />
- Ultrafinas PM 0,1 diâmero aerodinâmico de 0,1 μm ou 100 nm.<br />
Idem, porém para um material particulado com<br />
(*) Diâmetro que representa a dimensão de uma partícula imaginária de formato esférico com<br />
densidade unitária e que tem o mesmo comportamento aerodinâmico, isto é, mesma velocidade<br />
de sedimentação da partícula real, que possui formato e densidade própria.<br />
Deve-se ressaltar que no ambiente de trabalho os meios de contaminação pelas vias respiratórias<br />
(inalação) e absorção pela pele são respectivamente os dois principais fatores de risco de<br />
contaminação <strong>dos</strong> trabalhadores em contato com a síntese, manuseio, estocagem, stabilização,<br />
icorporação e o processamento de materiais contendo nanopartículas. A figura 14 apresenta os<br />
principais constituintes e morfologia típica do tecido e das células da pele, que funcionam como<br />
uma barreira primária de proteção contra a entrada de nanopartículas no organismo.
25<br />
LEGENDA:<br />
- Nerve fiber: fibra nervosa;<br />
- Blood and Lymph vessels: vasos sanguíneos e<br />
linfáticos;<br />
- Pacinian corpuscle: corpúsculo de Pacini;<br />
- Vein, artery: veia e artéria;<br />
- Sensory nerve ending for touch: terminações nervosas<br />
sensoriais do tato;<br />
- Dermis: derme;<br />
- Subcutaneous faty tissue (hypodermis): tercido subcutâneo<br />
adiposo (hipoderme);<br />
- Papilla of hear: bulbo capilar;<br />
- Hair follicle: folículo capilar;<br />
- Sebaceous (oil) gland: glândula sebácea;<br />
- Stratum germinativum: estrato germinativo;<br />
- Lymph nodes: linfonó<strong>dos</strong> (nódulos linfáticos);<br />
- Pigment layer: camada de pigmentação;<br />
- Langerhans/dendritic cells: células de Langerhans<br />
(células dendríticas);<br />
- Hair shaft: pelo;<br />
- Sweat pore: poro de suor;<br />
- Sweat gland: glandula sudorífica;<br />
- Dermal papilla: papila dermal.<br />
Figura 14 – A epiderme representa uma firme barreira contra a penetração de nanopartículas.(*)<br />
Fonte: referência [070].<br />
Quantitativamente a transfecção celular será conseqüentemente mínima ou inexistente sob<br />
condições normais, porém aumenta em áreas de teci<strong>dos</strong> mais flexíveis ou com danos (arranhões,<br />
escoriações, cortes ou fissuras). Uma vez rompida a barreira promovida pela derme, o sistema<br />
linfático apresenta a maior rota de transfecção celular facilitando a dispersão das nanopartículas<br />
através da contaminação de células dendíticas (epiderme) e macrófagos. Outro caminho<br />
potencial das nanopartículas inclui a densa rede do sistema circulatório e os nervos presentes na<br />
derme. Deve-se ressaltar que nanopartículas com sua superfície modificada com grupos<br />
biossulúveis/biocompatíveis (grupos –OH, grupos –COOH, áci<strong>dos</strong> graxos, lipossomas,<br />
proteínas, etc.), possuem comportamento distinto das nanopartículas sem superfície modificada<br />
no que se refere à biocinética <strong>dos</strong> processos de transfecção e interação celular ou mesmo<br />
molecular. Desta forma, o manuseio de nanoprtículas com superfície modificada deve respeitar
26<br />
procedimentos mais rigorosos e mais adequa<strong>dos</strong> quanto à proteção do trabalhador e escolha de<br />
sistemas de proteção coletiva e individual.<br />
Outra questão importante sobre o funcionamento da pele como barreira de proteção natural<br />
contra a contaminação por nanopartículas é que, sob certas circunstâncias, diferentes tipos de<br />
nanopartículas (compostos e/ou tamanho) podem penetrar a pele através <strong>dos</strong> orifícios foliculares<br />
ou pela matriz lipídica do estrato córneo [101,102,103]. A figura 15 apresenta os resulta<strong>dos</strong> de<br />
uma série de experiências empregando nanopartículas com tamanhos de 40, 750 e 1500 nm.<br />
Neste estudo, somente as partículas de 40 nm conseguiram penetar através da pele pelo folículo<br />
capilar atingindo o tecido em sua volta.<br />
Sumário das análise de penetração<br />
utilizando microscopia de<br />
varredura a laser e imagens de<br />
microscopia de fluorescência.<br />
(a,b) – Profunda penetração das<br />
nanopartículas de 40 nm, através<br />
do folículo capilar, com sinais de<br />
fluorescência nos teci<strong>dos</strong><br />
adjacentes;<br />
(c,d) – Nenhuma evidência de<br />
penetração das partículas de 750<br />
nm;<br />
(e,f) – Nenhuma evidência de<br />
penetração das partículas de 1500<br />
nm (1,5 micrômetros).<br />
Figura 15 – Avaliação da penetração, através do folículo capilar, de nanopartículas com<br />
direferntes tamanhos: (a,b) 40nm (0,1% sóli<strong>dos</strong>, 2.84 10 13 partículas/mL, n=6); (c,d) 750 nm<br />
(0,1% sóli<strong>dos</strong>, 1.08 10 10 partículas/mL); (e,f) 1.500 nm (0,1% sóli<strong>dos</strong>, 1,35 10 9 /mL). Fonte:<br />
adaptado da referência [103].
27<br />
b) Interação das nanopartículas com os sistemas biológicos.<br />
Após a contaminação do organismo pelas nanopartículas, uma série de interações e reações<br />
complexas e fatoriais, bio-fisico-químicas pode acontecer. Isto desencadeia um variado processo<br />
de defesa celular que muitas vezes é específico, dependendo do tipo de nanopartícula<br />
(composição química, distribuição de tamanho de partículas, morfologia, densidade,<br />
homogeneidade, tamanho médio, reatividade, mineralogia, estrutura cristalina, solubilidade,<br />
poder catalítico, modificação superficial, número de partículas, hidrofobicidade, potencial zeta,<br />
relação entre comprimento e espessura, biopersistência, etc.) e das células ou <strong>dos</strong> teci<strong>dos</strong><br />
atingi<strong>dos</strong> e seus mecanismos de defesa [072]. A figura número 16 mostra as várias e possíveis<br />
interações entre partículas de negro de fumo (exaustão de processos de combustão a diesel) e<br />
órgão e células humanas.<br />
LEGENDA:<br />
- Carbon black: negro de fumo;<br />
- Exposure: exposição;<br />
- Deposition: deposição;<br />
- Clearence: limpeza;<br />
- Particles: partícula;<br />
- Macrophage: macrófago;<br />
- Reactive oxygem species: espécies de oxigênio reativo;<br />
- Cytocines: citocinas;<br />
- Growth factor protease: fator de crescimento protease;<br />
- Inflamation: inflamação;<br />
- Cell injury: dano celular;<br />
- Cell proliferation: Proliferação celular;<br />
- Hyperplasie: hiperplasia;<br />
- Diesel exhaust: exautão à diesel<br />
- Organic chemicals: compostos orgânicos;<br />
- Activation: ativação;<br />
- DNA adducts: Parte de DNA ligado a agentes químicos<br />
indutores de câncer;<br />
- Mutations: mutações;<br />
- Initiated cell: célula inicializada;<br />
- preneoplastic lesion: lesão pré-neoplástica;<br />
- Malignant tumor: tumor maligno.<br />
Figura 16 – Seqüência de interações entre partículas finas (negro de fumo) e de material particulado<br />
gerado nos sitemas de exaustão de motores a diesel e as reações de defesa em nível celular em orgãos e<br />
teci<strong>dos</strong> lesiona<strong>dos</strong>. Fonte: referência [073].
