Hovedoppgave - Høgskolen i Vestfold

hive.no

Hovedoppgave - Høgskolen i Vestfold

Nanopartikler -

Håndtering av eksponering i

arbeidsmiljøet

Bacheloroppgave

Naveed Farid

Haakon Karlsen

Vår 2011

Høgskolen i Vestfold


OPPGAVE NR

Hovedoppgave

MT-2011-02

Institutt Institutt for for teknologiske teknologiske fag

fag

Besøksadr.: Besøksadr.: Raveien Raveien 197, 197, Borre

Borre

P.B. P.B. 2243 2243 3103 3103 Tønsberg

Tønsberg

Tlf: Tlf: 33031000, 33031000, Fax: Fax: 33031103

33031103

NORSK OPPGAVETITTEL

Nanopartikler Nanopartikler - - Håndtering Håndtering av av eksponering eksponering i i arbeidsmiljøet

arbeidsmiljøet

ENGELSK ENGELSK OPPGAVETITTEL

OPPGAVETITTEL

Nanoparticles Nanoparticles - - Handling Handling of of occupational occupational exposure

exposure

FORFATTER(E)

FORFATTER(E)

Naveed Naveed Farid

Farid

Haakon Haakon Karlsen

Karlsen

EKSTRAKT - MAKS. 10 LINJER

TILGJENGELIGHET

TILGJENGELIGHET

ÅPEN

ETTER AVTALE

KONFIDENSIELL

DATO DATO LEVERT

LEVERT

26. 26. mai mai 2011

2011

ANTALL ANTALL SIDER

SIDER

Nanoteknologien Nanoteknologien vil vil ha ha teknologisk, teknologisk, vitenskapelig vitenskapelig og og økonomisk økonomisk nytte nytte for for samfunnet.

samfunnet.

Noen Noen av av de de nye nye og og forbedrede forbedrede egenskapene egenskapene som som forsøkes forsøkes utnyttet utnyttet i i nanomaterialer,

nanomaterialer,

kan kan føre føre til til uønskede uønskede helseeffekter. helseeffekter. Nanopartikler Nanopartikler kan kan bli bli frigjort frigjort i i i arbeidsatmosfæren

arbeidsatmosfæren

og og dermed dermed utgjøre utgjøre en en helserisiko. helserisiko. Besøk Besøk hos hos fem fem relevante relevante bedrifter bedrifter har har blitt blitt utført

utført

for for å å fremskaffe fremskaffe innsikt innsikt i i håndtering håndtering av av eksponering eksponering i i arbeidsmiljøet. arbeidsmiljøet. Resultater Resultater viser

viser

at at sikker sikker håndtering håndtering av av nanomaterialer nanomaterialer er er en en utfordring utfordring for for bedrifter bedrifter i i Norge. Norge. Det

Det

foregår foregår foregår mye mye arbeid arbeid i i i dag, dag, både både nasjonalt nasjonalt nasjonalt og og internasjonalt, internasjonalt, i i forhold forhold til til nanoteknologi

nanoteknologi

og og mulig mulig mulig helserisiko helserisiko i i forhold forhold til til eksponering eksponering i i arbeidsmiljøet.

arbeidsmiljøet.

OPPDRAGSGIVER

Selvstendig Selvstendig studentoppgave

studentoppgave

REF. /VEILEDER(E) 3 STIKKORD

Vidar Skaug (STAMI)

nanopartikler

nanopartikler

Lars Lars Roseng Roseng (HIVE)

(HIVE)

Knut Aasmundtveit (HIVE)

eksponering

eksponering

arbeidsmiljø

arbeidsmiljø

Form. jk-09-97-01 Fil: ri_hopp.xls

88

88


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

“Applied physics is on the brink of a new synthesis. This,

when it comes, must radically change all our assumptions

about time, space and the nature of change. It appears

probable that the application of scientific discoveries will have

altered the conditions of human life at least as much as they

have done in the past hundred years.”

Lord Birkenhead, engelsk statsmann

Cosmopolitian, februar 1929

3


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Forord

Denne rapporten er en avslutning av bachelorstudiet innen mikro- og

nanoteknologi. I henhold til Høgskolen i Vestfold sine formelle krav ble det først

utarbeidet en forprosjektrapport der prosjektmål, resultatmål, og prosjektets

organisering ble definert. Forprosjektdokumentet dannet grunnlaget for

utarbeidelse av denne sluttrapporten.

Målgruppen til denne rapporten er først og fremst ansatte og studenter ved

Institutt for Mikro- og nanoteknologi på Høgskolen i Vestfold. På høgskolen er det

et stadig ekspanderende miljø innen nanoteknologi. Høsten 2011 vil et eget

forsknings- og innovasjonssenter være klart på campus. Denne rapporten vil derfor

være høyst relevant for høgskolens videre satsning på nanoteknologi, spesielt i

forhold til helseeffekter knyttet til eksponering av nanopartikler.

En annen målgruppe til denne rapporten er ulike virksomheter i Norge som

produserer og bearbeider nanoteknologiske produkter.

Til denne rapporten er det også utarbeidet et eget bilagsdokument med interne

dokumenter, møtereferater og kvalitetssikringsprosedyrer. Dette bilaget er

konfidensielt og det vil være tilgjengelig etter avtale.

Vi vil rette en stor takk til vår hovedveiledere Vidar Skaug på Statens

Arbeidsmiljøinstitutt, og våre medveiledere Lars Roseng og Knut Aasmundtveit fra

Høgskolen i Vestfold, for gode råd, innspill og faglig støtte gjennom hele

prosjektperioden. Vi vil også takke Astrid Lund Ramstad i Arbeidstilsynet for

anskaffelse av bedriftskontakter og andre nyttige innspill.

Vi vil også takke alle bedriftene vi har besøkt.

Horten, 26. mai 2011

Naveed Farid Haakon Karlsen

4


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Innholdsfortegnelse

Sammendrag ......................................................................................................................... 8

1. Innledning ........................................................................................................................ 9

1.1 Kort Introduksjon til nanoteknologi ........................................................................... 9

1.1.1 Nanoteknologi og fremtidige muligheter ............................................................... 9

1.1.2 Nye egenskaper og nye utfordringer ................................................................... 10

1.2 Bakgrunn for prosjektet .............................................................................................12

1.3 Problemstilling ...........................................................................................................12

1.4 Avgrensninger ............................................................................................................13

1.5 Rapportens oppbygning .............................................................................................14

2. Metode ............................................................................................................................15

2.1 Samarbeid med STAMI .............................................................................................15

2.2 Litteratursøk og andre forhold ...................................................................................16

2.3 Bedriftsbesøk .............................................................................................................17

2.3.1 Fremgangsmåte................................................................................................... 17

2.3.2 Konfidensialitet og sensitivitet ........................................................................... 17

2.4 Andre metoder som ble vurdert .................................................................................18

3. Definisjoner og klassifisering ..........................................................................................20

3.1 Formuleringer .............................................................................................................20

3.2 Internasjonale forslag og EU sin arbeidsdefinisjon .....................................................21

3.3 Formålsrettet nedskalering .........................................................................................22

3.4 Naturlig forekomst og syntetisering ...........................................................................23

3.5 Noen grupperinger og klassifiseringer ........................................................................24

3.6 Nanoteknologiske produkters omfang ........................................................................26

4. Anvendelser og egenskaper ..............................................................................................28

4.1 Materialegenskaper ....................................................................................................28

5


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

4.1.1 Geometriske effekter ........................................................................................... 29

4.1.2 Overflatemodifisering.......................................................................................... 30

4.1.3 Andre egenskaper ............................................................................................... 31

4.2 Overordnede tilvirkningsmetoder ...............................................................................31

4.3 Noen applikasjoner ....................................................................................................32

4.4 Nanokompositter ........................................................................................................34

4.5 Industriell utnyttelse av nanomaterialer ....................................................................35

5. Helserisiko .......................................................................................................................38

5.1 Nanopartiklers iboende forgiftningsevne ....................................................................39

5.1.1 Karbon nanorør (CNT) ...................................................................................... 39

5.1.2 Titandioksid (TiO2) ............................................................................................ 42

5.1.3 Silisiumoksid (SiO2) ............................................................................................ 44

5.2 Eksponeringsveier ......................................................................................................45

5.2.1 Eksponering i luftveier og lunger ........................................................................ 46

6. Måleteknikker ..................................................................................................................47

6.1 Tilnærminger for målemetodikk.................................................................................47

6.2 Eksponering i arbeidsmiljøet......................................................................................49

6.3 Noen instrumenter .....................................................................................................50

7. Reguleringer og lovverk ...................................................................................................53

7.1 Nanomaterialer i REACH og norsk lovverk ...............................................................53

7.1.1 Arbeidsmiljøloven ............................................................................................... 54

7.2.3 Adminstrative normer ........................................................................................ 55

7.2.4 Sikkerhetsdatablad ............................................................................................. 55

8. Internasjonale anbefalinger ..............................................................................................57

8.1 Behovet for retningslinjer og reguleringer ..................................................................57

8.2 Internasjonal satsning i arbeidsmiljøsammenheng .....................................................57

8.3 Norske forhold ............................................................................................................58

8.4 Eksponeringsvurdering ...............................................................................................59

6


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

8.5 Risikoreduksjon ..........................................................................................................60

9. Resultater ........................................................................................................................64

9.1 Presentasjon av bedriftene .........................................................................................64

9.2 Eksponering i arbeidsmiljøet......................................................................................67

9.2.1 Tilvirkning .......................................................................................................... 68

9.2.2 Material pakking/utpakking og veiing ................................................................ 69

9.2.3 Rensing og avfallshåndtering .............................................................................. 70

9.3 Måleteknikker for eksponering ...................................................................................71

9.4 Personlig verneutstyr .................................................................................................71

9.5 Sikkerhetsdatablad .....................................................................................................72

9.6 Interne HMS rutiner ..................................................................................................73

9.7 Grunnlag for risikovurdering ......................................................................................74

Konklusjoner .......................................................................................................................75

Litteraturliste ......................................................................................................................77

Forkortelser .........................................................................................................................86

Vedlegg #1 - Mal brukt under intervju i bedriftsbesøkene .................................................87

Vedlegg #2 - Obligatorisk erklæring ...................................................................................88

7


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Sammendrag

Nanoteknologi er en generisk teknologi som både har, og vil ha, store påvirkninger

på samfunnet. I nanomaterialer er det nye og forbedrede egenskaper som blir

forsøkt utnyttet. Noen av disse nye egenskapene kan, under visse omstendigheter

og betingelser, føre til uhelse blant arbeidstakere som eksponeres for frigjorte

nanopartikler i arbeidsatmosfæren.

Problemstillingen i dette prosjektet har vært: Hvordan er statusen for eksponering

av nanopartikler blant bedrifter i Norge som produserer, bearbeider eller

importerer nanomaterialer?

Gjennom samarbeid og veiledning fra Statens Arbeidsmiljøinstitutt og

Arbeidstilsynet ble denne problemstillingen løst. Gjennom prosjektperioden er fem

relevante bedrifter blitt oppsøkt og intervjuet. I tillegg er det blitt gjennomført

litteraturstudie for å fremskaffe et bakgrunnsbilde over situasjonen nasjonalt og

internasjonalt.

Det foregår i dag mye arbeid både nasjonalt og internasjonalt i forhold til

nanoteknologi og mulige helseeffekter knyttet til arbeidsmiljøet. I Norge er det

blitt opprettet en egen faggruppe for overvåkning av arbeidsrelaterte aspekter ved

nanoteknologi. Statens Arbeidsmiljøinstitutt, Arbeidstilsynet og Klima- og

Forurensningsdirektoratet deltar i denne faggruppen, og det arbeides med å

oppdatere oversikt over situasjonen.

Blant bedrifter som arbeider med tilvirking, produksjon og bearbeidelse av

nanomaterialer håndteres dette i dag i forhold til regelverket for kjemikalier i sin

alminnelighet. Mye tyder på at nedskalering, og tilvirking, av nanoteknologiske

produkter bringer frem nye egenskaper ved disse materialene, der noen disse

egenskapene kan utgjøre en helserisiko. Resultater fra bedriftsbesøkene viser at

sikker håndtering av nanomaterialer blant bedrifter er en stor utfordring.

Myndighetene har kommet langt på vei med å omfavne nanomaterialer under sine

lovreguleringer, og vurderer fortløpende behovet for mer nanospesifikke

retningslinjer. Et samarbeid mellom industrien, myndigheter og internasjonale

fagmiljøer vil i større grad bidra til å øke kunnskapsgrunnlaget knyttet til effekten

av nanopartikler, og i forebyggende arbeid som kan fremme et fullt forsvarlig

arbeidsmiljø.

8


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

1. Innledning

1.1 Kort Introduksjon til nanoteknologi

1.1.1 Nanoteknologi og fremtidige muligheter

Rent etymologisk er ordet ”nano” avledet fra gresk og betyr dverg [1]. Ordet

betegner noe som er veldig smått. Innenfor SI systemet er dette ordet et prefiks for

faktoren 10 -9 altså en milliarddel av noe [2]. En nanometer (1 nm) er 0,000000001

meter. Dette er en ekstremt liten størrelse, og for å sette det i perspektiv er ett

menneskehår cirka 80 000 nm tykt. Figur 1 setter lengdemålet på nanometer inn i

en mer helhetlig kontekst.

Nanoteknologi kan defineres som fremstilling, karakterisering og bearbeidelse av

produkter, strukturer og systemer i nanometerskalaen, altså nesten på molekylært

og atomært nivå [3]. Den baserer seg derfor på nanopartikler, som er strukturer

under 100 nm i minst en dimensjon, uavhengig av type grunnstoff. Utviklingen av

nanoteknologi vil ha implikasjoner på både fremtidige muligheter og anvendelser av

teknologien. Den vil ikke bare påvirke den fysiske verden, den vil også forårsake et

paradigmeskifte i forhold til den allmenne oppfattelsen av naturvitenskapen. Når

systemer, materialer og strukturer miniatyriseres til nanonivå, vil dette ikke bare

endre bestemte egenskaper til produktet, men kan også gi opphav til nye, og

muligens ukjente egenskaper ved stoffene

Nanoteknologien vil kunne bidra med vitenskapelig, teknologisk og økonomisk

nytte, og til en mer bærekraftig utvikling av samfunnet. Applikasjonene av

nanoteknologiske produkter vil blant annet være innenfor områdene medisin,

romfart, matvareindustri, entreprenørvirksomhet, elektronikk,

kommunikasjonsteknologi og energisektoren. På verdensbasis bevilger regjeringer

og industrien betydelige summer til nanoteknologisk forskningsaktivitet, både til

akademiske miljøer og private organisasjoner. Flere land har også etablert egne

nasjonale og internasjonale prosjekter for denne nye teknologien.

9


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Mange nanoteknologiske produkter er allerede på konsumentmarkedet. Forbedrede

mekaniske, elektriske og termiske egenskaper, økende bestandighet, raskere

datamaskiner og nye medisinske anvendelser kjennetegner nanoteknologi. I

fremtiden søkes nye muligheter med mer intelligente og selvreplikerende

nanosystemer, og det forskes også på å bygge opp materialer, atom for atom, med

molekylær presisjon [4]. Dette vil kunne føre til anvendelser av hittil ukjent natur.

1.1.2 Nye egenskaper og nye utfordringer

Nanoteknologi er av en generisk karakter. Denne teknologien er betegnende ved

dets allmenne, artsbestemmende egenskaper, og ikke ved dets individuelle

egenskaper. Altså er den allmenngyldig. Derfor vil nanoteknologi ikke være like

påviselig og håndgripelig som eksempelvis elektronikk. Nanoteknologien er

interdisiplinær. Den fører sammen forskere som vanligvis har jobbet innenfor

adskilte fagfelt. Forståelse av fysikk, kjemi, biologi, medisin og materialvitenskap er

med på en evolusjonær prosess i syntesen og utviklingen av nanoteknologi.

Dette er også en muliggjørende teknologi. Fagfelt som biologi,

informasjonsteknologi og kognitiv vitenskap konvergeres ved hjelp av

nanoteknologien. Denne trenden, nemlig at disse fire adskilte fagfeltene nå glir inn

i hverandre, blir kalt NBIC (”Nanotechnology, Biotechnology, Information

Technology and Cognitive Sciences”), og blir, foruten av internasjonale fagmiljøer,

også nevnt av den norske regjeringen [5]. Utviklingen vil også i norsk sammenheng

kunne gjøre radikale endringer på områder som medisin, helse, miljø, IKT, energi

og produksjon av mat.