28<br />
A combinação de partículas diminutas de elevada área superficial e sua habilidade de gerar<br />
espécies químicas contendo oxigênio reativo tem sido indicada como um <strong>dos</strong> principais fatores<br />
indutivos de danos pulmonares [077]. De uma forma genérica e hipotética, a interação entre as<br />
nanopartículas pode gerar processos inflamatórios através de perturbações do estresse oxidativo<br />
e/ou do decréscimo do cálcio citossólico. Estes processos são apresenta<strong>dos</strong> de forma<br />
esquemáticas nas figuras 17 e 18 apresentadas a seguir.<br />
LEGENDA:<br />
- Inflammation: inflamação;<br />
- Inflammatory mediators: mediadores<br />
inflamatórios;<br />
- Phagocytosis: fagocitose;<br />
- Signaling pathways: caminhos de sinalização<br />
- Increased cytosolic calcium and oxidative stress:<br />
aumento do cálcio citossólico e estresse oxidativo;<br />
- Particle surface causes oxidative stress: superfície<br />
da particula causa estresse oxidativo;<br />
- Particle releases transition metals: partícula libera<br />
metais de transição.<br />
Figura 17 – Interação celular hipotética de nanopartículas com o sistema biológico. Fonte:<br />
referência [070].<br />
No esq uema apresentado na figura 16 temos: o EGFR - fator receptor de crescimento dérmico;<br />
inflamação e estresse oxidativo pode ser mediado por diferentes caminhos: (a) A superfície da<br />
partícula causa stresse oxidativo resultando no incremento de cálcio intracelular e ativação de<br />
genes; (b) metais de transição libera<strong>dos</strong> das partículas resultam em stresse oxidativo,<br />
aumentando o nível de cálcio intracelular e ativação de genes; (c) receptores celulares<br />
superficiais são ativa<strong>dos</strong> por metais de transição libera<strong>dos</strong> pelas partículas, resultando em
29<br />
subseqüente ativação de genes ou (d) distribuição intracelular de nanopartículas na mitocôndria<br />
gerando stresse oxidativo.<br />
LEGENDA:<br />
- UV: radiação ultravioleta;<br />
- Electron/donor/acceotor active groups:<br />
grupos ativos de doadores/receptores de<br />
elétrons;<br />
- Fenton chemistry: química de radicais<br />
oxidantes basea<strong>dos</strong> no peróxido de<br />
hidrogênio dissociado em OH - e H + quando<br />
em contato com ferro (II);<br />
- Passivation: passivação;<br />
- Dissolution: dissolução;<br />
- ROS – Reactive oxygen species: espécies<br />
de oxigênio reativo.<br />
Figura 18 – Possíveis eecanismos pelos quais os nanomateriais interagem com os teci<strong>dos</strong><br />
biológicos. Fonte: referência [077].<br />
Na figura 18, exemplos ilustram a importância da composição química do material, estrutura<br />
eletrônica, espécies ligadas à superfície, coberturas superficiais (ativas ou passivas) e<br />
solubilidade incluindo a contribuição das espécies superficiais e coberturas e suas interações<br />
com outros fatores ambientais (por exemplo, a ativação por radiação ultravioleta).<br />
Outros tipos de problemas que podem ser causa<strong>dos</strong> pelas nanopartículas quando estas entram no<br />
sistema circulatório é a possibilidade de trombose e parada do sistema cardiovascular em função<br />
do bloqueio da passagem do fluxo sangüíneo pelas artérias e veias. A figura número 19<br />
apresenta de forma esquemática o fluxograma deste processo.
30<br />
LEGENDA:<br />
-PCNP: Nanopartículas presentes nos<br />
pulmões;<br />
- Blood-borne particles: Partículas<br />
disseminadas através da corrente sanguínea;<br />
- Endothelial activation: ativação endotelial;<br />
- Atherosclerotic plaque: placa<br />
arterioesclerótica;<br />
- Destabilisation: desestabilização;<br />
- Plaque rupture: ruptura da placa;<br />
- Systemic inflammation: inflamação<br />
sistêmica;<br />
- Lung inflammation: inflamação do pulmão;<br />
- Thrombosis: trombose;<br />
- Ischemia: isquemia<br />
- Cardiovascular death or hospitalisation:<br />
morte cardivascualr ou internação hospitalar.<br />
Figura 19 – Alguns <strong>dos</strong> possíveis mecanismos e caminhos para a ação de nanopartículas no<br />
sistema cardiovascular, dando ênfase especial aos problemas coronários arteriais. Fonte:<br />
referência [052,078].<br />
A habilidade das nanopartículas de acessarem a corrente sangüínea tem sido observada em<br />
estu<strong>dos</strong> utilizando animais. Nestes casos, as nanopartículas são administradas via inalação,<br />
entrando no sistema circulatório pelos pulmões. Uma vez no sistema circulatório, as<br />
nanopartículas podem interagir com o endotélio, ou produzir efeitos diretamente sobre as placas<br />
arterioescleróticas, inflamação local e desestabilização das placas coronária resultando na<br />
ruptura, trombose ou síndrome coronariana aguda. As partículas também podem interagir como<br />
fatores de coagulação promovendo trombose e acidentes cardiovasculares. Ainda hoje, estas<br />
observações não foram comprovadas em humanos, porém estes estu<strong>dos</strong> indicam que este<br />
mecanismo de interação e suas conseqüências são uma hipótese plausível pela similaridade<br />
entre os sistemas imunológicos <strong>dos</strong> mamíferos.
31<br />
Apesar <strong>dos</strong> vários estu<strong>dos</strong> e toda a controvérsia ainda existente sobre o assunto é unânime a<br />
afirmação de que as nanopartículas de mesma composição química quando avaliadas em termos<br />
de massa são mais tóxicas que as mesmas partículas quando estas apresentam elevado tamanho<br />
dimensional. Revisões técnicas sobre o assunto de nanotoxicidade podem ser obtidas nas<br />
seguintes referências indicadas a seguir [070,075,076], já a tabela número 3 apresenta um<br />
resumo <strong>dos</strong> principais efeitos experimentais de testes com nanopartículas e seus possíveis<br />
efeitos patofisiológicos.<br />
Tabela 3 – Efeitos das nanopartículas como base para a patofisiologia e toxicidade. Efeitos<br />
suporta<strong>dos</strong> por evidencias experimentais limitadas são marca<strong>dos</strong> com (*), enquanto que os<br />
efeitos suporta<strong>dos</strong> por limitada evidência clínica são marca<strong>dos</strong> com (**).<br />
Efeitos experimentais das<br />
Possíveis patofisiológicos resulta<strong>dos</strong><br />
nanopartículas<br />
Geração de espécies de oxigênio<br />
reativo - ROS (reactive oxygen<br />
Proteínas, DNA e dano às membranas (*), estresse<br />
oxidativo (**).<br />
species). (*)<br />
Stresse oxidativo. (*)<br />
Indução enzimática (fase II), inflamação (**), perturbação<br />
mitocondrial (**).<br />
Perturbação mitocondrial. (*) Dano superficial na camada da membrana celular (*);<br />
transição na permeabilidade de abertura <strong>dos</strong> poros (*);<br />
falha de energia (*); apopitose (*); aponecrose (*)<br />
citotoxicidade (*).<br />
Inflamação. (*)<br />
Infiltração <strong>dos</strong> teci<strong>dos</strong> com inflamação celular (**); fibrose<br />
(**); granulomas (**); aterogênese (**); expressão aguda<br />
de fases protéicas (ex: proteína reativa-C).
32<br />
Absorção através do sistema<br />
retículo-endotelial. (*)<br />
Seqüestro assintomático e armazenamento no fígado (*),<br />
baço, nódulos linfáticos (**); possível aumento e disfunção<br />
de órgãos.<br />
Desnaturalização e degradação<br />
Perda de atividade enzimática (*), auto-antigenecidade.<br />
de proteinas. (*)<br />
Absorção nuclear (celular). (*) Dano ao DNA, coleta de proteínas nucleares (*);<br />
autoantígenos.<br />
Absorção do tecido nervoso<br />
Danos ao cérebro e tecido nervoso periférico<br />
(neurônios). (*)<br />
Perturbação na função de<br />
fagocitose.<br />
Disfunção endotelial, efeitos na<br />
Inflamação crônica (**); fibrose (**); granulomas (**);<br />
interferência na eliminação de agentes infecciosos (**).<br />
Aterogênesis, tromboses(*); AVC(*); infarto do miocárdio.<br />
coagulação sangüuínea.<br />
Geração de neoantígenos,<br />
Autoimunização e efeitos adjuvantes.<br />
ruptura na tolerância imune.<br />
Alteração no ciclo de regulação<br />
celular.<br />
Dano ao DNA.<br />
Proliferação, remoção do ciclo celular e envelhecimento<br />
celular.<br />
Mutagênesis, metaplasia e carcinogênesis.<br />
Outro ponto importante que se deve destacar é que o desencadeamento de doenças e processos<br />
degenerativos celulares decorrentes da interação entre nanopartículas, ou mesmo agentes<br />
químicos em geral e materiais particula<strong>dos</strong> pode provocar uma série de problemas de saúde, tais<br />
como: elevação da mortalidade, hospitalização, aumento de sintomas respiratórios, diminuição<br />
da função respiratória, elevação da viscosidade do plasma, mudanças no rítmo e variabilidade<br />
cardíaca, inflamação pulmonar, câncer, reações alérgicas, etc. [079]. Está claro também que a
33<br />
susceptibilidade aos efeitos à saúde <strong>dos</strong> indivíduos quando em contato com material<br />
nanoparticulado não é o mesmo quando se compara um indivíduo com outro, havendo<br />
diferenças de respostas biológicas de indivíduo para indivíduo. Os fatores que determinam a<br />
susceptibilidade interindividual são extremamente complexos e incluem também os fatores<br />
ambientais (extrínsecos) e individuais como: idade, parâmetros de resposta farmacocinéticos e<br />
famacodinâmicos, doenças pré-existentes, nutrição, além de fatores genéticos. A figura 20<br />
apresenta os principais fatores de susceptibilidade decorrente da interação de partículas e a<br />
resposta cardivascular.<br />
LEGENDA:<br />
- Phenotypes: fenótipos;<br />
- Cardiopulmonary response: resposta cardiopulmonar;<br />
- Susceptibility factors: fatores de susceptibilidade;<br />
- Age: idade;<br />
- Socioeconomic status: posição sócio-econômica;<br />
- Genetic background: base genética;<br />
- Pre-existing disease: doença pré-existente;<br />
- Age: idade;<br />
- Elderly: maturidade (envelhecimento);<br />
- Education: educação;<br />
- Nutrition: nutrição;<br />
- Workplace: local de trabalho;<br />
- Inflammation: inflamação;<br />
- Coagulation: coagulação;<br />
- Antioxidant: antioxidante;<br />
- Innate immunity: imunidade inata;<br />
- Asthma: asma;<br />
- Diabetes: diabetes;<br />
- Atherosclerosis: arterioesclerose;<br />
- Arrhythmia: arritimia.<br />
Figura 20 – Fatores de susceptibilidade os quais podem influenciar a resposta cardiopulmonar à<br />
exposição de partículas. Fonte: referência [079].<br />
Deve-se atentar ainda que a pesquisa na área de nanotoxicidade ainda está incompleta, não<br />
sendo correto a extrapolação de resulta<strong>dos</strong> e avaliações de toxicidade, biocompatibilidade,<br />
ativação e desencadeamento de respostas do sistema imunológico obti<strong>dos</strong> em testes com
34<br />
partículas micro e sub-micrométricas com partículas nanométricas. Até mesmo partículas com<br />
dimensões próximas a 1 nm podem desencadear interações/reações diferentes quando<br />
comparadas com nanopartículas maiores (na faixa de 40 a 100 nm). O mais importante é utilizar<br />
o conhecimento prévio das diversas áreas da toxicologia, de modo a desenvolver estratégias<br />
baseadas no princípio da precaução, identificação <strong>dos</strong> riscos, comunicação e gestão da<br />
segurança e saúde ocupacional (análise de risco, adequação de projeto, identificaçãos <strong>dos</strong><br />
agentes, etc). As figuras 21 e 22 apresentam respectivamente, os cinco maiores desafios para o<br />
desenvovimento seguro da nanotecnologia e da estratégia de gestão da análise de decisão<br />
aplicada à nanopartículas manipuladas no ambiente de trabalho.<br />
Figura 21 – Os cinco maiores desafios para o desenvolvimento seguro da nanotecnologia. Fonte:<br />
referência [080].<br />
LEGENDA:<br />
1) Desenvolvimento de amostrador universal para materiais nanoestrutura<strong>dos</strong> dispersos ao ar;<br />
1) Desenvolvimento de instrumentos para monitoramento de nanopartículas dispersas em meio<br />
líquido/aquoso;<br />
1) Desenvolvimento de sensores inteligentes capazes de indicar o potencial de risco à saúde;<br />
2) Avaliação se o formato fibróide das nanopartículas conferem um risco singular à saúde;<br />
2) Desenvolvimento de protocólogos para a realização de testes e determinação de toxicidade;<br />
2) Desenvolvimento de alternativas validadas para testes de toxicidade de nanomateriais pela técnica in<br />
vitro;<br />
3) Desenvolvimento de modelos do comportamento das nanopartículas dispersas no meio-ambiente;<br />
3) Desenvolvimento de méto<strong>dos</strong> seguros de produção e manipulação de nanomateriais em todas as<br />
fases de concepção e projeto;<br />
3) Desenvolvimento de modelos de predição do comportamento das nanopartículas artificialmente<br />
produzidas em seres humanos;<br />
4) Desenvolvimento de habilidade para a avaliação do impacto <strong>dos</strong> nanomateriais engenha<strong>dos</strong> desde de<br />
a sua concepção (nascimento) até o final de sua vida útil/descarte (túmulo);<br />
5) Desenvolvimento de programa estratégico de pesquisa.
35<br />
Figura 22 – Gestão da tomada de decisão para o caso de nanopartículas no ambiente de trabalho<br />
e a busca do nível de controle apropriado (*). Fonte: referência [081].<br />
c) Riscos durante o processo de armazenamento e manuseio <strong>dos</strong> nanomateriais.<br />
As etapas de armazenamento e manuseio são críticas na utilização de nanomateriais, uma vez<br />
que, é neste momento que ocorre o primeiro contato entre os trabalhadores e os nanomateriais.<br />
São nas pequenas transferências e coletas de amostras para a realização de ensaios de<br />
caracterização e controle de qualidade que os nanomateriais podem iniciar sua dispersão pelo<br />
ambiente. Neste momento também os nanomateriais podem entrar em contato com o ar<br />
atmosférico e ficando mais sujeitos à umidade, fagulhas e descargas elétricas geradas por<br />
eletricidade estática ou pelo atrito.<br />
Uma série de procedimentos operacionais e padrões de segurança devem ser avalia<strong>dos</strong>,<br />
observa<strong>dos</strong> e respeita<strong>dos</strong>, a fim de garantir o armazenamento e manuseio seguro <strong>dos</strong><br />
nanomateriais. A tabela número 4 apresenta os principais cuida<strong>dos</strong> iniciais a serem toma<strong>dos</strong><br />
quando do manuseio e estocagem de materiais nanoparticula<strong>dos</strong>.<br />
(*) Legenda: Less certain: menor certeza; Hazard identification and risk assessment: identificação e análise de<br />
risco; More certain: maior certeza; More precautionary: maior precaução; Risk communication and management:<br />
comunicação e gestão de risco; Less precautionary: menor precaução.
36<br />
Tabela 4 – Alguns <strong>dos</strong> cuida<strong>dos</strong> e medidas preventivas e corretivas a serem adotadas quando do<br />
manuseio de materiais nanoparticula<strong>dos</strong>.<br />
Atividades Riscos Precauções<br />
Recebimento <strong>dos</strong><br />
nanomateriais<br />
Coleta de amostra<br />
para controle de<br />
qualidade do lote<br />
Coleta de amostras<br />
para controle de<br />
qualidade do lote e<br />
armazenamento<br />
<strong>dos</strong> nanomateriais<br />
(amostragem).<br />
Dispersão do<br />
material através<br />
do ambiente;<br />
Dispersão do<br />
material através<br />
do ambiente;<br />
Explosão ou<br />
degradação do<br />
material por<br />
reações de<br />
hidratação,<br />
combustão<br />
espontânea ou<br />
acidental;<br />
Ter local apropriado para o recebimento <strong>dos</strong><br />
nanomateriais;<br />
- Garantir que as embalagens não sejam danificadas<br />
(rasgadas, furadas, contaminadas, etc.);<br />
- Utilizar equipamentos de proteção coletiva e<br />
individual adequa<strong>dos</strong> ao tipo de nanomaterial e<br />
ambiente de trabalho;<br />
- Ter procedimentos e equipe técnica/operacional<br />
treinada e capacitada para lidar com os riscos de<br />
cada tipo de nanomaterial manuseado;<br />
- Receber amostras certificadas e de fornecedores<br />
idôneos, diminuindo a necessidade de<br />
rechecagem/amostragem e re-análises;<br />
- Utilizar embalagens de fácil manuseio;<br />
- Utilizar equipamentos de proteção coletiva e<br />
individual adequa<strong>dos</strong>;<br />
- Ter controle das necessidades de coleta de<br />
alíquotas/amostras <strong>dos</strong> nanomaterias de forma a<br />
minimizar descartes;<br />
- Ter instalações, sistemas de embalagens<br />
adequadas e compatíveis com o tipo de<br />
nanomaterial manuseado e estocado (umidade e<br />
teor de oxigênio e/ou atmosfera inerte controlada,<br />
controle térmico, isolamento de fontes de calor<br />
excessivo, faíscas ou chamas);<br />
- Utilizar embalagens adequadas de forma a<br />
minimizar cargas eletrostáticas;<br />
- Utilizar sistemas aterramento elétrico;
37<br />
- Utilizar utensílios/ferramentas que não produzam<br />
fagulhas ou faíscas;<br />
- Utilizar equipamentos de proteção coletiva e<br />
individuais adequa<strong>dos</strong> (incluindo as vestimentas) e<br />
compatíveis à natureza físico-química <strong>dos</strong><br />
nanomateriais manusea<strong>dos</strong> e suas formas<br />
(dispersões em líqui<strong>dos</strong> ou meio sólido).<br />
c.1) Risco de incêndio e explosão.<br />
O risco de incêndio e explosão das atividades de manuseio é inerente quando se trabalha com<br />
materiais com alta energia armazenada. No caso de nanomaterias, a diminuição do tamanho das<br />
partículas aumenta consideravelmente a energia superficial (e total) do sistema particulado.<br />
Porém, ainda faltam da<strong>dos</strong> confiáveis sobre o risco potencial de cada tipo de nanomaterial.<br />
Méto<strong>dos</strong> convencionais de medição de particula<strong>dos</strong> dispersos no ambiente podem gerar<br />
resulta<strong>dos</strong> incorretos [036,041,076,082]. Nestes casos, alguns parâmetros e procedimentos<br />
devem e podem ser avalia<strong>dos</strong> de forma mais preventiva, tais como:<br />
- Evitar a formação de nuvens de nanomaterial eclausurado no ambiente (utilização de sistema<br />
de filtragem ou exaustão com filtragem <strong>dos</strong> gases);<br />
- Utilizar de sistemas anti-faísca, anti-eletricidade estática e anti-fagulhas ou embalagens a<br />
vácuo e termicamente estáveis;<br />
- Reduzir a quantidade de material armazenado;<br />
- Reduzindo a temperatura e pressão <strong>dos</strong> processos de síntese <strong>dos</strong> nanomateriais;<br />
- Instalando barreiras físicas (“glove box”, capelas protetoras) de material resistente e adequado<br />
a cada situação;<br />
- Utilizar de atmosfera inerte (argônio ou nitrogênio), quando do manuseio de nanometais, de<br />
forma a evitar reações de oxidação. Caso não seja possível utilizar atmosfera inerte é necessário<br />
o monitoramento do nível de oxigênio do ambiente;
38<br />
- Estabilizar os nanomateriais, especialmente metais ou semi-metais em líqui<strong>dos</strong>/meios<br />
compatíveis para a formação de “coating” protetores contra reações de oxidação ou reações de<br />