I nanomaterialer er det nye og forbedrede egenskaper, knyttet til nanoskalerte

partikler, som blir forsøkt utnyttet. Disse særegne egenskapene oppstår når

tradisjonelle objekter i størrelse med omgivelsene (bulk materialer) blir

miniatyrisert, eller syntetisert, til nanonivå. Det er en formålsrettet tilvirkning ved

bruk av ny teknologi. Et nanomateriale kan også få helt nye egenskaper, som er

nanospesifikke og som ikke frembringes i samme materiale på bulk nivå. Altså kan

latente iboende egenskaper aktiveres ved nedskalering og syntese av materialer ned

til nanostørrelse.

10


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Det er viktig å poengtere at nanomaterialer betegner verken noe som er

helseskadelig eller ødeleggende for miljøet. Derimot kan det vise seg at noen av

egenskapene som forsøkes utnyttet, under gitte betingelser og forhold, kan føre til

uhelse hos dem som blir eksponert for nanopartikler dersom de frigjøres fra

nanomaterialer. Dermed oppstår det en dualitet mellom ønskede egenskaper og

uønskede egenskaper, som et resultat av nanoteknologien. Arbeidstakere på

bedrifter som tilvirker nanoteknologiske produkter vil ofte være de som i størst

grad vil kunne bli eksponert for uønskede elementer i arbeidsmiljøet. Utviklingen

av nanoteknologi er derfor også en utfordring for menneskelig helse. Fremtidig

forskning og utvikling bør derfor også bidra til å minimere de uønskede effekter og

egenskaper knyttet til nanoteknologi og nanoteknologiske produkter.

Figur 1 – Illustrasjonen gir et perspektiv på størrelsesforhold, sammenlignet med objekter i

mer kjente størrelser. Lengdeskalaen setter nanometerlengden i en kontekst, og for

nanoteknologi vil intervallet fra 100 nm og ned til 1 nm av interesse.

Kilde: The Royal Society [3].

11


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

1.2 Bakgrunn for prosjektet

Prosjektgruppen for denne rapporten har bestått av Naveed Farid og Haakon

Karlsen. Begge er bachelorstudenter innenfor mikro- og nanoteknologi på

Høgskolen i Vestfold. Prosjektgruppen tok i oktober 2010 kontrakt med Statens

Arbeidsmiljøinstitutt (STAMI) med forespørsel om tildeling av bacheloroppgave.

Vidar Skaug (STAMI) svarte på denne henvendelsen, og kunne både tildele en

bacheloroppgave og fungere som veileder gjennom prosjektperioden. Oppgaven ble

formelt godkjent av Høgskolen i Vestfold, og Vidar Skaug ble hovedveilederen i

prosjektet. I tillegg ble Lars Roseng og Knut Aasmundtveit fra Høgskolen i

Vestfold valgt til medveiledere og ressurspersoner fra høgskolen sin side.

Oppgaven som Vidar Skaug kunne tildele tok utgangspunkt i at de helse- og

miljømessige konsekvensene av nanomaterialer og nanopartikler er lite kjent, og at

det er nasjonalt viktig å kartlegge bruken og produksjonen av slike stoffer i det

norske arbeidslivet [6]. Nanopartikler i pulverform kan lett bli luftbårne og

representere en risiko. Det vil derfor være viktig å skaffe innsikt i status for

eksponering under håndteringen av nanomaterialer i norske virksomheter som

tilvirker nanoteknologiske produkter. I en nylig rapport blir det også anbefalt å

regelmessig oppdatere bruken og produksjonen av nanoteknologiske produkter i

Norge [7]. En medforfatter i denne rapporten var Astrid Lund Ramstad i

Arbeidstilsynet, og mer om hennes rolle i dette bachelorprosjektet vil ble omtalt

senere.

1.3 Problemstilling

Denne rapporten har følgende problemstilling:

Hvordan er statusen for eksponering av nanopartikler blant bedrifter i Norge som

produserer, bearbeider eller importerer nanomaterialer?

Problemstillingen ble utarbeidet i samarbeid mellom prosjektgruppen og Vidar

Skaug. Begge parter fikk felles forståelse av denne formuleringen. Denne

problemstillingen dannet utgangspunktet for dette prosjektet, og for det videre

12


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

arbeidet. For prosjektgruppen ble dette prosjektet ganske relevant fordi det

fagmessig gjenspeiles i valgt studium. På det nasjonale planet vil også denne

problemstillingen være av interesse, fordi nanoteknologi er en relativt ny teknologi,

og fordi de helse- og miljømessige konsekvensene av denne i teknologien er et lite

kjent forhold i arbeidsmiljøsammenheng.

1.4 Avgrensninger

Nanoteknologi vil kunne få implikasjoner for hele samfunnet. Helse- og

miljømessige aspekter er en omfattende side av saken. Allerede nå, og i fremtiden,

vil mer intelligente nanosystemer også reise spørsmål som omfatter mer sosiale og

etiske forhold. Disse spørsmålene er høyst relevante og vil være stadig mer aktuelle

i takt med den teknologiske utviklingen. Denne rapporten vil ikke behandle disse

mer sosiale og etiske aspektene ved nanoteknologi.

Videre tar denne rapporten kun for seg diskrete og passive nanopartikler. Med

dette menes nanomaterialer i pulverform, som kan bli luftbårne og utgjøre en

potensiell risiko i arbeidsmiljøet. Mer sammensatte strukturer og systemer av

nanoteknologisk natur vil ikke bli behandlet eller diskutert.

Helse og det ytre miljø henger ofte sammen begrepsmessig og ved

risikovurderinger. Fokuset i denne rapporten vil imidlertid kun være rettet mot

arbeidsmiljøet. Komplett livsløpssyklus til nanomaterialer, og påvirkning på det

ytre miljøet sett i livsløpsperspektiv, vil heller ikke være tema for denne

gjennomgangen.

Denne rapporten tar kun for seg arbeidsmiljøer hvor arbeidstakere kan bli

eksponert for nanopartikler. Nanoteknologiske sluttprodukter havner ofte hos

konsumenter og kan også utgjøre en mulig risiko for disse, men helseeffekter og

andre risikoforhold rettet mot konsumenter vil ikke bli tatt opp i denne rapporten.

13


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

1.5 Rapportens oppbygning

Kapittel 2 omhandler metode og valg av arbeidsmetodikk.

Kapittel 3 vil ta for seg definisjoner av nanomaterialer, omhandle internasjonale

tilnærminger og EU sitt forslag til en arbeidsdefinisjon.

I kapittel 4 vil det bli gitt eksempler på nye egenskaper til nanomaterialer, og

applikasjoner av disse nye produktene.

Helseeffekter vil bli behandlet i Kapittel 5. Det vil bli gitt en generell innføring og

tre utvalgte nanomaterialer vil bli gjennomgått i mer detalj.

Forskjellige måleteknikker og instrumenter vil bli gjennomgått i kapittel 6. Noen

eksempler på konkrete måleinstrumenter for kvantifisering av eksponeringsgrad vil

også bli gitt.

Kapittel 7 vil ta for seg både internasjonale reguleringer og norsk lov- og regelverk

for nanomaterialer.

I kapittel 8 er det samlet opp internasjonale råd og anbefalinger som relaterer seg

til eksponeringsforhold i arbeidsmiljøet.

I kapittel 9 blir resultater fra bedriftsbesøkene presentert og diskutert.

14


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

2. Metode

2.1 Samarbeid med STAMI

Et veiledingsmøte med Vidar Skaug dannet grunnlaget for etableringen av den

første fremdriftsplanen og for valget av arbeidsmetodikk i dette prosjektet. Vidar

Skaug anbefalte prosjektgruppen å kontakte relevante bedrifter for å intervjue og

besøke disse. Egne observasjoner og resultater fra intervjuene ville danne en basis

for resultater med tanke på det å kunne svare på problemstillingen. Etter dette har

det vært flere veiledningsmøter mellom prosjektgruppen og Vidar Skaug.

STAMI er en selvstendig forskningsinstitusjon som jobber for å fremme et godt

arbeidsmiljø og god helse. Disse har en pågående forskningsaktivitet knyttet til

nanoteknologi og mulig helserisiko. Vidar Skaug er med i en faggruppe for

overvåkning av arbeidsrelaterte aspekter ved nanoteknologi, kalt ”Nanogruppen”.

Også representanter fra Arbeidstilsynet og Klif er representert i denne gruppen.

Nanogruppen har nylig utgitt en rapport om nanomaterialer i arbeidsmiljøet [8].

Prosjektgruppen ble anbefalt å kontakte Astrid Lund Ramstad i Arbeidstilsynet,

for å spørre om hun kunne være behjelpelig med å fremskaffe bedriftskontakter.

Dette svarte hun ja til. Astrid Lund Ramstad hjalp prosjektgruppen med å skaffe

innpass hos bedriftene Prototech og Abalonyx. Vidar gav også tips til

prosjektgruppen om å kontakte bedriftene n-Tec, Elkem og Kronos Titan.

Resultater fra bedriftsbesøk, intervju og observasjoner ble protokollert ned i form

av møtereferater.

For å oppnå et trygt og fullt forsvarlig arbeidsmiljø i nanoteknologiske

virksomheter bør det også etableres et samspill mellom myndighetene og

næringslivet. Arbeidstilsynet er en statlig etat underlagt Arbeidsdepartementet.

Noen av oppgavene til Arbeidstilsynet er å sikre at norske virksomheter følger

arbeidsmiljøloven. De har også samarbeid med andre statlige tilsynsetater [9].

Vidar Skaug gav prosjektgruppen råd om at Astrid Lund Ramstad burde

intervjues, slik at det ble en balanse i oppgaven. Prosjektgruppen valgte derfor

også å intervjue henne. Under intervjuet ble prosjektgruppen oppdatert på

eksisterende regelverk for nanoteknologiske produkter i Norge [10]. Arbeidstilsynet

kom også med andre nyttige innspill som relaterte seg til håndtering av

nanomaterialer i arbeidsmiljøet.

15


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Prosjektgruppen valgte, etter rådføring med Vidar Skaug, å dele prosjektet opp i

en teoretisk del og en praktisk del. Den teoretiske delen ville bestå av litteratursøk,

og danne bakgrunnsmateriale for problemstillingen. Dette ville også være

premissgivende for det videre arbeidet. I den praktiske delen valgte

prosjektgruppen å utføre bedriftsbesøk og å gjennomføre intervjuer. Vidar Skaug

og Astrid Lund Ramstad har komme med generelle og praktiske råd til

fagressurser, arbeidsmetodikk og praktiske gjennomføringer gjennom hele

prosjektperioden.

2.2 Litteratursøk og andre forhold

Litteratursøk var en stor del av dette prosjektet og dannet et bakgrunnsstoff for

denne rapporten. Gjennomgått litteratur var innenfor flere ulike felt. Blant

søkekildene som ble brukt var Academic Search Premier, Science Direct, ProQuest,

Springer Link, Sage Journals og ISI Web of Science. Prosjektgruppen hadde

tilgang til disse gjennom høgskolens bibliotek. Søkeordene som ble benyttet var

kombinasjoner av ”nanomaterials”, ”nanparticles”, ”occupational health”,

”toxcicology”, ”exposure”, ”health effects” og lignende uttrykk. Også noen trykte

bøker ble lånt på høgskolens bibliotek.

Vidar Skaug gav også prosjektgruppen råd om å sette seg inn i rapporter fra

relevante nasjonale og internasjonale etater, organisasjoner som Organization for

Economic Co-operation and Development (OECD), Institut de recherche Robert-

Sauvé en santé et en sécurité du travail (IRSST), International Council on

Nanotechnology (ICON), Health and Safety Executive (HSE) og National Institute

for Occupational Safety and Health (NIOSH). Disse ulike rapportene var til stor

nytte under hele prosjektperioden, for å danne seg et perspektivbilde.

16


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

2.3 Bedriftsbesøk

2.3.1 Fremgangsmåte

I 2006 utførte ICON en internasjonal undersøkelse blant nanoteknologiske

bedrifter. Håndteringen av nanomaterialer var ett av fokusområdene i denne

undersøkelsen, som ble offentliggjort i form av en rapport [11]. Vidar Skaug

anbefalte prosjektgruppen å sette seg inn i denne.

Rapporten fra ICON dannet utgangspunkt for valg av spørsmål og hvilke

momenter som ønsket å bli belyst nærmere under de bedriftsbesøkene som har blitt

gjennomført. Prosjektgruppen utarbeidet en mal med forskjellige problemstillinger,

og denne ble brukt metodisk under samtlige besøk (se vedlegg).

I henhold til forprosjektrapporten hadde prosjektgruppen begrenset seg til å utføre

høyst 5-6 bedriftsbesøk i denne bacheloroppgaven. Dette var av tidsmessige

årsaker, og fordi prosjektet ikke hadde fått tildelt noe budsjett. Det ble foretatt en

ringerunde, og deretter sendt ut en oppfølgende e-post hvor prosjektgruppen

beskrev seg selv, sitt prosjekt og formålet med bacheloroppgaven. Det ble

tydeliggjort at dette var en selvstendig studentoppgave, at prosjektgruppen var

under faglig veiledning fra STAMI, og at resultater fra bedriftsbesøkene ville bli

offentliggjort som en hovedprosjektrapport i et bachelorstudie.

Av de bedriftene som ble kontaktet svarte 5 bedrifter positivt på at

prosjektgruppen kunne komme på besøk for intervju. Dette var n-Tec, Abalonyx,

Elkem, Prototech og Kronos Titan. Firmaet Jotun ble også kontaktet, men de

ønsket ikke å delta. Prosjektgruppen avtalte tidspunkt og dato for besøk på e-post,

og alle bedriftsbesøkene har foregått i bedriftene sine lokaler. Intervjuene ble

foretatt ved fysisk tilstedeværelse av begge deltagere i prosjektgruppen, sammen

med en eller flere representanter fra bedriftene. På noen av bedriftsbesøkene

inviterte prosjektgruppen også veiledere til å delta.

2.3.2 Konfidensialitet og sensitivitet

Ut fra et forskningsetisk perspektiv tok prosjektgruppen hensyn til konfidensialitet

og etiske retningslinjer både under bedriftsbesøkene og ved presentasjon av

17


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

resultater i denne rapporten. Slike hensyn er viktige for den allmenne respekten av

rettigheter og bevaring av bedriftenes integritet [12].

Selv om nanoteknologi er en fremtidsrettet vitenskap med store kommersielle

muligheter, er det også et sensitivt tema for virksomheter som tilvirker, produserer

og bruker nanomaterialer. I promoteringsøyemed kan nanoteknologi og

nanoprodukter både være salgsfremmende og salgshemmende. Disse trendene vil

skifte blant annet ut fra den allmenne risikopersepsjonen knyttet til nanoteknologi.

For enkelte bedrifter kan denne dualiteten være en utfordring. Malingsgiganten

Jotun har i de siste årene brukt nanoteknologi aktivt i sin produktutvikling, fordi

nanomaterialer gir forbedrede egenskaper [13]. På regjeringens strategikonferanse i

2011, der også Jotun var bidragsyter, sa de rett ut at de ikke ville bruke ”nano” i

markedsføringen, fordi de var redde at dette skulle slå tilbake ved negative oppslag

om nanomaterialer [14].

Denne innstillingen til en ledende aktør, nemlig at nanoteknologi ønskes brukt til

kommersielle formål, men ikke brukt i markedsføringen fordi det kan være

salgshemmende, viser at begrepet ”nano” er av en stor etisk og sensitiv utfordring

for næringslivet. Derfor valgte prosjektgruppen å ta hensyn til dette under

bedriftsbesøkene og presentasjon av resultatene. Denne rapporten vil i høyest mulig

grad ivareta bedriftenes integritet og anonymitet rundt HMS tiltak knyttet til

deres virksomhet.

2.4 Andre metoder som ble vurdert

I begynnelsen ønsket prosjektgruppen å gjøre utredninger av nanomaterialer mot

kjente standarder. Vidar Skaug gjorde prosjektgruppen oppmerksom på at det for

tiden bare finnes testmetoder for kjemikalier i sin alminnelighet, og at det pågår et

arbeid med hvorvidt regelverket må tilpasses nanomaterialer. Prosjektgruppen

ønsket også å gjøre tekniske målinger for karakterisering av eksponeringsgrad i

arbeidsmiljøet blant bedrifter som ble besøkt. Dette punktet ble frafalt på en tidlig

fase, fordi slik måleutstyr er vanskelig å anskaffe til praktisk bruk. Lån av slikt

utstyr var forholdsvis dyrt, og var da ikke aktuelt siden dette hovedprosjektet ikke

hadde noe tildelt budsjett.

18


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Prosjektgruppen ønsket også i startfasen å utføre karakteriseringer av

nanopartikler med passende instrumenter, og å foreta en karakterisering av

nanopartiklers effekt ved interaksjon i biologiske testsystemer. I samråd med

veiledere frafalt også dette punktet ganske tidlig. Slike gjennomføringer er veldig

dyre og må gjøres under omstendigheter som ligger utenfor tidsrammen til en

bacheloroppgave.