combustão/explosão (camadas protetoras de sais, polímeros, óleos, emulsões estáveis ou<br />
inertes);<br />
- Nem sempre os mecanismos de ignição e extensão das reações são os mesmos para<br />
nanomateriais e seus similares micrométricos. Logo, uma avaliação caso a caso, deve ser feita<br />
(energia mínima de ignição, concentração mínima de explosão, pressão máxima de explosão e<br />
índice de violência da explosão);<br />
- Nanomateriais (principalmente metais e/ou semi-metais) que tendem a aglomerar-se<br />
apresentam a mesma característica de violência explosiva (mesma ordem de magnitude) <strong>dos</strong><br />
materiais micrométricos da mesma substância;<br />
- Utilizar zonas de exclusão (acesso restrito) bem definidas nos locais de armazenamento <strong>dos</strong><br />
nanomateriais;<br />
- Utilizar e instalar sistemas de proteção contra incêndio, utilizando agentes de resfriamento ou<br />
remoção de comburente adequado à natureza química e quantidade de nanometariais estocado<br />
ou manuseado.<br />
d) Adequação <strong>dos</strong> equipamentos de proteção individual (luvas, roupas protetoras,<br />
respiradores, etc.).<br />
O uso correto de equipamentos de proteção coletiva e individual sempre deve fazer parte de um<br />
programa global de proteção e saúde do trabalhador [083] em conjunto com as recomendações e<br />
exigências legais de proteção da saúde e segurança do trabalhador tais como a NR-7 (PCMSO -<br />
Programa de Controle Médico de Saúde Ocupacional) e NR-9 (PPRA - Programa de Prevenção de<br />
Riscos Ambientais). A escolha, análise e acompanhamento da eficácia da proteção e seu correto<br />
uso por parte do trabalhador, deve ter acompanhamento especializado de profissionais
39<br />
capacita<strong>dos</strong> e habilita<strong>dos</strong> nas da aéreas de saúde e segurança ocupacional. Em função da<br />
especificidade e eficiência de cada tipo e EPI (equipamento de proteção individual) ou EPC<br />
(equipamento de proteção coletiva), as informações sumarizadas a seguir são apenas genéricas,<br />
servindo como uma guia geral não devendo ser extrapoladas para casos específicos.<br />
d.1) Respiradores e filtros de material particulado.<br />
A correta indicação <strong>dos</strong> tipos de máscaras e respiradores leva em conta uma série de fatores de<br />
ordem operacional e ambiental, além de serem específicos para as atividades e agentes presentes<br />
no ambiente de trabalho. Entre as principais variáveis a serem observadas na escolha correta <strong>dos</strong><br />
respiradores estão [084,085];<br />
- O agente químico e o ambiente, (concentração, compatibilidade química do sistema filtrante,<br />
distribuição do tamanho das partículas, fluxo de material particulado, nível de oxigênio, etc.);<br />
- O fator de proteção exigido;<br />
- O ajuste <strong>dos</strong> respiradores (vedação, atividade do trabalhador, etc.);<br />
- Características, capacidade e limitações das máscaras e <strong>dos</strong> filtros;<br />
- O cuidado com o equipamento (limpeza, uso correto, treinamento).<br />
No caso <strong>dos</strong> nanomateriais, vários estu<strong>dos</strong> têm indicado que a utilização de sistema de filtragem<br />
do tipo HEPA é capaz de capturar nanopartículas de forma a proteger eficientemente os<br />
trabalhadores. Em casos mais complexos, a indicação de sistemas autônomos (ar mandado)<br />
podem/devem ser uma alternativa avaliada. A figura 23 apresenta os resulta<strong>dos</strong> de testes de<br />
eficiência na captura de material particulado e penetração de nanopartículas de grafite em<br />
diferentes situações e configurações do meio filtrante: (a) Ensaio de penetração - filtro<br />
eletrostático, (b) ensaio de penetração - filtros HEPA, fibra de vidro, membrana de PTFE [041].
40<br />
Figura 23 – Resultado de testes de avaliação de filtros para a captura de material particulado,<br />
utilizando nanopartículas de grafite em diferentes condições, (a) filtros eletrostáticos, (b) filtros<br />
de membrana diversos. Fonte: adaptado da referência [041].<br />
Deve-se ressaltar que filtros do tipo HEPA (high efficiency particulate air filters) não capturam<br />
moléculas gasosas ou vapores, sendo que sua eficiência pode ser comprometida para partículas<br />
abaixo de 10 nm [078]. As figuras 24 e 25 apresentam respectivamente, os resulta<strong>dos</strong> de testes<br />
laboratorias utilizando diferentes luvas e vestimentas de segurança.<br />
Porosidade<br />
Figura 24 – (a) Teste de porosidade de luvas utilizando hélio gasoso (0,3 nm), indicando que a<br />
interação da molécula gasosa de hélio é específica para cada tipo de material da luva; (b)<br />
diagrama com o esquema do princípio físico do teste. Fonte: adaptado da referência [041].
41<br />
LEGENDA:<br />
- Particulate flow: fluxo de material particulado;<br />
- Cotton: algodão;<br />
- Polypropylene: polipropileno;<br />
- Tyvek: tyvek, tecido sintético (olefinas), marca<br />
registrada® Dupont;<br />
- Particles flow: fluxo de partículas;<br />
- Measure: counting granularity: contagem<br />
granulométrica.<br />
- Filtered air: ar filtrado;<br />
Figura 25 – Resulta<strong>dos</strong> <strong>dos</strong> testes de avaliação da eficiência de proteção das vestimentas de<br />
segurança utilizando diferentes tipos de teci<strong>dos</strong> sintéticos ou não. Fonte: referência: [041].<br />
No teste de avaliação das vestimentas (figura 25), foram utilizadas nanopartículas de grafite<br />
com distribuição monodispersa de 40 e 80 nm. Os resulta<strong>dos</strong> são claros quanto à melhor<br />
eficiência <strong>dos</strong> tecido sintético Tyvek® (Dupont) sobre os teci<strong>dos</strong> de polipropileno e de algodão.<br />
Proteção da pele, mãos e uso de luvas: Em alguns casos tem-se indicado a utilização de pares duplos de luvas de<br />
latex, vinil ou nitrila, etc. além da inspeção contra defeitos, furos e rasgos visando um maior nível de proteção<br />
quando do manuseio de material nanoparticulado. Deve-se ressaltar ainda que o tipo de material da luva deve ser<br />
também compatível com o meio líquido ou solvente utilizado para dispersar e/ou estabilizar os nanomateriais.<br />
Fonte: referência [098].
42<br />
3 - COMPÓSITOS REFRATÁRIOS DE MATRIZ CERÂMICA – CRMC.<br />
Os materiais compósitos refratários de matriz cerâmica (*) são basicamente uma mistura de<br />
diferentes componentes com funções, propriedades e características específicas para aplicações<br />
em ambientes agressivos e em condições de elevada temperatura > 1580 o C, onde mantêm sua<br />
estabilidade físico-química e estrutural por um determinado período de tempo [086]. Em sua<br />
composição, pode haver uma grande quantidade de diferentes elementos, componentes e<br />
substâncias químicas, sendo estes materiais compósitos forma<strong>dos</strong> tipicamente por misturas de<br />
óxi<strong>dos</strong> com elevado ponto de fusão, mas também, carbono/grafita, carbetos, boretos, nitretos,<br />
alguns metais (Si, Al, Mg e suas ligas), além de aditivos e substâncias orgânicas como as resinas<br />
fenólicas, resinas furfurílicas e os piches (sólido ou líquido). A figura 26 apresenta os principais<br />
sistemas óxi<strong>dos</strong>-carbono-carbetos utiliza<strong>dos</strong> em compósitos refratários.<br />
Figura 26 – Os principais sistemas: óxido-carbono-carbeto-boro, utiliza<strong>dos</strong> na produção de<br />
CRMC. Fonte: referência [087].<br />
(*) Os materiais refratários monolíticos também podem ser considera<strong>dos</strong> compósitos refratários de matriz<br />
cerâmica, incluindo neste caso os concretos, as argamassas refratárias e as peças e dispositivos pré-molda<strong>dos</strong>.
43<br />
3.1 - Produção de compósitos refratários de matriz cerâmica.<br />
A produção de materiais compósitos de matriz cerâmica pode ser simplificadamente descrita por<br />
operações de pesagem, <strong>dos</strong>agem e a mistura de matérias-primas, com composição química,<br />
mineralógica e granulométrica bem definida, seguida por processos de conformação, inspeção,<br />
tratamentos térmicos (secagem/cura/queima). A figura 27 apresenta o fluxo esquemático deste<br />
processamento.<br />
Óxi<strong>dos</strong>, argilas, aditivos<br />
químicos, água, resina, piche,<br />
carbono, grafita, metais,<br />
carbetos, boretos, etc.<br />
Matérias-primas<br />
Manuseio: pesagem &<br />
<strong>dos</strong>agem<br />
Mistura<br />
Controle de qualidade:<br />
- Composição química;<br />
- Fases mineralógicas;<br />
- Distribuição granulométrica<br />
Homegenização <strong>dos</strong><br />
diferentes materiais e do<br />
sistema ligante, visando à<br />
garantia do nível de<br />
resitência mecânica à verde<br />
após prensagem.<br />
Conformação – compósitos<br />
resina<strong>dos</strong> ou picha<strong>dos</strong><br />
Prensagem<br />
Conformação compósitos<br />
queimad<strong>dos</strong><br />
Prensagem<br />
Forma,<br />
consolidação<br />
das partículas<br />
e diminuição<br />
da porosidade<br />
Tratamento térmico: cura<br />
(impregnação)<br />
Inspeção<br />
Tratamento térmico: secagem<br />
e queima<br />
Remoção da<br />
umidade,<br />
sinterização e<br />
elevação das<br />
propriedades<br />
mecânicas<br />
Expedição<br />
Produto final – aplicação<br />
Figura 27 – Fluxograma típico da produção de compósitos refratários de matriz cerâmica<br />
(produtos conforma<strong>dos</strong>). Fonte: referência [087].
44<br />
Do ponto de vista da saúde ocupacional e da segurança do trabalho, a produção de materiais<br />
compósitos refratários de matriz cerâmica exige uma série de cuida<strong>dos</strong> especiais além de<br />
profissionais treina<strong>dos</strong> e capacita<strong>dos</strong> para o manuseio de matérias-primas cerâmicas, reagentes<br />
químicos, aditivos diversos, polímeros, além de máquinas, equipamentos e sistemas de<br />
produção cada vez mais complexos, tais como: sistemas de <strong>dos</strong>agem automatiza<strong>dos</strong>,<br />
misturadores de alta eficiência, prensas automáticas ou semi-automáticas de fricção ou<br />
hidráulicas, processos de impregnação em alta pressão, sistemas e fornos de tratamento térmico<br />
e queima em elevadas temperaturas, etc.<br />
Os principais riscos e exposições <strong>dos</strong> trabalhadores são:<br />
- Contato com agentes químicos diversos como: óxi<strong>dos</strong> e elementos refratários, metais e semimetais<br />
em pó, resinas fenólicas, piches, polímeros, etc. (riscos químicos e ambientais);<br />
- Poeiras e materiais particula<strong>dos</strong> (riscos químicos e de explosão das névoas metálicas);<br />
- Operação de prensas de alta capacidade e equipamentos com partes e sistemas móveis (riscos<br />
de esmagamento, corte e mutilação);<br />
- Manuseio de peças com formatos, pesos e acabamentos distintos (riscos ergonômicos);<br />
- Movimentação de peças e operação de fornos em elevadas temperaturas (estresse térmico e<br />
riscos de queimaduras);<br />
- Extensa movimentação de materiais na forma de “pallets”, carros de transferência e transporte<br />
por empilhadeiras (riscos de atropelamentos, queda de embalagens e esmagamentos);<br />
- Embalagens (riscos de cortes, queimaduras e esmagamentos);
45<br />
3.2 - Aditivos nanométricos com potencial de uso para a produção de compósitos<br />
refratários de matriz cerâmica.<br />
Os principais nanomateriais com potencial de uso para a produção de CRMC são, em princípio,<br />
os mesmos componentes utiliza<strong>dos</strong> atualmente, ou seja, óxi<strong>dos</strong> diversos, metais (Al, Si, Mg,<br />
ligas: Al-Si, Al-Mg, etc.), carbono (amorfo, semi-cristalino ou cristalino), carbetos, nitretos e<br />
boretos (SiC, B 4 C, Si 3 N 4 , SIALON, etc.), sendo que uma novidade possível de ser empregada<br />
na produção destes materiais compósitos são as novas formas alotrópicas do carbono (fulerenos)<br />
e, em especial, os nanotubos de carbono, por apresentarem elevada resistência mecânica,<br />
elevada condutividade térmica/elétrica e baixa densidade.<br />
3.2.1 - Aditivos metálicos (semi-metais) nanométricos.<br />
Os aditivos metálicos presentes nos compósitos refratários possuem várias funções, entre elas,<br />
proteger e/ou minimizar a oxidação do carbono, aumentar a resistência mecânica em elevadas<br />
temperaturas, pela formação de carbetos metálicos e, em alguns casos, funcionam como agentes<br />
catalisadores de reações que promovem a grafitização <strong>dos</strong> compostos de carbono. A seguir são<br />
apresentadas resumidamente, as principais reações químicas envolvendo os aditivos metálicos e<br />
o carbono nos compósitos refratários de matriz cerâmica.<br />
a) Alumínio:<br />
Al(s/l) + C(s) → Al 4 C 3 (s)<br />
Al 4 C 3 (s) + CO(g) → Al 2 O 3 (s) + C(s)<br />
b) Silício:<br />
Si(s/l) + C(s) → SiC(s)<br />
SiC(s) + 2CO(g) → SiO 2 + 3C(s)
46<br />
c) Mangnésio:<br />
Mg(s) → Mg(l)<br />
2Mg(l) + O 2 (g) → 2 MgO(s)<br />
Mg(l) + CO(g) → MgO(s) + C(s)<br />
Neste ponto é importante ressaltar que a produção, armazenamento, manuseio e o uso <strong>dos</strong><br />
metais na forma de pós, usualmente utiliza<strong>dos</strong> nos CRMC, são operações críticas do ponto de<br />
vista de segurança no ambiente de trabalho, uma vez que o aumento da área superficial causada<br />
pela diminuição do tamanho das partículas aumenta a reatividade e conseqüentemente o risco de<br />
explosão destes metais. Quando se trabalha com metais em nível nanométrico estes devem estar<br />
passiva<strong>dos</strong>, ou seja, recobertos por uma camada protetora (óleos, óxi<strong>dos</strong>, sais, emulsões,<br />
polímeros) ou manusea<strong>dos</strong> em atmosfera livre de oxigênio (gases inertes) e sem contato com<br />
água. As reações de oxidação <strong>dos</strong> metais com o ar geram calor (materiais pirofóricos) e, em<br />
alguns casos, explosão. No caso da água, esta pode ser quebrada pela reação com o metal,<br />
formando gás hidrogênio de acordo com a posição do metal na fila eletroquímica (*). A seguir<br />
são apresentadas as reações químicas genéricas que fazem da produção, manuseio e do uso de<br />
metais finamente dividi<strong>dos</strong> ou em dimensões nanométricas atividades potencialmente perigosas.<br />
2Me(s) + x/2O 2 (g) → Me 2 O x(s) + energia (calor)<br />
2Me(s) + xH 2 O → Me 2 (OH) x + xH 2 (g)<br />
Me(s) → Me n+ (aq) + ne<br />
-<br />
Onde: Me(s) – metal finamente dividido no estado sólido;<br />
Me 2 O (s) – óxido do metal Me;<br />
x<br />
Me 2 (OH) x – hidróxido do metal Me;<br />
n e - – número de elétrons de carga (-1)<br />
(*) Série/fila eletroquímica: (inerte) ouro < platina < prata < mercúrio < cobre < hidrogênio < chumbo < estanho <<br />
níquel < cobalto < ferro < cromo < zinco < manganês < alumínio < magnésio < sódio < cálcio < potássio (+reativo)
47<br />
Exemplo: Magnésio:<br />
Oxidação violenta (pirofórico): 2Mg(s) + O 2(g) → MgO(s) + calor<br />
Reação com água (agente redutor): 2Mg(s) +3H O(l) → Mg(OH) (s/aq) + 3H (g)<br />
2 2 2<br />
Outro problema associado ao manuseio, produção e uso de metais ou semi-metais finamente<br />
dividi<strong>dos</strong>, em especial em dimensões nanométricas (< 100nm) é o potencial de contaminação,<br />
intoxicação e reações alérgicas pelo contato (absorção cutânea) ou pela contaminação através<br />
das vias respiratórias <strong>dos</strong> trabalhadores.<br />
Classicamente, as contaminações no ambiente de trabalho por metais são observadas somente<br />
em trabalhadores sujeitos a um contato direto com fumos metálicos ou vapores de metais<br />
fundi<strong>dos</strong>/líqui<strong>dos</strong> de baixa pressão de vapor. Indiretamente, pode haver também a<br />
contaminações pela ingestão acidental ou pelo uso de alimentos contamina<strong>dos</strong>.<br />
O manuseio de materiais e metais nanoparticula<strong>dos</strong> (
48<br />
Tabela 5 – Principais doenças ocupacionais, limites de exposição e limites internacionais de<br />
referência para a exposição de trabalhadores a metais e semi-metais emprega<strong>dos</strong> na produção de<br />
CRMC. Fonte: referências [090, 091, 092, 095, 096,097].<br />
Metal/semi-<br />
Possíveis doenças ocupacionais<br />
Valor indicativo<br />
Observações<br />
metal<br />
ou efeito sobre o ser humano<br />
(NIOSH,<br />
ACGIH, OSHA)<br />
Alumínio Pneumoconiose, neurotoxicidade. NIOSH: 5mg/m 3<br />
Silício<br />
(Liga: Al/Si)<br />
Magnésio<br />
(Liga: Al/Mg)<br />
Boro<br />
Fe (*)<br />
Ni (*)<br />
Irritações pele, olhos e trato<br />
respiratório, exposição prolongada<br />
pode provocar asma, doença<br />
pulmonar crônica e irritação da pele<br />
Febre <strong>dos</strong> fumos, irritação <strong>dos</strong><br />
olhos, dores no peito, tosse e febre.<br />
Contaminação aguda pode provocar<br />
vômitos, diarrêia e efeitos sobre o<br />
sistema nervoso, possível efeito<br />
sobre o sistema reprodutivo (***).<br />
ND, febre <strong>dos</strong> fumos (associado a<br />
processos de soldagem em conjunto<br />
com outras substâncias).<br />
Alergia, dermatite de contato, rinite,<br />
câncer das vias nasais, pulmão e<br />
outros órgãos, asma e febre <strong>dos</strong><br />
fumos.<br />
Cu (*) Irritação <strong>dos</strong> olhos, sistema<br />
respiratório, tosse, dispnéia, febre<br />
<strong>dos</strong> fumos metálicos, náusea, febre,<br />
(fração respirável)<br />
e 10mg/m 3<br />
total).<br />
OSHA: TWA:<br />
(fração<br />
15 mg/m 3 (total);<br />
5mg/m 3<br />
respirável).<br />
(fração<br />
Risco de explosão (**) e<br />
combustão (****).<br />
TLV-A4<br />
Risco de explosão(**) e<br />
combustão (****).<br />
OSHA: TWA: Risco de explosão(**) e<br />
15 mg/m 3 combustão (****).<br />
ND<br />
Risco de explosão (**)<br />