I utgangspunktet vurderte prosjektgruppen også å bruke NanoSafer. Dette er et

åpent, dansk internettbasert verktøy for vurdering og evaluering av forventet

risikonivå ved produksjon og håndtering av nanomaterialer [15]. Verktøyet er

utviklet i samarbeid mellom flere danske etater og forskningsmiljøer. Ved å taste

inn data fra sikkerhetsblad kan dette verktøyet gi en vurdering av anbefalt

sikkerhetsnivå på arbeidsplassen. Bruken av NanoSafer ble frafalt i prosjektet fordi

premissene for å implementere dette innenfor gitt tidsramme i prosjektet ikke var

tilstede.

19


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

3. Definisjoner og klassifisering

3.1 Formuleringer

For en ny term som nanomaterialer skapes behovet for en klar og entydig

definisjon av dette begrepet. Dette har en høy relevansgrad, siden definisjonen kan

ha klare implikasjoner for risikovurdering og bærekraftig utvikling knyttet til

nanoteknologi. Definisjonen vil ikke bare fungere som en ordlyd som omhandler

aspekter relatert til helse og miljø, men vil også til en viss grad påvirke hvordan et

fullt forsvarlig arbeidsmiljø skal ivaretas.

Definisjoner og klassifiseringer er derfor ikke bare deskriptive på nye teknologier og

produkter, de vil også være med på å forme disse teknologiene. En definisjon er

både deskriptiv og konstruktiv [16]. I forebyggende arbeid vil en samstemt

internasjonal definisjon av nanomaterialer også kunne bidra til en vekting av ulike

faktorer som bør omfavnes.

Definisjonen av ”nanomaterialer” er ikke avklart i EU. Kommisjonen har i 2010

mottatt en utredning om det vitenskapelige underlag for en slik definisjon fra en av

EUs vitenskapsgruppe Scientific Committee on Emerging and Newly Identified

Health Risks (SCENIHR). Denne gruppen kom frem til at begrepet nanomaterialer

var en kategorisering av et materiale basert på dets størrelse, og ikke impliserte

noen form for risiko eller fare i seg selv. Det forelå derimot tilstrekkelig

vitenskaplig grunnlag for en nedskalering av et materiale til nanostørrelse endret

egenskapene til dette materialet, og dette kunne berøre nanomaterialers evne til å

være skadelig for mennesker og miljø [17].

Selv om mange forslag har blitt diskutert, og en del også blitt foreslått, eksisterer

det ingen form for internasjonal standard på termen nanomateriale. Forslagene på

definisjoner har blitt fremmet av akademiske institusjoner, myndigheter og andre

internasjonale organisasjoner. Hver definisjon har sin styrke, men denne styrken gir

kun utslag på spesifikke områder. En stor del av grunnen til at det ikke er

oppnådd internasjonal enighet, kan være et fravær av tilstrekkelig

kunnskapsgrunnlag [18].

20


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

3.2 Internasjonale forslag og EU sin arbeidsdefinisjon

Internasjonale organisasjoner har kommet med flere forslag til definisjoner av

nanomaterialer, og disse har en stor grad av overensstemmelse og harmonisering.

Forslagene og utkastene fra de mest anerkjente internasjonale organisasjonene tar

utgangspunkt i størrelse som klassifiseringsparameter, og nanomaterialer forsøkes å

klassifiseres som objekter med en øvre grense på 100 nm og en nedre grense på 1

nm [19-21].

Den øvre grensen på 100 nm tar utgangspunkt i den fysiske størrelsen og vil

omfatte de fleste kunstig fremstilte nanomaterialer. Derimot vil sammensatte

strukturer og resultater av agglomerering danne objekter og strukturer som vil

være av en høyere størrelsesorden enn foreslått grense på 100 nm. Hvis også slike

objekter skal inngå i definisjonen, det være seg om disse objektene produseres med

et formål eller er et resultat av en produksjonsprosess, kan det vurderes å øke

denne øvre grensen. I miljøer innenfor farmasøytisk industri har en øvre grense på

1000 nm blitt foreslått [17].

Analogt er problemstillingen også ved valg av den nedre grensen. Ved 1 nm er det

en uklar grense mellom nanogrupperinger og molekylære strukturer, siden dette er

et overgangsområde. Rundt 1 nm vil være en begrepsmessig uoverensstemmelse

med tanke på om objekter i denne størrelsen skal være nanoobjekter eller mer

molekylære hybridstrukturer [22].

EU-kommisjonen arbeidet i 2010 med å komme frem til anbefalinger av termen

nanomaterialer [23]. Bakgrunnen var det faktum at nanomaterialer ikke spesifikt

ble omfattet under lovreguleringer i EU. På generelt grunnlag foreslo kommisjonen

at definisjonen må omfatte alle typer nanomaterialer, både formålstilvirkede

(engineered) og de som oppstår under bearbeiding av disse. Noen av

problemstillingene var også grensesettinger. Noen av scenarioene som kunne oppstå

ved en for ensporet definisjon var at visse materialer kunne bli ekskludert fra

definisjonen, mens fremtidig forskning vil kunne vise at disse burde vært inkludert.

På nåværende tidspunkt har EU-kommisjonen utarbeidet et utkast til en

arbeidsdefinisjon av nanomaterialer [24]. Ifølge denne kan et stoff klassifiseres som

nanomateriale hvis det oppfyller ett av disse kriteriene:

21


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

• Består av partikler der en av de eksterne dimensjonene er i størrelsesorden

1 nm – 100 nm, for mindre enn 1 % av antallet i størrelsesdistribusjonen.

• Har en overflatstruktur, intern eller ekstern, som er i størrelsesorden

1 nm – 100 nm i en eller flere dimensjoner.

• Har et spesifikt areal per volum på større enn 60 m 2 /cm 3 , ekskludert

materialer som består av partikler på mindre enn 1 nm.

Denne arbeidsdefinisjonen er verken utfyllende eller uttømmende, men har som

formål å danne et overordnet rammeverk. Grupperinger, klassifiseringer og

spesifikasjoner av nanomaterialer er en utfordring. Størrelsesforholdet blir i

definisjonssammenheng brukt om ett av kriteriene, men kan også i fremtiden være

gjenstand for endring mot en høyere øvre grense for størrelse. Fremtidig forskning

og utvikling på området nanoteknologi vil kunne vise til andre forhold som kan

være mer presise. Arbeidet med å finne frem til en alminnelig akseptabel definisjon

av nanomaterialer innen EU fortsetter. EU vil i 2012 foreta en åpen høring for å

jobbe videre med disse prosessene.

3.3 Formålsrettet nedskalering

Klassifisering etter kun størrelse som universell parameter vil ikke være dekkende

for en deskriptiv beskrivelse av stoffets alle iboende egenskaper. En nedskalering,

eller syntetisering, av et materiale til nanonivå kan resultere i endrede fysiske,

kjemiske, magnetiske, optiske og katalytiske egenskaper, sammenlignet med samme

materialet på bulk og makronivå [25].

Forhold som reaktivitet avhenger også av kjemisk sammensetning og interaksjonen

med eksternt miljø. Ved en nedskalering i materialets størrelse, vil overflatearealet

øke i forhold til volumet, og kan resultere i økende reaktivitet. Dette medfører at

nanomaterialer ikke automatisk kan sammenlignes med samme materialer i bulk

størrelse. Derfor kan ikke toksikologiske og kjemiske profiler for et materiale på

bulk nivå, brukes direkte på samme materialet nedskalert til nanonivå, siden disse

kan være forskjellige.

22


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Dagens regelverk på kjemikalier gjelder for nanoformen av bulkmaterialer, men i

utgangspunktet kan de ha svært ulike helseskadelige virkninger. Det arbeides nå

for å se i hvilken grad nanomaterialer trenger spesielle reguleringer. Utfordringen er

at i dag må hvert stoff vurderes for seg, siden nanoeffekter ikke bare er et resultat

av nanostørrelsen alene. [26].

En bevisstgjøring av denne kjensgjerningen vil være av stor betydning på flere

områder. Begrepsmessig kan også nanomaterialer ha ulike tolkninger. Endring av

eksisterende egenskaper og en utløsning av nye, ukjente egenskaper vil kunne ha

innvirking, ikke bare regulatorisk, men også i sammenhengen mellom kunnskapen

om iboende evner, vekselvirkningen med ulike systemer og tolking av resultater.

Nanomaterialer tilvirkes og utvikles der bestemte egenskaper forsøkes å utnyttes til

flere formål. Noen av disse ønskede egenskapene, kan i visse tilfeller være uønsket

fra et helsemessig perspektiv.

3.4 Naturlig forekomst og syntetisering

Objekter i nanostørrelsen kan både forekomme naturlig og bli tilvirket syntetisk.

Med naturlig menes det her at forekomst av disse er under forhold der mennesker

ikke direkte er innblandet. Disse kan være et produkt av vulkanaktivitet,

skogbranner, bakteriologiske prosesser, dannelse av mineralkompositter, og andre

prosesser i naturens gang. I arbeidsmiljøsammenheng kan det dannes utilsiktede og

uønskede ultrafine partikler som følge av varmt arbeid som sveising og andre

termiske prosesser, inkludert avgasser fra forbrenningsmotorer [27].

Tilvirkede nanomaterialer produseres til bestemte formål. Herunder favnes også

nanomaterialer som dannes som biprodukter under forskjellige

produksjonsprosesser. Disse biproduktene kan både være tilsiktede og utilsiktede.

Felles for de fabrikkerte versjonene er at disse forekommer som et resultat av

menneskelige handlinger.

En tydeliggjøring av at nanoskalerte objekter også bør omfavne utilsiktede

biprodukter, da under resultat av en produksjonsprosess, er relevant. I Norge har

Elkem en høyvolumproduksjon av silisumdioksid. Dette produktet var opprinnelig

et avfallsprodukt fra silisium- og ferrosilisiumproduksjon. Nå utnyttes det blant

23


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

annet som forsterkningsmateriale i betong [28]. En slik uforutsett overgang, altså

fra et utilsiktet biprodukt, og til et produkt som kan utbyttes til bestemte formål,

er en ønsket utvikling og kan være aktuelt også for andre materialer

3.5 Noen grupperinger og klassifiseringer

Det tverrfaglige utvalget The European Network on the Health and Environmental

Impact of Nanomaterials, har utarbeidet følgende nomenklaturliste over termer

som inneholder ordlyden nano i sammensatte former, og også en forklaring på

andre relevante uttrykk. Også andre aktører som International Organization for

Standardization (ISO) har også laget forslag, og de adskiller seg i liten grad fra

hverandre [29], [21]. Disse forslagene gjengis nedenfor:

Agglomerat

Aggregat

Nanofiber

Ansamling av nanopartikler som holdes sammen av svake fysiske krefter,

som Van der Waalske krefter. Den enkelte nanopartikkel skilles lett fra

ansamlingen. Se for øvrig Figur 2.

En nanopartikkel som er bundet sammen med andre nanopartikler i en

ansamling. Dette kan være kovalente bindinger og andre fysiske

sammenføyinger. Den enkelte nanopartikkel er vanskelig å adskille fra

ansamlingen.

Et nanoobjekt der to like dimensjoner er i nanoskala og den tredje

dimensjonen er i signifikant større skala.

Nanomateriale

Et materiale der minst en ekstern dimensjon er i nanoskala

24


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Nanoobjekt

Et materiale der en, to eller tre dimensjoner er i nanoskala. Dette er en

generisk term og innebefatter også nanopartikler, nanofibre og nanoplater.

Nanopartikkel

Nanoplate

Nanoskala

Et nanoobjekt med alle 3 eksterne dimensjoner i nanoskala.

Et nanoobjekt der 1 ekstern dimensjon er i nanoskala og de 2 andre er

signifikant i større skala.

Betegner størrelse som spenner fra 1 nm til 100 nm.

Figur 2 – Noen mekanismer for agglomerering [30].

25


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Det poengteres at nanomaterialer og nanopartikler ikke er ensbetydende med

sfærisk objekter, men at partikler i denne sammenhengen også kan ha fiberlignende

og flakaktige strukturer. Nanomaterialer kan ha et mangfold av morfologi og

ujevne topografiske karakteristikker. Figur 3 viser noen eksempler på ulike former

og størrelser av fremstilte mikro- og nanopartikler.

3.6 Nanoteknologiske produkters omfang

Både produksjon og introduksjon av nanomaterialer øker i en global sammenheng.

Noen av disse har vært i bruk lenge, mens andre er relativt nye. I fravær av en

definisjon det er konsensus rundt, er det derfor lite analytisk informasjon

tilgjengelig på klassifiseringer etter type og produksjonsvolumer.

En nettbasert, kommersiell database over tilgjengelige nanomaterialer, og

produsenter av disse, viser at det finnes over 2000 registrerte produkter på det

internasjonale markedet, fra over 150 tilbydere [31]. De fleste av disse stoffene blir

produsert i relativt små mengder, og er på R&D nivå. Det er derimot ikke uvanlig

at virksomheter og miljøer innenfor R&D har planer om kommersialisering av

produksjonen, ved først å sette opp pilotanlegg og deretter oppskalere

produksjonsvolumet.

I Tabell 1 vises en liste over grupper av nanomaterialer som er tilgjengelig på det

internasjonale markedet. Bruksområdene er forskjellige innenfor ulike sektorer, og

sluttprodukter kan være konsumentprodukter eller til mer industrielle formål. En,

to eller alle tre fysiske dimensjoner kan være i nanoskalaen, med ulik morfologi og

struktur. Nanomaterialer i denne tabellen har gjennomgått forskning og

utviklingsstadiet, og noen av disse forberedes til masseproduksjon i høye volumer.

26


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Figur 3 – Syntetisk fremstilte mikro- og nanopartikler i forskjellig form og størrelse.

Rettighetene til dette bildet tilhører University of California – Santa Barbara

Tabell 1 – Utdrag fra liste over kjente nanomaterialer som er tilgjengelig på verdensmarkedet. Inndelt etter gruppe.

Kilde: Nanosciences and Nanotechnologies: An action plan for Europe 2005-2009 [32].

Gruppe av nanomaterialer Eksempler og beskrivelse

Keramiske nanopartikler

Titandioksid, sinkoksid, jernoksid og andre metalloksider

og metallsulfider

Metalliske nanopartikler Sølv, gull, aluminium, nikkel og andre metaller

Nanoporøse materialer

Silisiumdioksid, aluminiumoksid, andre metaller og

polymerer

Karbon nanorør Enveggede og flerveggede

Karbonbaserte nanomaterialer Carbon black, grafitt og kombinasjoner av metalliske

karbider

Fullerener Sylinder, kule eller ellipsoideformer av karbonatomer

Quantum dots Nanoskalerte krystaller av halvledere

Dendrimer Kjeder av molekyler

Nanowire Metalliske og halvvlederwire

Nanopolymerer Nanostrukturerte polymerer og fibre

Bionanomaterialer Syntetiske biomolekyler

Nanokapsler

Liposomer, silisumdioksid skall

27


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

4. Anvendelser og egenskaper

4.1 Materialegenskaper

aterialegenskaper

Materialer har en tendens til å endre kjemiske, fysiske og biologiske

karakteristikker og egenskaper når de nedskaleres eller syntetiseres til nanonivå.

Disse egenskapene vil være forskjellig fra samme materiale på bulk nivå.

Egenskaper for eksempelvis karbon i makrostørrelse vil ikke nødvendigvis være

eksakt lik for karbon nedskalert til nanon nanonivå ivå da det kan oppstå helt andre

vekselvirkinger mellom stoffer og dets omgivelser.

Helseeffekter for et stoff som er kartlagt når stoffet er på bulk nivå, kan derfor ikke

automatisk appliseres på samme stoffet når det nedskalert til nanonivå. Noen

egenskaper per vil være tilnærmet like, mens andre egenskaper vil forandre seg

drastisk.

Nye egenskaper, forbedrede egenskaper og nye produkter er noen av forholdene

som forsøkes utnyttes ved å bruke nanoteknologi. Det er et samspill av ulike

naturvitenskapelige para parametre og forhold som om endres for å oppnå dette. Samspillet S

mellom disse ulike forholdene, orholdene, illustreres i Figur 44.

Figur 4 – En illustrasjon over ulike forhold som ønskes ved å applisere nanoteknologi,

og samspillet mellom noen av parametrene som inngår i dette helhetsbildet.