USEPA: não classificado<br />
como<br />
(Grupo D).<br />
carcinógeno<br />
OSHA: TWA: Menor risco de explosão<br />
10 mg/m 3 e combustão (**)<br />
OSHA: TWA:<br />
0,015 mg/m 3 Menor risco de explosão<br />
ou combustão; TLV-A5;<br />
OSHA: TWA:<br />
1mg/m 3<br />
misturas);<br />
(poeiras e<br />
USEPA classifica os<br />
compostos de níquel no<br />
grupo A (carcinóide).<br />
USEPA: não classificado<br />
como<br />
(Grupo D).<br />
carcinogênico
49<br />
garganta seca, sensação de paladar 0,1 mg/m 3 (para<br />
adocicado e descoloração da pele e fumos).<br />
cabelos.<br />
(*) Fe, Ni, Co, Cu, Mo e suas ligas não são usualmente utiliza<strong>dos</strong> como antioxidantes em<br />
compósitos refratários de matriz cerâmica. Porém, são comumente emprega<strong>dos</strong> como<br />
catalisadores (na forma metálica, sais ou óxi<strong>dos</strong>) durante a síntese de nanotubos e nanofibras de<br />
carbono, fazendo com que estes materiais apresentem certo grau de contaminação contendo<br />
estes elementos metálicos de acordo com a rota de síntese e o grau de pureza desejado no<br />
produto final.<br />
(**) Quando na forma de pós finos, usualmente < 45 μm. Com a diminuição do tamanho das<br />
partículas estes materiais podem ter comportamentos pirofóbicos.<br />
(***) Para maiores informações sobre toxicidade do boro, deve-se avaliar a referências<br />
[088,089,093].<br />
(****) Riscos de combustão pelo desprendimento de gases inflamáveis quando em contato com<br />
água/umidade.<br />
ND: Não disponível ou baixo potencial de afetar a segurança e saúde ocupacional;<br />
No caso de avaliação <strong>dos</strong> efeitos conjuga<strong>dos</strong> das várias substâncias químicas, deve-se sempre<br />
realizar os cálculos das contribuições de cada susbstância, de acordo com a equação número 4,<br />
apresentada a seguir.<br />
Σ[C(i)/T(i)] ≤1 = C 1 /T 1 + C 2 /T 2 + ... + C n /T n ≤ 1, ............................................ Equação (4)<br />
Onde: C(i) representa a concentração atmosférica observada da substância (i) e T(i) o valor do<br />
limite de exposição desta substância.
50<br />
3.2.2 – Aditivos não metálicos nanométricos.<br />
Neste caso, uma série de elementos, componentes e substâncias são utilizadas, de forma<br />
sinérgica, visando melhorar e adequar as propriedades <strong>dos</strong> produtos refratários às necessidades<br />
operacionais <strong>dos</strong> clientes. Em termos clássicos, as partículas mais finas das formulações <strong>dos</strong><br />
CRMC ficam em torno de 212 micrômetros chegando até 45 micrômetros. Porém, novos<br />
materiais com dimensões nanométricas têm sido estuda<strong>dos</strong> [074,100] para o desenvolvimento<br />
de compósitos de baixa porosidade, elevada resistência mecânica e à corrosão química. Nestes<br />
casos, os materiais são os mesmos <strong>dos</strong> materiais clássicos usualmente já utiliza<strong>dos</strong> no CRMC,<br />
mas com dimensões nanométricas (
51<br />
trabalhadores sem a correta proteção individual ou coletiva a algumas substâncias químicas<br />
utilizadas como matérias-primas para a produção de CRMC.<br />
Tabela 6 – Possíveis doenças ocupacionais relacionadas com a exposição do trabalhador (sem a<br />
correta e eficaz proteção) a óxi<strong>dos</strong> e materiais contendo carbono (sóli<strong>dos</strong>), usualmente<br />
utiliza<strong>dos</strong>/encontra<strong>dos</strong> em CRMC [091,092,094 e 097].<br />
Óxi<strong>dos</strong> e/ou<br />
compostos<br />
contendo carbono<br />
Possíveis doenças ocupacionais ou<br />
efeito sobre o ser humano<br />
Classificação ACGIH<br />
(limites de exposição)<br />
Observações e<br />
referências<br />
Alumina (Al 2 O 3 ) ND 0,05mg/m 3<br />
TLV - A4<br />
(fração respirável) MAK -2 (poeira<br />
contendo fibras)<br />
Sílica (SiO 2 )<br />
- amorfa (diatomácea)<br />
- amorfa (precipitada)<br />
- cristalina (quartzo) e<br />
suas formas<br />
alotrópicas.<br />
Espinélio<br />
(Al 2 O 3 *MgO).<br />
Magnésia (MgO)<br />
(fumos oxida<strong>dos</strong>).<br />
Doloma (CaO*MgO)<br />
(base: óxido de cálcio).<br />
Zircônia (ZrO 2 ).<br />
Óxido de cromo<br />
(Cr 2 O 3 ),<br />
(cromo ou seus<br />
compostos tóxicos).<br />
Neoplasia malígna <strong>dos</strong> brônquios e do<br />
pulmão, cor pulmonale, outras doenças<br />
pulmonares obstrutivas crônicas (asma,<br />
bronquite, etc.), silicose, pneumoconiose<br />
associada à tuberculose e síndrome de<br />
Caplan.<br />
Amorfa – ND.<br />
Amorfa – ND.<br />
0,05 mg/m 3 .<br />
IARC-3<br />
IARC-3<br />
IARC-1<br />
ND. TWA: 5 mg/m 3 . (base: óxido de<br />
clácio)<br />
Irritação <strong>dos</strong> olhos, nariz, febre <strong>dos</strong> fumos TWA: 10 mg/m 3 TLV - A4<br />
metálicos, tosse, dor no peito e estado 15 mg/m 3 (fumos).<br />
febril (gripe).<br />
Irritação <strong>dos</strong> olhos, pele, trato respiratório NIOSH REL: URT: Irritante ao<br />
superior, perfuração do septo nasal, TWA 2 mg/m 3 . trato respiratório<br />
inflamação pulmonar e dermatite.<br />
superior<br />
Dermatite, possível bronquite / irritação TWA: 2 mg/m 3 (fumos) e TLV-A4<br />
do trato respiratório superior e fibrose 5 mg/m 3 (compostos<br />
pulmonar.<br />
incluindo Zr).<br />
Neoplasia malígna <strong>dos</strong> bronquios e do TWA: 0,5mg/m 3 (metal e TLV - A4<br />
pulmão, outras rinites alérgicas, rinite compostos de valência TLV - A1<br />
crônica, ulceração e necrose do septo<br />
III);<br />
(para os<br />
nasal, asma, dermatose pápulo-pustulosas 0,05 compostos solúveis compostos com<br />
e suas complicações infecciosas, de cromo (VI) e 0,01 para valência VI)<br />
dermatite alérgica de contato, dermatite compostos insolúveis de<br />
de contato por irritantes, úlcera crônica da cromo (VI).<br />
pele e efeitos tóxicos agu<strong>dos</strong>.
52<br />
Carbeto de boro (BB4C)<br />
(carbeto de metal<br />
duro).<br />
Carbeto de silício<br />
(SiC).<br />
Grafita (natural).<br />
Afecções respiratórias crônicas e irritação<br />
ocular.<br />
Irritação <strong>dos</strong> olhos, pele e trato<br />
respiratório superior e tosse.<br />
Tosse, dispinéia (dificuldade respiratória),<br />
catarro negro, diminuição da função<br />
pulmonar, fibrose pulmonar e<br />
peneumoconiose.<br />
ND.<br />
EPA-I<br />
NIOSH-TWA: 5mg/m 3 TLV-A4<br />
(fração respirável) e 10 TLV-2<br />
mg/m<br />
(total). (fibras )<br />
NIOSH TWA: -<br />
2,5 mg/m 3 (respirável)<br />
OSHA-TWA:<br />
15 mppcf.<br />
Grafita sintética.<br />
Nanofibras de carbono<br />
& Nanotubos de<br />
carbono.<br />
Negro de fumo.<br />
Tosse, dispinéia (dificuldade respiratória), OSHA- TWA: -<br />
catarro negro, diminuição da função<br />
pulmonar, fibrose pulmonar.<br />
15 mg/m 3 (total);<br />
5 mg/m 3 (respirável).<br />
NC. NC. NC.<br />
Tosse, dermatite, irritação <strong>dos</strong> olhos,<br />
potencial carcinóide - presença de PAH.<br />
TWA: 3.5 mg/m 3 TWA:<br />
0,1 mg PAHs/m 3 (negro<br />
de fumo com presença de<br />
TLV-A4<br />
PAH).<br />
ND: Não disponível ou baixo potencial de afetar a segurança e saúde ocupacional;<br />
NC: Nanofibras e nanotubos de carbono: da<strong>dos</strong> ainda não conclusivos para a correta<br />
classificação pelas agências e órgãos regulatórios (*).<br />
3.2.3 - Sistema ligante à base de água, polimérico ou a base de piche.<br />
O sistema ligante pode ser a base de água contendo algum tipo de aglutinante químico como o<br />
carboxi-metil-celulose (CMC) ou o lignosulfato alcalino (K, Na), no caso de compósitos<br />
refratários de matriz cerâmica que são processa<strong>dos</strong>/queima<strong>dos</strong> em elevadas temperaturas.<br />
Quando se trata de compósitos liga<strong>dos</strong> à resina e/ou ao piche, usam-se resinas fenólicas, resinas<br />
furfulíricas ou piche líquido para aumentar a resistência mecânica à (antes do tratamento<br />
térmico). Estes ligantes também funcionam como fonte de carbono após a cura, queima ou em<br />
uso. A tabela 7 apresenta a descrição química e os principais riscos destes sistemas ligantes.<br />
(*) É fortemente recomendado a adoção de práticas de precaução, focando a segurança e saúde do trabalhador,<br />
sendo indicado a leitura da referência [082], quando do manuseio e/ou estudo de nanotubos e nanofibras de<br />
carbono.
53<br />
Tabela 7 – Alguns <strong>dos</strong> sistemas ligante, usualmente emprega<strong>dos</strong> na produção de CRMC e seus<br />
principais riscos ocupacionais e à saúde [091,092].<br />
Substâncias<br />
Principais<br />
compostos<br />
presentes<br />
Possíveis riscos à<br />
saúde<br />
Tipo de proteção<br />
individual ou<br />
coletiva (*)<br />
Observação<br />
Resinas fenólicas<br />
(formaldeído).<br />
Aldeído fórmico e<br />
seus polímeros e<br />
compostos<br />
deriva<strong>dos</strong> fenólicos.<br />
Rinites alérgicas,<br />
Agranulocitose<br />
(neutropenia tóxica),<br />
outros transtornos<br />
específicos <strong>dos</strong><br />
glóbulos brancos<br />
(leucocitose, reação<br />
leucemóide), dermatite<br />
de contato.<br />
- Luvas e filtros<br />
químicos;<br />
NIOSH-TWA 0,016<br />
ppm ou 0,1 ppm [15-<br />
minutos].<br />
SEN, A2.<br />
Resina furfulírica<br />
(furfural).<br />
Furfural, álcool<br />
furfurílico e resina<br />
furano<br />
Conjuntivite, irritação<br />
<strong>dos</strong> olhos, pele e do<br />
trato respiratório<br />
superior, cefaléia e<br />
dermatite.<br />
- Luvas, filtros<br />
químicos e<br />
vestimentas de<br />
Tyvek.<br />
OSHA - TWA: 5<br />
ppm (20 mg/m 3 )<br />
[skin];<br />
OSHA – TWA: 50<br />
ppm (200 mg/m 3 )<br />
álcool furfurílico.<br />
Piche<br />
Mistura complexa Neoplasia maligna <strong>dos</strong> - Luvas e filtros TLV-A1.<br />
(contendo voláteis e de hidrocarbonetos, brônquios e do pulmão, químicos - 0,1 mg/m 3<br />
compostos compostos outras neoplasias da (fração extraível em<br />
semelhantes como: orgânicos incluindo pele, neoplasia maligna ciclohexano).<br />
alcatrão, breu, benzo-a-pirenos. da bexiga, dermatites<br />
betume, parafina e<br />
alérgica de contato e<br />
seus resíduos).<br />
outras formas de<br />
hiperpigmentação pela<br />
melanina.<br />
(*) Uma análise completa deve ser realizada por profissional capacitado de forma a avaliar<br />
outros fatores como: esforço físico, ambiente de trabalho, tarefas/atividades executadas,<br />
seqüência de trabalho, nível de contaminantes, presença de contaminantes conjuga<strong>dos</strong>, etc.
54<br />
4 - ANÁLISE DAS POTENCIALIDADES DE RISCO À SAÚDE E PROPOSTAS E<br />
MEDIDAS DE CONTROLE OU AÇÕES MITIGADORAS.<br />
De uma forma geral, sempre será necessário um maior cuidado e melhores proteções aos<br />
trabalhadores quando da síntese, manuseio, estabilização e incorporação de<br />
nanopartículas/nanomateriais aos produtos. O trabalho de forma prevencionista (princípio da<br />
precaução) e um plano de gestão formulado com base nos conhecimentos disponíveis, de forma<br />
conjunta e compartilhada com os trabalhadores é essencial para eliminar, prevenir e mitigar<br />
possíveis doenças ou contaminações do local de trabalho. Apesar do incompleto conhecimento<br />
sobre to<strong>dos</strong> os aspectos que a nanotecnologia está trazendo para o ambiente de trabalho, a<br />
atuação e a gestão sobre os principais aspectos envolvi<strong>dos</strong> nas etapas de manuseio,<br />
armazenamento, síntese e incorporação <strong>dos</strong> nanomateriais (rotas de exposição, gestão de risco e<br />
controle do ambiental) são essenciais para a execução de um trabalho seguro e consciente. A<br />
figura 28 apresenta a análise qualitativa das principais lacunas que devem ser trabalhadas,<br />
objetivando a garantia de um ambiente saudável quando se trabalha com materiais<br />
nanotecnológicos.<br />
LEGENDA:<br />
- Exposure routes: rotas de exposição;<br />
- Exposure: exposição;<br />
- Dose: <strong>dos</strong>e;<br />
- Risk: risco;<br />
- Health Effects: efeitos à saúde;<br />
- Toxicity: toxicidade;<br />
- Control: controle;<br />
- Reduced risk/impact: impacto/risco<br />
reduzido;<br />
- Education: educação;<br />
- Characterization: caracterização.<br />
Figura 28 – Principais lacunas qualitativas envolvendo a nanotecnologia e o ambiente de<br />
trabalho. Fonte: referência [080].
55<br />
A atuação sobre a exposição do trabalhador é o primeiro passo na direção da diminuição do<br />
risco envolvendo a estocagem, manuseio, processamento, estabilização e incorporação de<br />
nanomateriais em processo produtivos. Porém, outras atividades devem ser realizadas, tais<br />
como:<br />
- Avaliação da necessidade de se utilizar nanopartículas do ponto de vista de segurança e não só<br />
baseado em análised de custo-benefício ou desempenho <strong>dos</strong> novos produtos desenvolvi<strong>dos</strong>;<br />
- Avaliação <strong>dos</strong> riscos de manuseio, estocagem, estabilização e introdução <strong>dos</strong> nanomateriais de<br />
forma a reduzir o contato do trabalhador e a possibilidade de dispersão/contaminação do<br />
ambiente de trabalho;<br />
- Treinamento e educação de forma a capacitar os trabalhadores e corpo técnico no manuseio<br />
seguro em toda a cadeia produtiva;<br />
- Criação de um sistema de gestão atualizado, com procedimentos adequa<strong>dos</strong> e revisa<strong>dos</strong><br />
englobando to<strong>dos</strong> os nanomateriais utiliza<strong>dos</strong>. Este sistema deve inicialmente tratar cada<br />
nanomaterial como um novo produto (ou uma nova matéria-prima) em decorrência de suas<br />
características, propriedades e cuida<strong>dos</strong> distintos e que são também muitas vezes específicos;<br />
- Projeto e adequação das instalações (laboratoriais ou industriais) de forma a minimizar os<br />
riscos de contaminação, através do emprego de sistema de controle coletivo contra a poluição<br />
(filtros) e, quando aplicável, EPI’s específicos e comprovadamente eficazes para a proteção <strong>dos</strong><br />
trabalhadores;<br />
- Utilizar o princípio da precaução;<br />
- Atuar na causa fundamental e não nos efeitos;<br />
- Avaliar to<strong>dos</strong> os procedimentos operacionais incluindo aspectos relativos à compra de insumos<br />
reagentes e matérias-primas de forma a minimizar estoques e a necessidade de realização de<br />
testes de controle de qualidade;
56<br />
- Controlar a qualidade (interna e externamente) das matérias-primas e insumos nanométricos de<br />
forma a garantir o atendimento de níveis de especificações e de contaminantes de forma<br />
satisfatória;<br />
- Minimizar operações, racionalizar etapas de manuseio e evitar a utilização de nanomateriais na<br />
forma de pós (material articulado) ou fibras;<br />
- Buscar a aplicação contínua de melhores práticas e cooperação entre: fabricantesfornecedores-academia-consumidores-sistema<br />
regulatório;<br />
A adoção de uma atitude pró-ativa, bem estruturada e baseada em princípios de similaridade e<br />
da precaução, além da utilização de análises sistematizadas e sistêmicas com foco na melhora<br />
contínua e na garantia da integridade física e saúde <strong>dos</strong> trabalhadores, são etapas fundamentais<br />
para o sucesso da utilização de componentes e compostos nanoestrutua<strong>dos</strong>. Todo o novo<br />
espectro de oportunidades e de novas propriedades decorrente da utilização da nanotecnologia<br />
no desenvolvimento de produtos refratários de matriz cerâmica passa, necessariamente, pela<br />
avaliação e tomada de decisões que, antes de tudo, garantam produtos inovadores e<br />
intrinsecamente seguros em toda a sua cadeia produtiva, especialmente durante as etapas de<br />
maior possibilidade de contato entre os nanomateriais e os trabalhadores.<br />
A figura 29 apresenta de forma resumida o fluxo para avaliação inicial <strong>dos</strong> aspectos<br />
relaciona<strong>dos</strong> à segurança e saúde do trabalhador, de forma a nortear ações e atividades para a<br />
eliminação, minimização e mitigação de possíveis contaminações do ambiente de trabalho.