Basert på å foredrag av Keld Jensen (Ph (PhD)

28


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

4.1.1 Geometriske effekter

Alle materialer består av atomer og molekyler, og ved en miniatyrisering og

nedskalering til nanonivå har atomene og molekylene en tendens til å reagere

annerledes. Materialet viser altså forskjellige egenskaper på nanonivå, enn ved bulk

nivå. Anta en kube der hver side er på 1 cm. Hvis denne kuben deles inn i mindre

småkuber, der hver småkube er 1 µm, øker antallet fra 1 til 10 12 . Hvis igjen hver av

disse småkubene deles til enda mindre kuber, nå med lengde på 10 nm, har

antallet økt til 10 18 . Det er hele tiden samme vektenhet med kube, altså samme

bulk materiale, men miniatyriseringen har økt antallet. Se Figur 5 for referanse.

Denne nedskaleringen har også økt det spesifikke overflatearealet. Anta samme

kube som i Figur 5. Når denne er nedskalert fra 1 cm til 1 µm, har det spesifikke

overflatearealet økt med en faktor på 10 000 ganger. Ved nedskalering fra 1 cm til

10 nm, har det spesifikke overflatearealet økt med en faktor på 1 000 000 ganger.

Dette er en dramatisk økning, og er en av grunnene til unike egenskaper ved

nanoskalerte materialer, til forskjell fra samme materialer på bulknivå [33].

Fraksjonene av atomer og molekyler i den frie enden, altså på overflaten, er av en

signifikant betydning. Derfor vil selve overflatearealet kunne ha en stor betydning

for hvordan materialer og partikler vil oppføre seg i forskjellige systemer. Noen

biologiske og kjemiske reaksjoner skjer i overflatebarrierer, og et materiale som er

nedskalert til nanostørrelse, kan bli mer reaktivt.

29


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Figur 5 – Visuelt eksempel på økning av overflateareal, og antall enheter,

når en partikkel i form av kube blir miniatyrisert. I dette eksemplet er

massetettheten til kuben 1 g/cm 3 .

Basert på ”Nanoparticle technology handbook” [33].

4.1.2 Overflatemodifisering

Nanomaterialer kan overflatemodifiseres med overflatebehandling, funksjonalisering

eller andre kjemiske og fysiske metoder. Hvert objekt vil da bestå av en kjerne med

en eller flere eksterne lag på overflaten. En titandioksid partikkel kan ble

overflatebehandlet ved å bli påført lag med silisiumoksid. Dette kan også være

motsatt, en silisiumdioksid partikkel kan være dekket av lag med titandioksid.

Slike nanomaterialer vil ha kjerner med en type materiale og ett eller flere skall

[34].

30


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Her er det viktig å være å være klar over det store mangfoldet og variasjonene som

er mulig. Nanomaterialer kan ha identiske overflateskall, men forskjellige kjerner.

Typen overflatemateriale vil bestemme i hvilken grad det degenereres eller

aggregere i et gitt medium. Det er også blitt påvist at valg av overflatemateriale vil

direkte kunne påvirke nanomaterialers interaksjoner med biologiske systemer [35].

Ut ifra både miljø og helsemessige aspekter, vil det derfor ha lite hensikt å se på

kjernen og overflateskall som isolerte tilfeller, siden de da ikke vil fortelle noe om

hvordan overflatemodifiserte nanomaterialer vil oppføre seg i gitte tilstander. Hver

kombinasjon av kjerne og en eller flere overflateskall bør evalueres for seg selv i en

risikovurdering.

4.1.3 Andre egenskaper

Syntetisering av nanomaterialer vil også forårsake endringer i andre fysiske og

kjemiske egenskaper som redokspotensial, katalyseeffekter, overflatespenninger og

løselighet. Det siste er nært beslektet med toleranse mot løselighet, altså graden av

uløselighet. I en risikovurdering vil denne faktoren også ha betydning, særlig etter

opptak av nanomaterialer i biologiske systemer.

Disse fysiske og kjemiske egenskapene som er nevnt, er påvist å forekomme som et

resultat av endring i størrelse for materialer, med kontinuerlige effekter [36]. Det vil

derfor være av stor interesse å vite mer om disse parametrene og se nærmere på

sammenhenger.

4.2 Overordnede tilvirkningsmetoder

Det er generelt to forskjellige tilnærminger for å syntetisere nanomaterialer: topdown

og bottom-up. Den første tar utgangspunkt i bulk materialet, og bryter dette

ned til mindre enheter. Teknikkene kan være å bruke mekaniske, kjemiske og/eller

andre former for energidomener. Bottom-up metoden vil være en motsatt

tilnærming. Istedenfor å bryte ned et bulk materiale, vil det heller forsøkes å bygge

opp ønskede produkter fra bunnen av, med atomære og molekylære byggeklosser.

Begge metodene kan gjøres i gass, væske, fast form eller vakuum [37].

31


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

De mest kjente metodene for å tilvirke nanomaterialer er litografiske prosesser,

kjemiske fasedeponeringer (CVD), fysiske fasedeponeringer (PVD), forskjellige

plasmateknikker og SOL-GEL prosessering. Teknikkene har alle sine fordeler og

ulemper. Renhet på sluttprodukt, kontroll av prosessen og økonomiske hensyn vil

være med på bestemme tilvirkningsmetoder som blir benyttet av de ulike

produsentene.

4.3 Noen applikasjoner

Introduksjon av nanomaterialer kan gjøre bulk produkter sterkere, lettere, renere,

billigere å produsere og mer fleksible til individuelle tilpasninger. Dette gjelder

både vanlige konsumentprodukter og de som blir brukt til industrielle formål.

Materialer vil få disse forbedringene ved at nanomaterialer blir tilsatt, eller innbakt

som komposittbestandeler, i allerede eksisterende bulk materialer.

Listen over sluttprodukter av nanomaterialer er stadig økende, og omfatter stadig

flere produkttyper og bransjer. En grafisk fremstilling av antall

konsumentprodukter på markedet, inndelt etter produktgruppe, vises i Figur 6.

Slik det forekommer av figuren, er omtrent en tredjedel av disse produktene i helse

og velpleiebransjen. Underkategorier der er personlig hudpleie, kosmetikk og

sportsutstyr. Titandioksid og sinkoksid blir hyppig brukt fordi disse absorberer

ultrafiolette strålinger og lar vanlig lys slippe igjennom. Det er også hyppigere

bruk av andre nanomaterialer direkte som tilsetningsstoffer. Siden disse påføres

rett på kroppen, er analyser av helseeffekter ganske relevant [38].

Noen nanomaterialer har vært i bruk ganske lenge. Carbon black har blitt brukt til

forsterkning av bildekk siden begynnelsen av 1900 tallet [39]. Silisiumdioksid,

titandioksid og sinkoksid har også vært tilgjengelige som nanomaterialer en stund,

og alle disse blir produsert i høye volumer og brukt i ulike produktserier.

Karbon nanorør (CNT) er et relativt nytt nanomateriale som er interessant både

historisk og når det gjelder applikasjon. En japansk forsker skal ha fått æren av

oppdagelsen på 1990 tallet, selv om CNT også er rapportert oppdaget av en

russisk forsker på 1950 tallet [40]. Dette er grafenlag som er rullet sammen til rør,

der diameteren er mellom 2-100 nm. Lengden kan være opptil flere mikrometer

32


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

lang. I sin form vil det altså være fiberlignende, på grunn av et stort lengde-bredde

forhold. Applikasjon kan blant annet være som tilsetning i komposittmaterialer,

elektronikk, sensorer og til medisinsk bruk [41].

Figur 6 – Oversikt over antall konsumentprodukter på markedet som inneholder nanopartikler, i

2006 og 2011. Inndelt etter produktkategorier.

Kilde: Project on Emerging Nanotechnologies (PEN), Woodrow Wilson Institute

http://www.nanotechproject.org/

33


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

4.4 Nanokompositter

Et nanokompositt er et blandingsmateriale hvor enkeltelementer av bestanddelene

har minst en dimensjon som er i nanoskalaen [42]. Introduksjonen av

bestanddelene gjøres for å utnytte bedre de iboende egenskapene til disse i

komposittmaterialet. Derfor vil nanomaterialer som er innbakt i tradisjonelle bulk

materialer medføre at dette komposittet får forbedrede egenskaper enn bulk

materialet alene. Små tilsetninger av nanomaterialet kan øke egenskapene til bulk

materialet betraktelig. Et eksempel på en nanokompositt vises i Figur 7, der

silisiumkarbid (SiC) partikler i nanostørrelsen blir innbakt i en alumina matriks.

Siden sluttkomposittet vil ha en ekstern struktur som er større enn den foreslåtte

øvre grensen på 100 nm, vil derimot dette blandingsmaterialet ha en intern

struktur som er innenfor EU sin arbeidsdefinisjon, og vil derfor klassifiseres som

nanomateriale [24].

Nanokompositter gjør materialer mekanisk sterkere og lettere, og vil ha mange nye

bruksområder, blant annen innenfor tekstiler, overflatebehandlingsmidler, kjøretøy

og forbruksvarer. Ett av firmaene som ble besøkt ville markedsføre sine

nanomaterialer mot produsenter av nanokompositter for nettopp å utvikle sterkere

og lettere materialer. Noen nanokompositter har også vist en evne til å fungere

som barriere mot utslipp av oksygen. Denne evnen vil kunne utnyttes i

matindustrien, da nanokompositter i større grad vil kunne brukes under

innpakning av matvarer, for å øke holdbarhet. Ett av firmaene som ble besøkt

nevnte dette som fremtidig applikasjon av sine produkter.

Mer komplekse nanostrukturer er under stadig utvikling, og når stadig flere

anvendelsesområder. Blant annet innenfor legemiddelindustrien, brukes disse til å

injiseres inn i kroppen i forbindelse med medisinske behandlinger. Fremtidige

hybrider av nanomateriale, som er hierarkisk oppbygd av flere bestanddeler på

nanonivå, er også under utvikling til fremtidig bruk [43].

Innkorporering av nanomaterialer inn i bulk materialer øker sannsynligheten for at

de nanospesifikke egenskapene blir overført til sluttkomposittet. For en

risikovurdering, med vekt på frigjøring av nanopartikler, bør det derfor tas hensyn

til dette for komposittproduktets livssyklus, helt fra tilvirkning og til

destruksjonsfasen.

34


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Figur 7 – TEM bilde av en nanokompositt. Nanopartikler av SiC (20-200 nm) er blitt

brukt imellom en matriks av alumina, som har en signifikant større kornstørrelse (1-5 µm).

Kilde: Oxford Centre of Advanced Materials and Composites

http://www.ocamac.ox.ac.uk/

4.5 Industriell utnyttelse av nanomaterialer

Bruk og applikasjon av nanomaterialer er innenfor de fleste samfunnsdomener, og

nye bruksområder øker i takt med den teknologiske utviklingen. De forbedrede

egenskapene som fremkommer som et resultat av introduksjon av nanoteknologiske

prosesser og nedskalering av et materiale til nanonivå, kommer flere bransjer,

produkter og virksomheter til gode. Ett og samme materiale kan brukes innenfor

ulike sektorer og bransjer i samfunnet.

EU har på generell basis inndelt applikasjon av nanoteknologi inn i 10 forskjellige

sektorer i samfunnet. I Tabell 2 er disse sektorene listet opp, og viser også noen

eksempler på hva nanomaterialer vil kunne bidra med innefor hver sektor.

Enkelte nanomaterialer vil muliggjøre løsninger og innovasjoner som ikke har finnes

fra før. Tabell 3 gir en oversikt over nanospesifikke egenskaper som forsøkes

utnyttes og brukes. De opplistede nanomaterialene produseres enten i høyvolum,

eller er på vei mot høyvolumproduksjon.

35


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Tabell 2 – Oversikt over 10 ulike sektorer der nanoteknologi ønskes til å oppnå bestemte formål

Kilde: Basert på rapporter fra ObservatoryNANO, http://www.observatorynano.eu

Sektor

Luftfart og transport

Jordbruk

Kjemi og materialer

Byggebransjen

Energi

Miljø

Helse

Informasjon og

kommunikasjonsteknologi

Sikkerhet

Tekstilindustri

Ønsket utnyttelse med nanoteknologiske produkter

Lavvekts kjøretøy, lavt energibruk, energilagring, energieffektivitet, intern forbrenning,

selvrensing, redusere utslipp

Forbedre gjødsel og andre biokjemiske substanser, økte tilgjengelighet av

næringskomponenter, tidlig detektering av skadelige bakterier for matvareindustri

Effektive og billigere løsninger for gummi, muliggjøre nye elektroniske produkter som

fotoceller og ledende komposittmaterialer, hydrofobe materialer. Forbedre termiske og

katalytiske egenskaper, forbedrede partikkelsensorer

Utvikle miljøvennlig sement, redusere energibruken gjennom forbedrede termiske

egenskaper, mer holdbarhet og værbestandighet, utvikle høykvalitetsprodukter som også er

miljøvennlige

Forbedre termoelektrisk energi, redusere energi og varmelekkasjer i kjøretøy, forbedre og

øke kapasiteten til batterier, nye mobil og kjøretøyløsninger, øke kapasiteten til

superkondensatorer, muliggjøre lagring av store mengder energi

Produsere drikkevann, resirkulering av vann, rense sjøvann, redusere CO2 utslipp, fjerne

forurensninger fra luften

Rutiner for tredjegenerasjons genomsekvensiering for persontilpasset medisin, terapeutisk

medisinering (drug delivery), redusere bieffekter og forgiftninger, forbedre eksisterende

medisinegenskaper

Forbedre nettverk og datakraft, nye minneløsninger, forbedre integrerte kretsløsninger, nye

skjermløsninger

Forbedre innbyggeres sikkerhet, forbedre sikkerhet på offentlige plasser og livskvalitet, sikre

kommunikasjon mellom organisasjoner, forhindre spionasje

Lavere vekt, høyere komfort, multifunksjonalitet, innovative og forbedrede løsninger for

tekstiler til medisinsk og sportsbruk

36


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Tabell 3 – Oversikt over spesifikke egenskaper som forsakes utnyttes til enkelte nanomaterialer.

Kilde: Basert på Azonano, http://www.azonano.com/

Nanomaterialer

Fullerener

TiO2

CNT

Metalliske oksider

Nanoleire

Dendrimer

Polymerer

Nanomagnetiske

materialer

Carbon black

SiO2

Sølv

Spesifikke egenskaper som ønskes utnyttes

Høy elektrontiltrekning

Anti UV og transparent for lys, fotokatalytisk effekt

Forbedrede elektriske og mekaniske egenskaper

Stort overflatevolum, optiske egenskaper

Katalyse, styrke

Hydrofobi/hydrofili

Miniatyrisere kjemiske reaksjoner

Økende magnetiske egenskaper

Økt overflate

Reologiske egenskaper (flyt av materie)

Forbedrede katalytiske, elektriske og optiske

egenskaper

37


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

5. Helserisiko

Helserisiko for et stoff vil være en funksjon av både stoffets iboende egenskaper og

eksponeringsgrad. Et stoff kan ha iboende skadeevne, altså være helsefarlig, men

helserisikoen kan være tilnærmet lik null, dersom eksponeringen ikke er

betydningsfull. Dette kan være ved tilfeller der et potensielt helsefarlig stoff blir

prosessert i hermetisk lukkede systemer, der sannsynligheten for at stoff eller

materiale unnslipper i arbeidsatomsfæren er minimal.

Den mest betydelige faktoren for eksponering i arbeidsmiljøet vil være når

nanomaterialer frigjøres i arbeidsatmosfæren. Dette kan forekomme før, under og

etter en tilvirkningsprosess. Typiske scenarioer der eksponering kan forekomme vil

være rengjøring av maskiner, pakking av produkter, og også under selve

prosesseringen. Dette vil igjen være avhengig av metode og maskinpark som blir

brukt.

Noen av utfordringene knyttet til problemstillingen er at det bare finnes

vitenskaplige studier som dokumenterer helseeffekter av noen nanomaterialer i

dyreforsøk. Det arbeides i dag med kvalitetssikring av toksikologiske effekter i

testsystemer for nanomaterialer [44]. Samtidig overvåkes arbeidstakere med hensyn

til mulige skadevirkninger.

Siden det ikke foreligger noen data på langtidseksponering av nanomaterialer blant

arbeidstakere, finnes det intet epidemiologisk grunnlag for toksiske analyser. Derfor

bør in vivo og in vitro studier benyttes. Studier in vivo bør gjøres over en langtids

varighet, for også å omfavne nanomaterialer som ikke løser seg lett opp i biologiske

systemer, nettopp for å avgjøre kroniske virkninger. Kreft er påvist i dyreforsøk,

etter eksponering for spesielle former for karbon nanorør, da med

langtidseksponering [45], [46]. For å anskaffe mer data om helseeffekter, anbefales

derfor flere in vivo studier med langtidseksponering.

38


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

5.1 Nanopartiklers iboende forgiftningsevne

Den iboende egenskapen til forgiftning som nanomaterialer har, vil kunne avhenge

av flere forhold. Dette er altså egenskaper som er spesifikke for et materiale ved

nedskalering til nanonivå. Noen som kan være utslagsgivende er [47]: Antall

partikler, spesifikt overflateareal, størrelsesdistribusjon, konsentrasjon, kjemisk

sammensetning, zetapotensial, funksjonalisering, redokspotensial,

overflatespenninger, løselighet, form, krystallinitet, hydrofili/hydrofobi,

produksjonsmetode og grunnstofftype.

Blant disse parameterne vil overflatareal, antall partikler og størrelse være de

viktigste faktorene. Det foreligger tilstrekkelig vitenskapelig dokumentasjon på at

spesifikt overflateareal vil være av stor betydning for evnen til forgiftning og andre

negative helseeffekter for nedskalerte, luftbårne partikler [48].

Disse nanospesifikke egenskapene har stor betydning for transportering i luftveiene

og avsetning i vitale organer. Det samme gjelder karakteristikker og effekter for

hvordan nanopartikler blir tatt opp i celler. Endringer i en eller flere parametre vil

også påvirke hvor effektivt disse partiklene vil opptas i cellene [49]. Nanomaterialer

med hydrofobe egenskaper vil også være av betydning. Bestandighet mot løselighet

i biologiske væsker og systemer vil være av betydning for kroniske betennelser og

skader i organismen.

Det foreligger en risiko for at kunstig fremstilte nanopartikler også kan forårsake

kreft, eller forstadier til kreft. Forskere har vist at enkelte nanomaterialer også kan

tas opp gjennom cellemembraner og reagere med DNA og føre til potensiell

arvestoffskade [50]. Når stadig nye nanomaterialer utvikles og produseres, uten at

toksikologisk forskning og metodikk utvikles i samme tempo, er det en utfordring

for samfunnet å gjøre mer på dette området.

5.1.1 Karbon nanorør (CNT)

CNT er en gruppe nanoobjekt med stort kommersielt potensial, blant annet som

tilsetningsstoff i bulk materialer til forbedring av termiske, elektriske og mekaniske

egenskaper. De er blant annet 10 ganger sterkere enn stål [51]. De kan deles inn i

39


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

to hovedgrupper: enveggede karbon nanorør (SWCNT), og flerveggede karbon

nanorør (MWCNT), se Figur 8.

Figur 8 – Illustrasjonen viser envegget karbonnanorør

(SWCNT) til venstre, og flervegget karbonnanorør (MWCNT) til

høyre.

Kilde: Centre national de la recherche scientifique

http://www-ibmc.u-strasbg.fr

Disse rørformede strukturene syntetiseres ved å rulle sammen grafittlag bestående

av karbonatomer i gitterform. SWCNT er laget av ett enkelt grafenlag og har en

diameter på 0,5 nm til 3 nm. MWCNT består av flere grafenlag, formet til

konsentriske sylindre inni hverandre, og kan ha en diameter på opptil 100 nm [52].

Figur 9 viser et mikroskopbilde av flere MWCNT.

Lengden varierer veldig, noen er opptil flere mikrometer lange. Det er den

fiberlignende formen på CNT som gjør at disse har fått stor oppmerksomhet ut

ifra en toksikologisk synsvinkel. Syntetiserte CNT vil også ha ulike grader av

urenheter.

Det foreligger tilstrekkelig dokumentasjon på at syntetiserte CNT, både MWCNT

og SWCNT, uavhengig av syntetiseringsmetode og renhetsgrad, forårsaker

betennelser, arrvevdannelse og andre toksikologiske effekter i lungene [53]. Figur 10

viser MWCNT avsatt i luftveien på lungene til en mus som er blitt eksponert.

Lengden på disse hule fiberobjekter vil være av avgjørende faktor. Lange CNT er

medisinsk mer toksiske enn korte CNT [54].

40


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Analogien til asbestfibre er et direkte resultat av syntetiseringen som er gjort der

nanospesifikke egenskaper som ønskes av et materiale, og som er ønskelig ut ifra et

teknologisk synspunkt, viser seg å være totalt uønsket fra et arbeidsmiljøhensyn.

Det er nedskaleringen til nanonivå som gjør CNT potensielt helsefarlige, selv om

moderstoffet (parental substance), altså karbon, i utgangspunktet ikke utgjør en

lignende helsefare.

Figur 9 – Scanning Electron Microscope (SEM) bilde av MWCNT i forskjellige oppløsninger [55]. Disse karbon

nanorørene har en fiberlignende morfologi. Bilde a) viser en oppløsning på 10 µm og bilde b) viser en oppløsning på

200 nm.

41


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Figur 10 – Bildet viser MWCNT avsatt i luftveien på lungene til en mus

som er blitt eksponert i et forsøk.

Kilde: NIOSH

http://www.cdc.gov/niosh/

5.1.2 Titandioksid (TiO2)

Titandioksid som et naturlig forekommende materiale produseres i høyvolum på

verdensbasis. Hos Kronos Titan i Norge alene produseres det flere tusen tonn

titandioksidpigment på årsbasis. Det brukes som blant annet hvitpigment i

malingsindustrien. I tillegg har trenden blant produsenter den siste tiden vært å

nedskalere titandioksid partiklene fra mikronivå og til nanonivå for å utnytte de

nanospesifikke egenskapene. Nanoskalert titandioksid produseres ikke i Norge.

Noen av de mest brukte anvendelsene av nano-TiO2 er som tilsetningsstoff i helse

og velvære produkter. Nanotitandioksid har gode fotokatalytiske egenskaper med

42


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

en unik evne til å absorbere UV stråling [56]. Partiklene blir også ofte

overflatemodifisert. Figur 11 viser et bilde av nanotitandioksid partikler som er

påført lag med sølv.

Nanoversjonen av titandioksid har påvist å fremkalle negative helseeffekter i

dyreforsøk. Eksponeringen har forårsaket skade i lungeblærer dypt i lungene, som

også kan resultere i kroniske betennelser [57]. Siden dette stoffet har en høy

fotokatalytisk effekt, og brukes i økende grad som tilsetning i produkter som

påføres rett på kroppen, har det blitt et økt fokus på mulighet for opptak gjennom

huden. Det er publisert effekter i hud, men ikke at partiklene trenger igjennom

frisk hud til indre organer. Titandioksid er også et materiale som ofte blir

overflatebehandlet. Avgjørende faktor for å avgjøre toksisiteten til nanoskalert

titandioksid vil derfor være å også inkludere denne parameteren, sammen med

andre fysiske og kjemiske egenskaper.

Figur 11 – Transmission electron microscopy (TEM) bilde av TiO2 partikler som er påført lag av sølv.

Kilde: “A simple approach to reactivate silver-coated titanium dioxide photocatalyst” [58].

43


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

5.1.3 Silisiumoksid (SiO2)

Silisiumdioksidpartikler deles normalt inn i to grupper: krystallinsk og amorf.

Nanoskalert silisiumdioksid kalles også for ”nanosilica”.

Krystallinsk silisiumdioksid, er klassifisert som Gruppe 1 substans, av IARC

(International Agency on Research of Cancer) [59]. Dette betyr at epidemiologiske

studier har påvist at dette er kreftfremkallende på menneske.

Amorf silisiumoksid blir produsert i store volumer verden over, og flere tonn blir

produsert i Norge av Elkem. Amorf silisium er klassifisert som Gruppe 2B, som

betyr at det ikke foreligger nok informasjon til å kunne påvise at dette kan

fremkalle kreft på mennesker.

Noen former for nanoskalert silisiumdioksid har vist seg å kunne føre til ulike

former for skadevirkninger for eksempel i lunger blod og lever, dels avhengig av

partikkelstørrelse og partikkelkonsentrasjon [60], [61]. Ett eksempel på nanosilica

partikler, vises i Figur 12.

Figur 12 – SEM bilde av nanoversjonen av silisumoksid (nanosilica), der a) er umodifisert nanosilica og b) er

modifisert nanosilica. Partiklene er i irregulære former.

Kilde: “Preparation and properties of polymerizable silica hybrid nanoparticles with tertiary amine structure” [62].

44


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

5.2 Eksponeringsveier

Innånding av ørsmå nanopartikler som er frigjort til arbeidsatmosfæren, vil kunne

følge innåndingsluften ned i lungene. Deretter vil disse kunne bli transportert over

i blodbanen og derfra videre til celler og andre indre organer [63]. Videre kan

nanopartikler ha interaksjoner og vekselvikninger blant annet på DNA.

Nanomaterialer kan derfor representere en større helsemessig risiko på grunn av

størrelsen, siden disse opptas lettere enn større partikler. En oversikt over mulige

ruter for eksponering i menneskekroppen og assosierte sykdommer vises i Figur 13.

Figur 13 – Denne figuren viser noen eksponeringsscenaria

for nanopartikler, og assosierte sykdommer basert på

epidemologiske, in vivo og in vitro studier.

Bildet er uten kopirett eller andre restriksjoner.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Nanotoxicology.jpg

45


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

5.2.1 Eksponering i luftveier og lunger

Nanomaterialer som er frigjort i arbeidsatmosfæren vil kunne innåndes av personer

som oppholder seg både jevnlig og sporadisk i produksjon og arbeidslokalet.

Graden av innånding kan ikke beskrives med enkle sett av parametre og det finnes

ingen standardiserte teknikker for måling og karakterisering av dette. En viktig

utfordring for toksikologiske studier rundt dette vil derfor være å utvikle metodikk

for karakterisering, og denne metodikken må være appliserbar for nanopartiklers

spesifikke natur.

En tradisjonell tilnærming for å måle graden av inhalering har vært

massekonsentrasjon. Nyere studier har påvist at overflatearealet også vil være

utslagsgivende, når det gjelder opphopning av partikler som gir opphav til

betennelser i lungeregionene [64].

Dyreforsøk har påvist at nanopartikler også transporteres fra lungene til andre

organer i kroppen [65]. Det er påvist at ved tilstrekkelig høye konsentrasjoner kan

noen nanopartikler påvirke lever og nyrer hos forsøksdyr, men hos mennesker

foreligger ikke tilstrekkelig informasjon om dette.

Huden kan også være en mulig opptaksvei. Det er kjent at noen nanopartikler kan

påvirke huden, mens andre ikke gir hudskade. Forskningsdata på opptak gjennom

normal hud er derimot ikke funnet.

46


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

6. Måleteknikker

Nanopartikler kan forekomme i et stort antall per masseenhet. Det totale

overflatearealet kan være stort (se delkapittel 4.1.1). Derfor bør også

overflatarealet inngå som en parameter i målemetodikker som blir brukt for å

kartlegge helseeffekter av nanopartikler, og eksponeringsgraden. Antallet vil også

spille en rolle. Følgelig må derfor måleutstyr som måler masse, overflate og antall

være tilgjengelig for å gjøre videre undersøkelser med nanoskalerte partikler.

Måling av masse vil ikke kunne være et tilstrekkelig mål for å få et helhetsbilde av

toksikologiske virkninger, eller eksponeringen i arbeidsmiljøet.

For å kvantifisere eksponerningen brukes i dag stasjonære eller bærbare

prøvetakere, for å bestemme masse, men det finnes ikke prøvetakere for å

bestemme personlig eksponering for antall partikler og overflate gjennom en

normal arbeidsdag. Internasjonalt er det i forskningsmiljøer enighet om at det må

måles eksponering ved hjelp av flere parametre. Hva som er viktigst vil forskning i

fremtiden på dette området vise.

6.1 Tilnærminger for målemetodikk

I arbeidsmiljøsammenheng bør en tilnærming til kvantifisering og dimensjonering

av nanomaterialer utarbeides i flere trinn. Det bør utvikles både teknologi og

vitenskaplige metoder for systematisering og standardisering av målemetoder.

Denne teknologien bør ta utgangspunkt i den fysiske karakteriseringen av

nanomaterialer som blir luftbårne. Dette vil danne grunnlag for toksikologiske

studier rettet mot helseeffekter.

For å oppnå et tilstrekkelig analysegrunnlag av kvantifiseringen, bør flere

parametre enn massekonsentrasjon inngå i metodene for måling i

arbeidsatmosfære. Når nanomaterialer blir syntetisert, vil også andre faktorer gjøre

seg gjeldende enn de som gjelder for samme materialet på bulk nivå. Metoder

brukt i bulk kjemien kan ikke automatisk appliseres på samme materiale i

nanoskala. Forskningen er klar og tydelig på at bulk kjemi og masse vil være av

mindre betydning enn partiklenes størrelsesdistribusjon, overflateareal og

47


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

overflatekjemi [66]. Eksperimentene har også påvist at toksisiteten til visse

nanopartikler øker med nedskalering, i forhold til samme type større partikler. For

både nye, og eksisterende nanomaterialer, finnes det ingen tilgjengelige data på

standardiserte klassifiseringer og nivåer som har innvirkning på helseeffekter [67].

Metodene og parametre som skal brukes for å kvantifisere eksponeringsgraden bør

også være materialspesifikke, for å imøtekomme nanomaterialers mangfoldighet.

Samme type metode og karakterisering av eksponeringsgrad kan ikke automatisk

brukes for alle typer av nanomaterialer. Hver gruppe nanopartikkel er unik, og

overflatebehandlinger samt andre modifiseringer gjør at heller ikke samme metode

kan brukes på samme typer partikler og objekter. Jo flere parametre som inngår,

dess bedre helhetsbilde vil da dannes. Vitenskaplige miljøer foreslår at følgende

parametre kan inngå i toksikologiske analyser [68]:

• Agglomerering/aggregering

• Kjemisk sammensetning

• Krystallstruktur

• Partikkelstørrelse

• Størrelsesdistribusjon

• Renhet

• Fasong/form

• Overflateareal

• Overflatespenninger

• Overflatekjemi

Størrelsesdistribusjon og overflateareal vil være viktige mål. Også instrumenter som

måler agglomereringssgrad vil være av betydning, fordi enkelte nanomaterialer

viser en økende tendens til å agglomerere sammen etter syntese.

I arbeidsmiljøsammenheng er frigjøring av nanomaterialer ut til arbeidsatmosfæren

den største kilden til eksponering. Arbeidsatmosfæren kan i tillegg til nanopartikler

mindre enn 100 nm, også bestå av større partikler, enten som aggregater av

nanopartikler eller mikroskalerte støvpartikler. Det bør brukes måleinstrumenter

som måler hele den aktuelle størrelsesskalaen.

48


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

6.2 Eksponering i arbeidsmiljøet

I en dansk rapport er det blitt gjort feltmålinger og innhentet resultater fra andre

studier som omhandler eksponering i arbeidsmiljøet. Disse viser blant annet

partikkelkonsentrasjoner av frigjort nanopartikler på forskjellige arbeidsplasser.

Målingene er blitt gjort på danske forskningsinstitusjoner og i industrielle

virksomheter [30].

Tabell 4 viser noen av resultatene fra denne rapporten. Den viser resultater for 4

forskjellige nanopartikler. I disse eksponeringsforsøkene er det blitt benyttet

forskjellige instrumenter for å måle partikkeleksponeringene. Utførte målinger av

de aktuelle aktivitetene er blitt gjort ved å plassere måleutstyr så nære prosessen

som mulig, og i samme høyde. Bakgrunnsmålinger ble utført ved at det ble plassert

måleutstyr stasjonært i lokalet, på et sted hvor lite eller ingen aktivitet foregikk.

Håndteringen av MWCNT ble foretatt i et arbeidstelt utstyrt med vakuumpumpe

med grovpartikkel- og HEPA filter. Det var 2 typer MWCNT ble benyttet.

MWCNT-1 var pulver av kornete CNT partikler, mens MWCNT-2 var et veldig

løst, fnuggete materiale. Forsøket konkluderer med at MWCNT er vanskelig å

håndtere i store mengder samtidig som eksponeringsnivået holdes lavt.

Målemetodene for CNT er ikke godt nok utviklet, og eksponeringsgraden var

vanskelig å anslå. Derfor anbefales det å arbeide med et høyt sikkerhetsnivå.

Håndteringen av nanosilica og nano-TiO2 ble foretatt i avtrekkskap med konstant

luftgjennomstrømning. Forøket konkluderte med at bruken av avtrekksskap

beskytter mot eksponering til en viss grad. Derimot kan noen partikler fortsatt

unnslippe avtrekksskapet. Derfor anbefales personlig beskyttelsesutstyr.

I en britisk rapport ble det utført målinger av luftbårne karbon nanorør, ved 4

forskjellige fasiliteter [69]. Disse målingene ble gjort når uprosessert SWCNT ble

tatt ut fra produksjonsreaktorene, og fraktet for videre prosessering.

Tabell 5 viser estimert konsentrasjon SWCNT av personlige luft prøver og

hanskeprøver. Estimeringen ble gjort ved å analysere jern (Fe) og nikkel (Ni) som

surrogat for den totale massen av karbon nanorør.