57<br />
O nanomaterial possui vantagem potencial<br />
(tecnlógica, econômica, ambiental, segurança,<br />
etc.) para ser empregado como uma nova matériaprima<br />
ou insumo produtivo<br />
não<br />
Avaliar outras possibilidades ou alternativas (matéria-prima,<br />
processo, projeto, fornecedor, etc.).<br />
- Existe alguma recomendação ou restrição<br />
técnica, de segurança, saúde-ocupacional ou meioambiente<br />
para a compra, armazenamento,<br />
manuseio e utilização deste nanomaterial<br />
- Existe alguma similaridade com propriedades e<br />
restrições do nanomaterial quando este é<br />
apresentado na forma micrométrica/milimétrica<br />
ou na forma de soluções/dispersões<br />
não<br />
sim<br />
sim<br />
Avaliar as possíveis restrições e<br />
adotar as melhores práticas e<br />
recomendações de forma precautória<br />
(ANVISA, FUNDACENTRO, US-<br />
EPA, NIOSH, ACGIH, CORDIS-EU,<br />
OECD, Nanoforum.org/EU, CDC,<br />
Nanosafe.org/EU, ICON, AIHA,<br />
NNI/EUA, HSE/UK, etc.) buscando<br />
um parecer técnico/legal <strong>dos</strong> setores<br />
competentes para a compra,<br />
estocagem, manuseio e utilização do<br />
nanomaterial.<br />
não<br />
Parecer<br />
O.K. <br />
sim<br />
O nanomaterial escolhido ou a ser avaliado<br />
está na forma mais estável e adequada para<br />
seu manuseio seguro<br />
sim<br />
não<br />
Avaliar novas opções/formas de estabilização do<br />
nanomaterial (meio polimérico, aquoso, óleo,<br />
coating protetivo, camada passivada, etc.) e a<br />
melhor condição de embalagem,<br />
acondicionamento e quantidade de nanomaterial<br />
para a garantia de um manuseio seguro.<br />
não<br />
Avaliação<br />
O.K.<br />
sim<br />
Há a necessidade de instalações especiais ou<br />
adequações para o manuseio e estocagem<br />
seguro deste nanomaterials<br />
sim<br />
Adequar às instalações e<br />
verificar se estão em<br />
conformidade operacional/legal.<br />
Instalação está<br />
O.K.<br />
não<br />
não<br />
sim<br />
Os procedimentos operacionais para o<br />
manuseio e estocagem deste nanomaterial<br />
estão atualiza<strong>dos</strong> e o pessoal envolvido está<br />
treinado<br />
não<br />
Atualizar os procedimentos e<br />
treinar os trabalhadores e pessoal<br />
envolvido.<br />
Procedimentos<br />
e treinamentos<br />
estão O.K.<br />
não<br />
sim<br />
sim<br />
Autoriza-se a aquisição do<br />
nanomaterial (especificação<br />
técnica, quantidade, aplicação,<br />
responsável, etc.)<br />
sim<br />
Aquisição do material<br />
sim<br />
Recebimento e avaliação do lote inicial (confronto e confirmação da especificação, do<br />
certificado de análise, informações técnicas, FISPQ, etc.):<br />
- Coleta de amostra para caracterização;<br />
- Armazemanento;<br />
- Caracterização físico-química, etc.<br />
Processo subsequente<br />
(página seguinte)<br />
(continua)
58<br />
(continuação)<br />
Processo subsequênte<br />
(página anterior)<br />
Material atendeu sa<br />
especificações técnicas<br />
não<br />
O material pode ser utilizado fora<br />
da especificação<br />
sim<br />
sim<br />
não<br />
Autoriza o uso do<br />
nanomaterial<br />
sim<br />
não<br />
Seguir os procedimentos de<br />
segurança, saúde<br />
ocupaciocional, meio ambiente e<br />
normas aplicadas para a<br />
utilização do nanomaterial.<br />
Justificar a<br />
reprovação/não<br />
autorização<br />
para do uso do<br />
nanomaterial.<br />
sim<br />
Avaliar os procedimentos<br />
operacionais para a tratativa do<br />
desvio de especificação técnica<br />
(compra/aquisição de nanomateriais):<br />
- Devolução;<br />
- Troca de material;<br />
- Cancelamento do pedido;<br />
- Ressarcimento;<br />
- Exclusão do fornecedor, etc.<br />
sim<br />
sim<br />
Houve anomalia ou há oportunidade de melhoria<br />
<strong>dos</strong> procedimentos operacionais, administrativos,<br />
de segurança ou da instalação/equipamentos para<br />
a garantia de um manuseio cada vez mais seguro<br />
do nanomaterial<br />
- Realizar diagnóstico da anomalia,<br />
- Executar plano de melhoria;<br />
- Avaliar a eficácia e eficiência das<br />
ações e planos implementa<strong>dos</strong>.<br />
não<br />
sim<br />
Avaliar, discutir, implemetar e implantar as ações<br />
de melhoria contínua para a garantia de um<br />
manuseio, estocagem, estabilização, dispersão, e<br />
incorporação <strong>dos</strong> nanomateriais de forma segura<br />
no(s) produto(s) desenvolvido(s).<br />
sim<br />
A utilização e/ou a incorporação do<br />
nanomaterial no processo produtivo<br />
trousse algum ganho efetivo na<br />
melhoria da qualidade, desempenho,<br />
custo, propriedade(s) do(s) produto(s)<br />
desenvolvido(s)<br />
não<br />
sim<br />
Finaliza processo<br />
Figura 29 - Fluxo decisório e de informações para garantir o cumprimento <strong>dos</strong> procedimentos e<br />
ações relacionadas à segurança e saúde do trabalhador, de forma a nortear ações e atividades<br />
para a minimização da contaminação do ambiente de trabalho e a garantia da eficácia/eficiência<br />
na utilização/incorporação de materiais nanoparticula<strong>dos</strong> em novos produtos.
59<br />
5 – COMENTÁRIOS & CONCLUSÕES<br />
A nanotecnologia tem aberto oportunidades para o desenvolvimento de novos produtos com<br />
propriedades, funcionalidades e características distintas e muitas vezes superiores aos materiais<br />
usuais. Estas características podem ser utilizadas no desenvolvimento de materiais compósitos<br />
refratários de matriz cerâmica, através da incorporação de nanoestruturas como nanografita,<br />
nanofibras e nanotubos de carbono, aditivos metálicos nanométricos e/ou óxi<strong>dos</strong>, carbetos,<br />
nitretos de elevado ponto fusão nas formulações desenvolvidas. Porém, a síntese, estocagem,<br />
manuseio, estabilização, incorporação <strong>dos</strong> nanomateriais traz também desafios e a necessidade<br />
uma análise profunda <strong>dos</strong> processos, adequações de procedimentos operacionais e das<br />
instalações industriais em decorência de novos riscos envolvi<strong>dos</strong> quando da utilização destes<br />
materiais nanoparticula<strong>dos</strong>. A correta identificação, caracterização, determinação das rotas e<br />
mecanismos de exposição, avaliação, gestão <strong>dos</strong> riscos envolvi<strong>dos</strong> e indicação de equipamentos<br />
de proteção coletiva e individual são determinantes para a garantia da saúde e integridade física<br />
<strong>dos</strong> trabalhadores.<br />
Uma série de atitudes prevencionistas e pró-ativas por parte <strong>dos</strong> profissionais envolvi<strong>dos</strong> direta<br />
e indiretamente com o manuseio de espécies nanométricas, aliadas a uma atuação consciente,<br />
responsável e baseada na utilização das melhores práticas disponíveis numa atuação direta e<br />
conjunta da engenharia de segurança e medicina do trabalho, engenharia de processo/produção e<br />
pesquisa e desenvolvimento são pontos chaves para o sucesso da implatanção e utilização da<br />
nanotecnologia nos processo industriais de forma segura.<br />
Os princípios da similariedade das propriedades de substâncias nanométricas, <strong>dos</strong> agrega<strong>dos</strong><br />
micrométricos e o conhecimento de todo o ciclo de processamento - que envolve as rotas de
60<br />
contaminação/exposição, os mecanismos de defesa e a utilização apropriada das tecnologias de<br />
controle e proteção - são condições mais que necessárias, para se inicar e desenvolver os<br />
produtos nanotecnológicos. Não se pode perder de vista que, em função de seu diminuto<br />
tamanho e elevada área superficial, as propriedades e o comportamento <strong>dos</strong> nanomateriais<br />
exigem mudanças e modificações na concepção <strong>dos</strong> processos e produtos. A redução,<br />
minimização e eliminação <strong>dos</strong> riscos envolvi<strong>dos</strong> nas diversas etapas e atividades laborais<br />
envolvendo o contato <strong>dos</strong> trabalhadores com nanopartículas, são as etapas mais importantes<br />
para a garantia de que a nanotecnologia possa ser utlizada de forma completamente segura.
61<br />
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