Konsentrasjon i luftprøvene lå mellom 0,7 µg/m 3 til 53 µg/m 3 . Filterprøver

indikerte kompakte partikler. Den estimerte mengden SWCNT på hanskene ligger

49


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

mellom 217µg til 6020µg, og de fleste av de frigjorte nanopartiklene ble funnet på

områdene på hanskene som var i direkte kontakt med overflater.

Tabell 4 Resultater fra et dansk feltstudie som viser partikkelkonsentrasjoner på arbeidsplasser.

Nanopartikkel Type måling Arbeidsprosess Partikkelkons. (cm -3 ) Max

(cm -3 )

Nanosilica Aktivitet Veiing og 1,597e3 4799 1079

Bakgrunn blanding 1,504e3 1073 993

Nano-TiO2 Avtrekksskap Simulert søl og 2,000e3 1,300e5 1100

Arbeidssone rengjøring 4,141e3 5787 2156

MWCNT-1 Aktivitet

7,605e3 5,636e4 3540

Bakgrunn Utporsjonering i --- --- ---

MWCNT-2 Aktivitet arbeidstelt 1,684e4 2,871e4 4209

Bakgrunn --- --- ---

Min

(cm -3 )

Tabell 5 – Frigjorte SWCNT i arbeidsatmosfæren ved uttak fra produksjonsreaktor til videre prosessering.

Fasilitetsnummer Personlige luftprøver Hanskeprøver

Prøve (m 3 ) Estimert konsentrasjon (µg/m 3 ) Estimert konsentrasjon

(µg)

1 0,139 0,7 (Ni) 217

2 0,079 36,29 (Fe) 3705

3 0,096 9,86 (Ni) 863

4 0,132 51,73 (Ni) 6020

52,73 (Fe) --

6.3 Noen instrumenter

Selve målingen i arbeidsatmosfæren kan gjøres med stasjonære enheter eller

bærbart utstyr. For begge tilfellene må instrumentet korrigeres for bakgrunnsstøv,

før målingen blir foretatt. Det finnes et antall forskjellige målemetoder og

instrumenter, disse instrumentene kan brukes til å karakterisere de forskjellige

aspektene ved nanopartikler.

Figur 14 viser eksempler på noen instrumenter.

50


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Condensation Particle Counter (CPC)

Kondensasjonspartikkel teller kan brukes for å telle antall partikler. Denne

fungerer ved at luftprøver blir kontinuerlig sugd inn i CPC, hvor luftprøven

kommer inn i et oppvarmet metningskammer med damp, for eksempel butanol.

Partiklene og dampen går videre til en avkjølt kondenseringsenhet hvor dampen

kondenserer på partiklene slik at de øker i størrelse.

Etter kondensering er partiklene så store at de kan telles med ”light scattering” i

en optisk partikkelteller (OPC). Partiklene går inn i et kammer opplyst av laser,

når partiklene bryter laseren vil laseren reflekteres slik at den treffer en fotodiode.

Det finnes mange forskjellige modeller og de måler i ulike områder. Instrumentene

med lavest deteksjonsgrense kan oppfange partikler ned til 2,5 nm [70].

Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS)

En SMPS kan brukes både til å bestemme antall partikler og størrelsesfordeling.

Instrumentet består av 2 hoveddeler: en partikkel teller og ett differensial

mobilitetsanalyse instrument (DMA).

Partiklene går igjennom et filter som har til hensikt å fjerne de store partiklene.

Deretter blir partiklene ladd før de kommer inn i DMA. Denne består av en indre

og ytre elektrode, den indre elektroden får et negativt potensial, mens den ytre

elektroden holdes jordet. Partiklene avbøyes og separeres avhengig av den

elektriske mobiliteten til partiklene. Bare partikler med en bestemt mobilitet

slipper igjennom av gangen. Disse går videre ut av DMA og inn i en

kondensasjonspartikkelteller hvor de telles. Dette oppsettet gir en god

størrelsesfordeling, men er avhengig av relativt stabile luftbårne partikler for at

måleresultatene skal være korrekte. SMPS kan bare måle en mobilitet av gangen,

derfor vil målingene bli feil hvis de luftbårne partiklene har endret karakterisering

før måleprosessen har rukket å bli ferdig [71].

Et alternativ til SMPS er FMPS (Fast Mobility Particle Sizer). Denne har ikke like

god oppløsning men den måler alle mobiliteter samtidig, denne metoden kan derfor

brukes på mer fluktuerende partikler.

51


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Electrical Low Pressure Impactor (ELPI)

ELPI kan brukes til å måle både størrelsesfordeling, antall partikler per volum og

kan også brukes til å beregne overflateareal.

Virkemåten til instrumentet kan deles i tre steg [72]:

• I første steg blir partiklene ladet til et kjent ladningsnivå

• Etter at partiklene er ladet går partiklene inn i en lavtrykks

kaskadeimpaktor som har til hensikt å samle inn partikler avhengig av den

aerodynamiske diameteren

• Ladningen til partiklene måles med flerkanals elektrometere.

Den målte strømmen brukes til å beregne konsentrasjon og størrelse, mens den

aerodynamiske diameteren kan brukes til å beregne overflateareal

Figur 14 – Noen eksempler på instrumenter tilpasset for karakterisng av eksponeringsgrad i arbeidsmiljøet. Bilde a) er

håndholdt kondesasjonspartikkelteller, utviklet av TSI. Denne måler antall partikler ned til 10 nm størrelse. Bilde b) viser en

kombinasjon av kondensasjonspartikkelteller og differensial mobilitetsanalyse instrument. Dermed kan både

størrelsesfordeling og antallet partikler i gitte størrelsesintervall beregnes.

Kilde, bilde a): TSI

http://www.tsi.com/

Kilde, bilde b): AZONANO

http://www.azonano.com/

52


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

7. Reguleringer og lovverk

EU sin REACH (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of

Chemicals) regulering trådte i kraft fra 1. juni 2007 [73]. Slik navnet tilsier, dreier

denne lovreguleringer seg om registrering, evaluering, autorisering og restriksjoner

av kjemiske stoffer. REACH sin oppgave vil blant annet være å øke

kunnskapsgrunnlaget om stoffer og materialer på EU markedet som kan være farlig

for den menneskelige helsen. Norsk lovverk harmoniseres i mest mulig grad med

REACH.

7.1 Nanomaterialer i REACH og norsk lovverk

Nanomaterialer er inkludert som kjemisk stoff i REACH. Produsenter med høye

volumer må bekrefte at produktene som er på markedet ikke er helsefarlige. De

fleste nanomaterialer brukes ikke som høyvolumkjemikalier, og er derfor ikke

prioritert for registrering i REACH. EU har andre lovreguleringer som omhandler

noen former for nanomaterialer, som i kosmetikkindustrier, men disse er

sektorspesifikke [74].

Dagens lovverk i Norge nevner ikke spesifikt nanomaterialer som er produsert

syntetisk med det formål å benytte bestemte egenskaper til teknologiske og

kommersielle formål. Produkter av nanoteknologisk natur blir i utgangspunktet

regulert på grunnlag av den eksisterende kjemikalielovgivingen.

Risikovurderingen vil danne et grunnlag lovgiverne i deres arbeid med reguleringer

i forhold til disse nye materialene [75]. Utfordringene knyttet til risikovurderingen

av nanomaterialer, er et ganske omfattende tema. Problemstillingenes kompleksitet

relaterer seg først og fremst til at nanomaterialer ikke er en enhetlig gruppering.

Det er i internasjonal sammenheng usikkerhet til materialegenskaper, samspillet

mellom disse egenskapene og biologiske systemer, og eksponeringsgraden i

arbeidsmiljøet.

53


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

I Norge vil nanomaterialer kunne dekkes av Arbeidsmiljøloven,

Kjemikalieforskriften, Stoffkartotekforskriften og Merkevareforskriften, samt andre

underliggende forskrifter.

7.1.1 Arbeidsmiljøloven

Formålet med Arbeidsmiljøloven er blant annet å sikre et trygt, forsvarlig og

helsefremmende arbeidsmiljø. Den regulerer både arbeidstakere og arbeidsgiveres

oppgaver og plikter når det gjelder å sørge for et forsvarlig arbeidsmiljø, både når

det gjelder sikkerhet og helse [76].

I Arbeidsmiljøloven aml §4-1 står det [77]:

”Arbeidsmiljøet i virksomheten skal være fullt forsvarlig ut fra en enkeltvis og

samlet vurdering av faktorer i arbeidsmiljøet som kan innvirke på arbeidstakernes

fysiske og psykiske helse og velferd. Standarden for sikkerhet, helse og arbeidsmiljø

skal til enhver tid utvikles og forbedres i samsvar med utviklingen i samfunnet.”

Det står klart og tydelig at arbeidsmiljøet skal være fullt forsvarlig, både ut fra

enkelte faktorer, eller en samlet helhetsvurdering, på alle forhold som kan påvirke

arbeidstakeres helse. Nanomaterialer vil kunne inngå i denne lovteksten.For

kjemiske eller biologiske materialer som kan utgjøre en helsefare, pålegges det i aml

§4-5 at produsenter og importører skal gi opplysninger om materialers

sammensetning, fysiske og kjemiske egenskaper og farlighetsgrad.

Internkontrollforskriften i arbeidsmiljøloven tar for seg HMS planlegging og

effektuering av dette internt i bedriften [78]. Siden denne skal favne alle

risikofaktorer som kan være forbundet i arbeidsmiljøet, kan det medføre en

utfordring for bedrifter å utarbeide mer nanospesifikke HMS rutiner, som også

favner de nanospesifikke egenskaper og risikoforhold.

Særlig viktig er kjemikalieforskriften. Forskriftens formål er å sikre arbeidstakeres

helse mot fare som kan oppstå ved eksponering av kjemikalier i arbeidsmiljøet [79].

Norsk lovverk er derfor et godt stykke på vei med eksiterende lovverk, når det

gjelder å omfavne nanomaterialer. Det vurderes nå hvordan dette skal tilpasses

ytterligere. Dette gjelder både i EU og i Norge.

54


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

7.2.3 Adminstrative normer

Administrative normer er et sett av anbefalte grenseverdier for forurensning i

arbeidsatmosfæren i Norge. Kunstig fremstilte nanomaterialer omtales ikke i disse

normene. Felles for de fleste administrative normerer at disse er basert på

massekonsentrasjon per volumenhet (med unntak av mineralfiber som måles i

antall fibre) [80].

Siden det er flere parametre enn masse som har større betydning for helseeffekter

når det gjelder nanomaterialer, vil derfor administrative normer basert på kun

masse eller antall ikke være tilstrekkelig i arbeidsmiljøsammenheng. Også på grunn

av nanomaterialers generiske natur kan ikke an administrativ norm for et bulk

materiale på mikro nivå direkte appliseres på samme materialet nedskalert, eller

syntetisert, til nanostørrelse.

NIOSH, som er det føderale søsterinstituttet til STAMI i USA, vurderer å innføre

grenseverdier for CNT [81], og nanoskalert titandioksid [82].

7.2.4 Sikkerhetsdatablad

Alle stoffer som er definert som farlige kjemikalier (helsefarlig, miljøskadelig,

brannskadelig eller eksplosivt) skal være ledsaget av sikkerhetsdatablad. Alle som

tilvirker, importerer eller selger slike stoffer er pliktet til å ha utarbeidet dette, og i

Norge skal dette være på norsk.

CLP (Classification, Labelling and Packaging) trådte i kraft 20. januar 2009, og er

et system for klassifisering og merking av kjemikalier innefor EU [83]. Denne gir

mer detaljerte krav om at også overflatekjemi, størrelsesfordelig og overflateareal

skal oppgis på sikkerhetsdatablad. Dermed vil nanomaterialer ikke skal falle

utenom REACH. Som et ledd i EØS avtalen vil CLP gradvis erstatte

Merkevareforskriften i Norge, og i en overgangsording vil begge gjelde parallelt

frem til 2015 [84].

Kravene til de toksikologiske dataene blir også mer omfattende i fremtiden. Noen

sikkerhetsdatablad oppgir toksisitetsdata kun for bulk materialet, og når det blir

55


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

modifisert ned til nanonivå. Siden noen materialer får økt toksisitet ved

nedskalering, bør det vurderes å teste et produkt igjen etter nedskaleringen. Det

har vært krav fra 2010 som at nanomaterialer skal ha sikkerhetsdatablad med

uttrykt informasjon at det dreier seg om nanomaterialer.

56


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

8. Internasjonale anbefalinger

8.1 Behovet for retningslinjer og reguleringer

De spesifikke og særegne egenskapene til nanomaterialer skiller seg på noen

områder seg markant fra bulk materialer. Noen av disse egenskapene kan

representere en helserisiko. Både forskning og forståelse av den iboende faren, og

metodikk for kvantifisering av eksponeringsgrad, er uten tilstrekkelig vitenskapelig

grunnlag for kvalitative og kvantitative analyser. Mange internasjonale komiteer og

vitenskaplige organisasjoner har dannet faglige ekspertgrupper for gjennomgang av

det vitenskaplige grunnlaget [85].

Selv om kartlegging av mulige helseeffekter knyttet til nanomaterialer økes, er det

et mindre fokus på selve eksponeringsgraden på arbeidsplasser. Tverrfaglige studier

bestående av miljøer innenfor teknologer og toksikologer, i samarbeid med

lovgivere og arbeidsgivere bør opprettes. Også arbeidstakere bør inkluderes i dette

felles samarbeidet slik at en kartlegging av eksponeringen kan muliggjøres, og ikke

minst være appliserbar, i arbeidet med sikker håndtering av nanomaterialer [86].

Vitenskaplige miljøer og lovgivere bør samarbeide med industrien og helsepersonell

for at korrekte avgjørelser og anbefalte retningslinjer skal bli utarbeidet [87]. I

forebyggende arbeid som fremmer et forsvarlig arbeidsmiljø bør bedrifter også

samarbeide med myndigheter og relevante fagmiljøer.

8.2 Internasjonal satsning i arbeidsmiljøsammenheng

Både i EU og resten av verden er det betydelig satsning på forskningsbaserte

aktiviteter for å kartlegge og analysere nanomaterialers innvirking på helse, miljø

og sikkerhet. I arbeidsmiljøsammenheng bør en integrasjon av forskning på

helseeffekter og eksponeringsgraden inngå som en del av arbeidsmetodikken, siden

helsefare både er avhengig av disse nye materialers iboende fare og graden av

eksponeringen.

57


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Konkrete nasjonale prosjekter er inkludert i denne satsningen på det internasjonale

planet. Belgia, Tsjekkia, Danmark, Tyskland, Hellas, Italia, Finland, Storbritannia

og Sveits har flere egne nasjonale prosjekter som fokuserer på helseeffekter i

arbeidsmiljøene [88]. Enkelte av disse prosjektene er konkret rettet mot

kartlegging, målemetodikk og instrumentering av eksponeringsgraden på

arbeidsplasser. I Storbritannia er det også dedikert et separat, nasjonalt prosjekt

som skal kartlegge om nanomaterialer i fiberstruktur bør behandles med samme

varsomhet som asbest.

En arbeidsgruppe kalt Working Party on Safety of Manufactured Nanomaterials

ble satt opp av OECD i 2006. Blant formålene til denne arbeidsgruppen er å øke

kunnskapsgrunnlaget relatert til helse og miljø som er knyttet til nanoteknologi og

nanoteknologiske produkter. Disse har satt opp flere prosjekter, og ett av disse

prosjektene vil fokusere på måleteknikker for eksponering [44].

8.3 Norske forhold

I 2009 ble det nedsatt en faggruppe for overvåkning av arbeidsmiljørelaterte

aspekter knyttet til nanoteknologi, etter en kontakt mellom Arbeidstilsynet,

STAMI og Klif, i dialog med representanter fra NHO og LO. Gruppens mandat er

å fremskaffe kunnskap om helsefare, eksponeringsforhold og anbefalinger for trygg

håndtering av nanomaterialer i arbeidsmiljøet, og å omsette kunnskap til

forbyggende arbeid i virksomheter som produserer, bearbeider eller importerer

nanomaterialer [8].

Norsk Forskningsråd satte i gang programmet ELSA (Ethical, Legal and Social

Aspects) rettet mot nye teknologier, der de tverrfaglige feltene nanoteknologi og

bioteknologi inngår [89]. Nanomaterialer blir også omtalt i en rapport fra

forskningsrådet, der helse og sikkerhetsmessige aspekter blir nevnt, da som en del

av deres ELSA program [90]. Derimot har ikke fokus på arbeidsmiljø og

eksponering blitt fremhevet til nå, ei heller fokus på biologiske skadevirkninger i

arbeidsmiljøet.

58


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

8.4 Eksponeringsvurdering

Eksponering som kan føre til at nanomaterialer blir luftbårne i arbeidsatmosfæren

kan forekomme i flere ledd under en produksjonsprosess. Håndtering vil også kunne

være utslagsgivende. Særlig viktig er det også å være klar over at prosesser før og

etter en produksjon også vil være potensielle kilder til eksponering. Dette kan være

alt fra import av råmaterialer og frem til pakking og forsendelse. Tabell 6 gir en

systematisert oversikt over ulike kritiske forhold der eksponering i arbeidsmiljøet

kan forekomme.

Det forutsettes at risikovurderingen gjøres i hvert enkelt tilfelle så langt det lar seg

gjøre, selv om det er usikkerheter knyttet til helsefare ved mange nanomaterialer

og målemetodikk. Videre bør det også iverksettes tiltak i henhold til resultater fra

risikovurderingen.

Produksjon og

stabilisering av

nanopartikler og

fibre

Electrospinning

Flammespray

syntese

Gass- og plasmafase

syntese

Nedslipning ol.

Arc discharge, laser

ablasjon

CVD

Tabell 6 – Oversikt over forhold som kan fore til uønsket eksponering i arbeidsmiljøet.

Basert på ”Nanopartikler i arbejdsmiljøet” [30]

Håndtering av

nanopartikulært

pulvermateriale

Åpne partikkelholdige

beholdere, sekker o.l.

Helling og veiing av

pulver

Omrøring og miksing

av pulver

Filtrering og sikting av

pulver

Håndtering av

nanopartikler i

suspensjon

Sprut fra helling,

eller anvendelse av

lett dampende

væsker

Kraftig mekanisk

påvirkning av

væsken.

Mekanisk påvirkning

av væsker

Påføring av væsker

med sprayutstyr

Varmetilførsel/koking

Bearbeiding av

faste materialer

eller andre

materialer

Maskinell

bearbeiding med

nedbrytning av

materialet

Lodding, sveising,

støping

Laserbearbeiding,

plastsveising

Andre arbeidsprosesser og

situasjoner

Rengjøring av materiell og

arbeidstøy

Transport og sammenpressing

av støvholdige poser, sekker

o.l.

Sjekk av ventilasjonsanlegg og

skift av filtre

Søl på grunn av pulver og

væsker

ved tørking

Reparasjon og rensing av

anlegg ved driftsstopp

59


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

8.5 Risikoreduksjon

Det danske arbeidstilsynet, samarbeid med flere etater og forskningsmiljøer har

utgitt en rapport som setter fokus på helseeffekter ved eksponering av

nanomaterialer i arbeidsmiljøet, og forslag til sikkerhetstiltak [30]. De har laget et

forslag til hierarki med prioriteringer av prinsipper som bør følges i et forebyggende

arbeid. Denne vises i Figur 15.

Figur 15 – Hierarki for forbyggende arbeid

Eliminering og substituering vil være å la nanomaterialer som ønskers å produseres

enten bortfalle helt, eller forsøkes å erstattes av andre produkter som utgjør

mindre helserisiko. Nanoteknologi og nanomaterialer utvikles og produseres

nettopp med det formål å utnytte de nanospesifikke egenskapene til teknologiske

og kommeriselle formål. Derfor vil verken eliminering, eller substituering praktisk

sett være realiserbart, selv om disse trinnene bør vurderes før underliggende

prinsipper følges.

Hvis ikke risikoen knyttet til nanomaterialer kan elimineres, eller substitueres, bør

prinsippet om tekniske foranstaltninger (engineering) følges. Teknologiske og

ingeniørbaserte metoder, instrumenter og maskiner bør utvikles og brukes i

forebyggende arbeid. Det foreligger vitenskapelig grunnlag for at ingeniørtilpassede

60


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

metoder kan utvikles til å kontrollere og redusere eksponeringen av luftbårne

nanomaterialer [91], [92].

Tekniske foranstaltninger kan også appliseres ved å avskjerme og hermetisk

innkapsle selve syntetiseringsprosessen. Figur 16 viser et eksempel på innkapsling

av en produksjonsreaktor. I kombinasjon med gode, lokale ventilasjonssystemer, vil

disse metodene også bidra til å redusere risikoen ved selve produseringen, selv om

det fortsatt vil være overhengende fare for eksponering ved åpning og lukking av

disse innkapslingene. Kombinert med effektive ventilasjonssystemer, har disse

metodene dokumenterte effekter [93], [69].

NIOSH utførte nylig et forskningsprosjekt hos et firma som produserer

nanomaterialer i en gassfasereaktor. En spesialtilpasset LEV (Local Exhaust

Ventilation) ble påmontert ett HEPA filter. Målingene av eksponeringen ble gjort

før og etter bruk av den modifiserte LEV. NIOSH rapporterte da en

gjennomsnittlig reduksjon på 96 % av eksponeringen, etter at LEV var blitt brukt

i målingen [94]. Noen bilder fra dette forsøket vises i Figur 17.

Det neste trinnet i disse hierarkiske prinsippene er administrative foranstaltninger.

Myndigheter i samarbeid med arbeidsgivere bør lage sett med regler, instrukser og

gode arbeidsrutiner som igjen bør instrueres til arbeidstakere. Interne

nanospesifikke HMS rutiner og kursing av personer som er involvert i

tilvirkningsprosess hører inn under dette. Samtidig er det en stor utfordring når

kunnskapsgrunnlaget ikke er tilstrekkelig.

Personlig vernemidler og åndedrettsvern er den siste utveien i de hierarkiske

prinsippene og for forebyggende arbeid. Annet personlige verneutstyr vil typisk

være hansker og korrekt bekledning.

61


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Figur 16 – Eksempel på en teknisk foranstaltning. Produksjonsreaktor er innkapslet, og risiko for

eksponering blir mindre under produksjonsprosessen. Åpning, lukking og vedlikehold er forhold det

bør tas høyde for i en risikovurdering av eksponering. Denne reaktoren blir brukt til å produsere

CNT.

Rettighetene til dette bildet tilhører Nanocomp Technologies Inc.

Figur 17 – Bilder fra forsøk utført av NIOSH for å analysere effektiviteten av en modifisert LEV under vedlikehold av

maskin for produksjon av nanomaterialer. Det ble da påvist at bruk av LEV bidrar til å redusere uønsket eksponering i

arbeidsmiljøet. Et ordinært, bærbart avtrekk (fume extractor) ble påmontert et HEPA filter.

Kilde: NIOSH

62


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Nanoteknologi og nanoteknologiske materialer har tilknyttet en stor usikkerhet til

de egenskapene som kan utgjøre helserisiko. Heller ikke kan giftegenskaper og

andre negative helsefarer brukt på bulk materiale og kjemiske stoffer automatisk

appliseres på samme type stoff som er nedskalert til nanonivå.

Begrepsmessig betyr Føre-var tiltak som må gjennomføres hindre eller minimere

skade på helse og miljø, der sannsynligheten for dette er vitenskapelig sannsynlig

men usikker [95]. Dette prinsippet vil da ha påvirkning på lovgivning og forskning.

Den vitenskaplige sannsynligheten må vektlegges, og en analyse må gjøres

kontinuerlig og revideres. Siden de usikre momentene ved nanomaterialer er

mangfoldige, er det internasjonal enighet i flere land at Føre-var prinsippet bør

benyttes [96].

Det er mange internasjonale organisasjoner som har utarbeidet veiledninger til

Beste-praksis. Disse inneholder både råd og forslag til sikker håndtering av

nanomaterialer. En identifikasjon av risikoen vil kunne være en forutsetning for å

utarbeide en god arbeidspraksis. Dernest vil også gode og korrekte måleteknikker

være å foretrekke. En kombinasjon av både personbåren måleutstyr og stasjonært

måleutstyr vil gi et mer helhetlig og bilde av eksponeringsgraden i arbeidsmiljøet.

Dermed kan de aktuelle virksomhetene danne basisen for en risikoanalyse. For at

de partikulære og spesifikke egenskapene til nanomaterialer skal bli oppfanget i

risikoanalysen, er det å foretrekke at hvert nanomateriale, og hver

syntetiseringsprosess, blir vurdert individuelt.

Råd om god arbeidspraksis bør ikke begrenses til kun å benyttes i kommersielle

virksomheter. Forskere og R&D bedrifter som produserer og utvikler

nanomaterialer i mindre skala er ofte de første som kommer i kontakt med disse

nye produktene. For å ivareta også deres helse, er det å foretrekke at også disse

følger internasjonale råd og veiledninger for Beste-praksis.

63


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

9. Resultater

I dette kapittelet vil resultater fra bedriftsbesøkene bli presentert. I delkapittel 9.1

vil vi gi en introduksjon til hver enkelt bedrift. Fra og med delkapittel 9.2-9.7 vil

resultater knyttet til håndtering av eksponeringen i arbeidsmiljøet bli fremstilt og

diskutert. Hver av delkapitlene er inndelt i 2 deler: en del som fremstiller faktiske

forhold i form av observasjoner eller gitte opplysninger, og den andre delen vil

inneholde prosjektgruppens egne vurderinger og diskusjoner.

Delkapittel 9.2, som omhandler eksponeringsforhold i en livsløpssyklus, er splittet

opp i tre deler 9.2.1, 9.2.2 og 9.2.3. Disse seksjonene tar for seg hver sine forhold.

9.1 Presentasjon av bedriftene

n-Tec

Dette er en liten bedrift som holder til på Kjeller, hos Forsvarets

Forskningsinstitutt (FFI) sine fasiliteter. De har 2 ansatte i produksjonen. Firmaet

er foreløpig i R&D stadiet og har et begrenset salg på nåværende tidspunkt, men

har planer om kommersialisering og øking av produksjonen.

n-Tec har spesialisert seg på karbon nanorør. Bedriften opplyste at de bruker arcdischarge

metoden, med patentert produksjonsprosess. Detaljer i

produksjonsprosessen ble ikke gitt, og reaktoren brukt i produksjon ble heller ikke

vist. Det ble opplyst at syntetiseringen forgår i en reaktor med kullelektroder.

Firmaet setter renhet av sluttprodukt i fokus. Dette går ut på at katalytter på

overflaten skal unngås i størst mulig grad. De forsøker også å unngå å ha andre

former for karbon enn CNT i de ferdige produktene. Dette gjelder for MWCNT.

Hvor mange vegger disse MWCNT hadde ble det ikke oppgitt noe informasjon om,

men de opplyste lengden til å være mindre enn 10 µm.

64


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Elkem

Som smelteverk startet Elkem allerede opp på 1930 tallet, på Fiskaa i Vågsbyg

utenfor Kristiansand. På 1970 tallet begynte de å produsere silisium (Si) til

elektronikkindustrien. Støvet som ble dannet som et biprodukt av denne

produksjonen SiO2, også kalt ”silicastøv”, og var et avfallsproblem, som etter hvert

ble utnyttet som tilsetningsstoff for å forsterke betong.

Etterspørselen har økt, og Elkem lagde teknologi for å produsere mer, blant annet

ved å satte opp egen teknologi for filtrering på andre anlegg i verden. På grunn av

biproduktets store opphoping, bestemte Elkem for å gjøre dette om til et

salgsprodukt, og kalte dette ”microsilica”. Dette er et registrert varemerke. Elkem

produserer silisiumdioksid i høyvolum, flere tonn i året. Det er stor etterspørsel

etter dette produktet på verdensbasis.

Elkems microsilica er amorf silisiumoksid. Dette brukes primært til innpakning

mellom større partikler for å oppnå større mekanisk styrke og kjemisk

bestandighet, og er derfor mye brukt til forsterkning i betongindustrien. Ellers blir

det også brukt i plast, gummi og ildfaste ovner. Produktet selges og brukes i hele

verden. Produksjonslokalet ble ikke vist.

Tilvirkningen foregår ved at silisium og ferrosilisium først blir produsert ved

reduksjon av kvarts i smelteovner. Silisiummonoksid gass kommer så ut av ovnen

og oksideres til silisiumdioksid. Videre blir dette ført til baghouse filtre, etter å ha

gjennomgått noen renseprosesser. Uttak av det ferdige produktet gjøres rett fra

baghouse filtrene.

Det er ulik størrelse på Elkem sin microsilica. De minste partiklene er rundt 40 nm

[28].

Abablonyx

Abalonyx er en liten, norsk bedrift som foreløpig holder til på Kjemibygget,

Universitetet i Oslo. Dette er en R&D bedrift, utviklet med støtte fra NANOMAT

programmet i Norsk Forskningsråd. Abalonyx produserer grafen nanopartikler fra

grafitt.

65


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

De har planer om et pilotanlegg i Japan, i samarbeid med japanske forskere.

Foreløpig siktes det mot produksjon av 1 tonn grafen i året der nede. Firmaet tar

sikte på at det blir et marked i Japan. Hvis det blir vellykket, vil det også forsøkes

å sette opp slikt anlegg i Norge. Forholdene i Norge vil også sannsynligvis være

brukbare, ikke minst fordi prosessen vil bli automatisert og behov for relativt få

ansatte.

Grafen nanopartikler produsert av Abalonyx vil bli brukt som tilsetning for blant

annet å forbedre mekaniske og elektriske egenskaper til bulkmaterialer, og har en

analogi til CNT. Typiske sluttprodukter kan være maling og plastkompositter og

Abolonyx fremhever også at det er utallige ukjente anvendelser av slike materialer.

Produksjonen foregår i laboratorieskala, og tar utgangspunkt i en våtkjemisk

prosess der etsende væsker brukes til å spalte grafitt til grafen nanopartikler.

Prosessen gjennomgår også en fase i væskeform, og denne blir frysetørket til

pulver. Grafen nanopartiklene består av bølgeformede flak som bare er noen få

atomlag tynne. Detaljer om kjemiske stoffer som ble brukt, og mer detaljer rundt

produksjonsprosessen, ble ikke gitt.

Prototech

Prototech inngår som del av CMR konsernet (Christian Michelsen Research), som

opprinnelig ble startet i form av et institutt grunnlagt av Norges første

statsminister, Christian Michelsen. Konsernet består blant annet av

underdivisjonene CMR Instrumentation, CMR GexCon, CMR Computing og CMR

Prototech.

Prototech vil fortsette å beholde sin status som en R&D bedrift, og har ingen

umiddelbare planer kommersiell drift, selv om dette ikke kan utelukkes helt. Blant

forskerteamet er det mange ulike nasjonaliteter, som Colombia, Romania, Vietnam,

Kina og Finland. Oppdragsgiverne deres spenner fra universitetsmiljøer i Norge og

til større konsern og akademiske miljøer rundt hele verden.

Detaljer om hvilke type nanomaterialer som blir produsert ble ikke gitt, fordi

enkelte oppdragsgivere krever dette. Nanopartiklene som Prototech produserer,

brukes i hovedsak innen brenselcelleteknologi. De bruker en SOL-GEL prosess som

produksjonsmetode. Denne er realiserbar med relativt billig utstyr, og er fleksibel.

66


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Ved å stille inn ulike parametre kan flere forskjellige typer nanomaterialer

syntetiseres ut fra samme prosess, og dette kan være alt fra partikler som har

nanostørresle i tre dimensjoner til mer fiberlignende nanostrukturer.

Kronos Titan

Kronos Titan sin avdeling i Fredrikstad er en del av Kronos Worldwide Inc. Disse

har avdelinger også i flere andre land. På avdelingen i Fredrikstad produseres det

titandioksid pigmenter. De har høyvolumproduksjon.

Avdelingen i Fredrikstad produserer 35 000 tonn titandioksid pigmenter i året. Noe

selges i Norge, mens mesteparten blir eksportert til andre nordiske og baltiske land.

Produktet er et fint, hvitt pulver. Dette blir brukt som tilsetning i maling,

plastikk, papir og også i matvareindustrien. Noen egenskaper som blir utnyttet er

evnen til å absorbere lys, og en karakteristisk hvitfarge.

I utgangspunktet er ikke titandioksid pigmenter produsert i Fredrikstad kvalifisert

som nanopartikler, siden kornstørrelsene er fordelt mellom 280 nm – 400 nm.

Titandioksid pigment produseres i hovedsak med to forskjellige metoder: sulfat

metoden og klorid metoden. I Fredrikstad brukes sulfatmetoden. Denne tar

utgangspunkt i ilmenitt (FeTiO3), og gjennomgår flere steg med blant annet

våtkjemiske prosesser. Pigmentet kan kvernes til ønsket størrelse.

Kronos Titan har også en avdeling i Leverkusen (Tyskland). Det ble opplyst at

disse produserer nanopartikler av titandioksid, ned til 15 nm, der de

fotokatalytiske effektene blir forsøkt utnyttet. Avdelingen i Leverkusen har

produksjon av nanopartikler i mindre skala, enn titandioksid pigment

produksjonen i Fredrikstad. Det ble opplyst at sikkerheten i utlandet er ivaretatt

på en annen måte enn i Norge.

9.2 Eksponering i arbeidsmiljøet

Her gis en samlet vurdering av våre observasjoner i alle bedrfitene uten å omtale

enkeltbedrfiter, annet enn unntaksvis.

67


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Hos de fleste bedriftene ble det ikke gitt detaljer på produksjonsprosessen,

produksjonslokalet ble heller ikke vist. Dette medførte en utfordring med tanke på

å skaffe innsikt i statusen rundt HMS for hver enkelt bedrift. Derfor ble også

resultatene som blir presentert ikke like utfyllende og detaljerte, som de kunne

vært hvis tilgangen til produksjonsområdet og produksjonsprosessen ikke hadde

vært begrenset.

Når det gjelder Kronos Titan sin avdeling i Fredrikstad er denne, som nevnt

tidligere, ikke i utgangspunktet en bedrift som tilvirker nanopartikler. Avdelingen

til Kronos Titan i Leverkusen gjør derimot dette, og for dette prosjektet skulle

produksjonen i utlandet ha vært beskrevet, men ble ikke gjort av praktiske årsaker.

Frigjøring av nanomaterialer i arbeidsatmosfæren kan forekomme før, under og

etter en produksjonsprosess. Her favnes da alle risikofaktorer fra import av

råmaterialer og frem til det ferdige produktet blir levert til kunder. Også renhold

og vedlikehold av maskiner og utstyr kan være kilder for uønsket eksponering av

nanomaterialer.

9.2.1 Tilvirkning

Funn

Bedriftene tilvirket nanomaterialene for det meste i pulverform, mens noen hadde

automatiserte prosesser med kombinasjon av pulverform og oppløsning i væske.

Ingen av bedriftene hadde hermetiske innkapslinger.

En av virksomhetene opplyste om at det forekom synlige støvete prosesser i en

produksjonsfase.

Hos noen bedrifter kunne uttak av nanomaterialer og frakting mellom ulike

produksjonsprosesser innebære risiko for eksponering. I noen bedrifter som

behandlet nanomaterialer i væskeform, var det mindre risiko for at nanopartikler

ble luftbårne, men sprut av kjemikalier kunne ikke utelukkes.

Hvilken produksjonsmetode som ble benyttet var avhengig av blant annet type

nanomaterialer som ble produsert, økonomiske hensyn og ønsket renhetsgrad på

sluttprodukt.

68


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Vurderinger

Under syntetiseringsprosesser kan det være en overhengende fare for at

nanopartikler kan bli luftbårne og forårsake en uønsket eksponering. Det samme er

tilfellet ved dispergering eller blanding av materialer. Derfor bør

tilvirkningsprosessen i størst mulig grad innkapsles, og lokale avsug bør benyttes

ved åpning og lukking av maskiner.

Det faktum at en av virksomhetene beskriver at synlig støvete prosesser kan

forekomme, kan tyde på at det er agglomerater av dette materialet i luften.

Eksponeringsscenario bør vurderes ut ifra gitte betingelser og faser i

produksjonsprosessen. De fleste bedriftene drev også med forskning og

eksperimentering for å utvikle nye nanomaterialer, eller syntetiseringsprosesser.

Prosjektgruppen antar at i utviklingen av relevant utstyr og prosedyrer for å

utvikle nanomaterialer, hadde den teknologiske utnyttelsen fortrinn fremfor

vurderingen av HMS.

9.2.2 Material pakking/utpakking og veiing

Funn

De større bedriftene leverte ferdige produkter i 20-30 kg sekker til kunder. En

virksomhet leverte produkter i doble flasker. Veiing og andre karakteriseringer av

nanomaterialene ble av de fleste gjort i avtrekksbenker. De fleste brukte vanlig

ventilerte avtrekkskap, som ikke hadde HEPA filter.

Hos noen virksomheter ble også mindre mengder av nanomaterialer, som

eksempelvis skulle til kontrollering eller analyser, fraktet i beholdere uten noen

form for lokk, og det var da en risiko for at nanopartikler kunne frigjøres i

arbeidsatmosfæren.

Vurderinger

Utpakking og innpakking av nanomaterialer kan gi potensial for eksponering. Også

veiing av produkter kan føre til eksponering.

69


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Prosjektgruppen antar at bedriftene vurderer prosessen rundt veiingen av sine

nanopartikler som mindre risikabelt, fordi det da er snakk om veldig små mengder.

Slik det kom frem av kapittel 6.2 er veiing og transportering av nanomaterialer

mellom ulike prosesser en kritisk fase. Også ved relativt små mengder kan

eksponering forekomme.

Personlig verneutstyr og renromhansker bør benyttes. Veiing bør foregå i ventilerte

avtrekkskap med HEPA filter.

9.2.3 Rensing og avfallshåndtering

Funn

De fleste bedriftene behandlet avfall som vanlige kjemikalier. En virksomhet hadde

en egen container for brukte klær og annet utstyr. En annen virksomhet vasket

arbeidsklær og brukte disse igjen.

Ved vasking av søl og rensing av maskiner og annet utstyr var det ikke utarbeidet

noen nanospesifikke retningslinjer eller prosedyrer.

Det var heller ikke utarbeidet noen nanospesifikke retningslinjer til ansatte om

bruk av personlig verneutstyr ved rensing av maskiner eller søl.

Vurderinger

Det antas at bulk kjemi tankegangen er rådende hos bedrifter som produserer

nanomaterialer. Bedriftene rettet større fokus på risiko forbundet med

tradisjonelle, farlige kjemikalier, enn mot risiko forbundet med søl av

nanomaterialer.

Ved rensing av maskiner bør dette gjøres mest mulig vått. Siden frigjorte

nanopartikler kan oppføre seg annerledes enn tilsvarende materialer på bulk nivå,

bør det utarbeides nanospesifikke rutiner rundt renhold av maskiner og

arbeidslokaler. Beskyttelsesutstyr bør også benyttes, ikke bare sporadisk, men

konsekvent.

70


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

9.3 Måleteknikker for eksponering

Funn

De fleste bedriftene hadde stasjonære instrumenter som målte

massekonsentrasjonen i arbeidsatmosfæren, mens en virksomhet opplyste at de

også hadde instrument for måling av antall partikler. Mer spesifikke instrumenter

som også måler overflatekjemi, overflateareal og agglomereringsgrad blant partikler

i nanoskala i arbeidsatmosfæren, var ikke tilgjengelig til praktisk bruk.

Hos en av bedriftene ble det målt forurensninger i luften med utstyr som var

belånt, og det ble da ikke påvist noen nanomaterialer der og da. Dette firmaet ville

vurdere om STAMI i fremtiden kunne måle partikkelkonsentrasjoner under arbeid.

Vurdering

Personbåren prøvetaker for måling av antall partikler er ikke tilgjengelig på

markedet. Det antas også at noen av bedriftene ikke anser sine produkter som

nanomaterialer, fordi de fleste fraksjoner ikke er i nanometerskalaen. Derimot kan

en liten del av fraksjoner være på nanonivå. Det vil også være gunstig å anskaffe

utstyr som måler agglomereringssgrad, siden nanopartikler har en tendens til å

agglomerere til større partikler.

9.4 Personlig verneutstyr

Funn

Bedriftene brukte filtermasker ut ifra behov. Rengjøring av maskiner ble påpekt

som en fase der filtermaske ble hyppigere brukt, men ikke nødvendigvis ved uttak

av produsert materiale. Under innveiing og pakking ble behovet for bruk av

filtermasker vurdert som mindre. Alt fra P2, P3 og standard støvmasker var

tilgjengelige blant virksomhetene. Når det gjelder bruk av disse maskene, ble dette

anbefalt, men ikke pålagt.

71


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Vi kunne ikke se at noen av virksomheten hadde nanospesifikke retningslinjer for

bruk av personlig verneutstyr. Noen bedrifter opplyste også at de ansatte vurderte

behovet for personlig beskyttelse ut fra egne erfaringer og holdninger. Denne

vurderingen kunne basere seg på visuelle observasjoner av arbeidsatmosfæren.

Noen virksomheter brukte standard labfrakker, mens hos noen virksomheter brukte

de ansatte standard kjeledresser. Bruk av hansker ble også vurdert ut ifra behov.

Under behandling av farlige kjemikalier var virksomhetene mer bevisste på

personlig beskyttelse og hadde utarbeidet rutiner for bekledning ved behandling av

bulk kjemikalier. Beskyttelsesbriller ble også brukt under prosessering av

tradisjonelle kjemikalier, ellers ikke.

Vurdering

Det synes som om virksomheter er mer bevisst på personlig beskyttelse ved

behandling av farlige bulk kjemikalier, enn ved nanomaterialer. Hos mindre

bedrifter vurderes eksponeringsgraden mindre enn ved kommersiell produksjon, og

derfor anses behovet for personlig beskyttelse og åndedrettssvern mindre.

9.5 Sikkerhetsdatablad

Funn

Med ett unntak brukte bedriftene CAS (Chemical Abstract Service) nummer for

bulk materialer på sikkerhetsdatablad for sine syntetiserte nanomaterialer. De

fleste sikkerhetsdatablad var derfor ikke nanospesifikke. Noen bedrifter opplyste at

disse ville vurdere dette i fremtiden.

Noen av virksomhetene hadde ikke sikkerhetsdatablad mens de utviklet

nanomaterialer på R&D produkter. De ville først utarbeide dette ved

kommersialisering eller oppsett av pilotanlegg.

72


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Vurdering

Det kan tyde på at inntil en klar definisjon på nanomaterialer foreligger sammen

med en eventuell nanospesifikk lovreguleringer, vil det være en langsom fremgang

med å gjøre datablad mer nanospesifikke.

REACH har kommet med nye krav til innhold i sikkerhetsdatablad, som er blitt

tatt inn i det norske regelverket fra 1. desember 2010. Overflatekjemi,

størrelsesfordeling og overflateareal skal spesifiseres i henhold til det nye

regelverket. Myndighetene i Norge anbefaler alle tilvirkere og eksportører å snarest

følge opp dette regelverket for å unngå handelsrestriksjoner i EØS området [97].

9.6 Interne HMS rutiner

Funn

Rutiner for HMS var blant bedriftene basert på egenskaper til bulk materialer, og

ikke spesifikt rettet mot nye egenskaper for nanoskalerte materialer. Også

avfallshåndteringen ble gjennomført med utgangspunkt i bulk materialer.

En av bedriftene ble mer bevisst rundt HMS knyttet til nanomaterialer etter

prosjektgruppens besøk. Prosjektgruppen hadde da med seg to av sine veiledere.

Daglig leder i virksomheten var interessert i få mer bistand fra STAMI med tanke

på HMS knyttet til nanomaterialer. Virksomhetens daglige leder viste bekymring

over uttak av tørt materiale fra en frystørkingsprosess og ville ha konkrete råd om

ventilasjon.

Vurdering

Det antas at bruken av konvensjonelle HMS praksiser baserer seg på

kunnskapsmangler om toksikologiske effekter av nanomaterialer, og et fravær av

lovregulerte nanospesifikke retningslinjer fra myndighetene. For å ta de nødvendige

forhåndsregler tilpasset nanomaterialer, etterlyste alle de oppsøkte bedriftene et

økt kunnskapsgrunnlag og forslag til retningslinjer og veiledninger fra ulike

fagmiljøer og myndigheter.

73


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

9.7 Grunnlag for risikovurdering

Funn

Bedriftene brukte tidligere erfaringer og tilgjengelig vitenskapelig litteratur blant

sitt grunnlag for risikovurderingen knyttet til risiko ved eksponering av

nanomaterialer i arbeidsmiljøet. Et fravær av både systematiske toksikologiske

studier knyttet til helseeffekter av nanomaterialer, og kvantifiseringsmetodikk for

eksponeringsgrad i arbeidsmiljøet, gjør at det er stor usikkerhet knyttet til effekter

av nanomaterialer. Bedriftene oppfattet derfor risikoen ulikt og tok forholdsregler

etter skjønn.

Vurdering

Alle virksomhetene etterlyste et større kunnskapsgrunnlag som favnet også de

spesifikke egenskapene til nanoskalerte bulk materialer. Økt kunnskap om

kvantifisering av eksponeringsgrad og helseeffekter av nanomaterialer vil kunne gi

virksomheter et bedre utgangspunkt for interne, individuelle risikovurderinger. Et

samarbeid mellom industri, myndigheter og ulike fagmiljøer kan også gjøre det

lettere å omsette kunnskap til forbyggende arbeid i virksomhetene.

74


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Konklusjoner

Det foregår i dag mye arbeid internasjonalt i forhold til nanoteknologi og mulige

helseeffekter knyttet til arbeidsmiljøet. Både EU og OECD har etablert faggrupper

for disse problemstillingene. Flere andre land har også egne nasjonale prosjekter på

dette området. I Norge er det per i dag opprettet en egen faggruppe for

overvåkning av arbeidsrelaterte aspekter ved nanoteknologi. Statens

Arbeidsmiljøinstitutt, Arbeidstilsynet og Klima- og Forurensningsdirektoratet

deltar i denne faggruppen, og det arbeides med å oppdatere oversikt over

situasjonen. Norges Forskningsråd og noen industrier er også opptatt av

sikkerheten ved håndteringen av nanopartikler i arbeidsmiljøet.

Blant bedrifter som arbeider med tilvirking, produksjon og bearbeidelse av

nanomaterialer håndteres dette i dag i forhold til regelverket for kjemikalier i sin

alminnelighet. Nedskalering, og tilvirking, av nanoteknologiske produkter bringer

frem nye egenskaper ved disse materialene. Noen av disse nye egenskapene som

utnyttes, kan på grunnlag av eksperimentell forskning, mistenkes å føre til

uønskede helseeffekter blant arbeidstakere, og utgjøre en helserisiko. Vi vet noe om

en del stoffer, men fortsatt lite om de fleste nanomaterialene på markedet.

Sikker håndtering av nanomaterialer blant bedrifter er derfor en utfordring.

Sikkerhetsdatablader inneholder kun informasjon om stoffet som et bulk

kjemikalie, og omfavner ikke de nanospesifikke egenskapene. EU sitt regelverk, som

også er blitt tatt inn i det norske regelverket, pålegger alle tilvirkere om også å

spesifisere overflateareal, overflatekjemi, og størrelsesdistribusjon, nettopp for at

nanomaterialer skal omfavnes i regelverkene. De interne HMS rutinene blant

bedrifter som er besøkt, tar også utgangspunkt kun i bulk kjemi, og mye tyder på

at dette ikke vil være dekkende for de helseeffekter som er knytte til nanospesifikke

egenskaper. Bedriftene prioriterer ført og fremst den teknologiske innovasjonen

knyttet til nanoteknologiske produkter, mens utarbeidelsen av nye HMS-rutiner

ikke blir prioritert like mye.

Når det gjelder bruken av personlig verneutstyr i kritiske faser, var trenden at

bevisstheten rundt bruken av dette ikke var tilfredsstillende. Det forelå heller ingen

interne retningslinjer for bruk, og arbeidstakere benyttet dette utstyret kun

sporadisk ved synlig støvete forhold. Det var også en gjennomgående trend blant

de fleste virksomhetene at disse i fremtiden ønsket å gjøre prosesser mest mulig

75


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

automatiserte, og dermed redusere risikoen for eksponering. En investering i

tekniske foranstaltninger er å anbefale.

Bedriftene er selv klare over at de har for lite kunnskap om helseeffekter av

nanomaterialer har uttrykt ønske om mer forskning og økt kunnskapsgrunnlag

knyttet til hvert enkelt nanomateriale og dets mulige helseeffekter. Bedriftene har

også etterlyst utstyr for å kunne foreta en korrekt kvantifisering av

eksponeringsgraden i arbeidsmiljøet. Prosjektgruppen antok i starten av dette

prosjektet at det allerede fantes standardiserte testmetoder for karakterisering av

nanomaterialer. Vi viser i denne oppgaven at slike testmetoder kun finnes for

kjemiske stoffer i sin alminnelighet, og ikke for produkter av nanoteknologisk

natur. Det er nå et stort arbeid på gang for å vurdere alle testene i forhold til

bruken på nanomaterialer, og det kommer forslag fra arbeidsgrupper på hvordan

testene kan tilpasses nanomaterialer når det viser seg å være behov for det.

Oppsummert så viser dette prosjektet at bedrifter i Norge har kunnskapsmangler

knyttet til håndtering av nanomaterialer og mulig helserisiko. For å lukke dette

hullet kreves det først og fremst mer forskning og kunnskapsinnhetinger på

egenskaper ved nanomaterialer, toksikologiske effekter og kvantifiseringsmetodikk

for eksponeringsgraden. Videre er det viktig at bedriftene fokuserer på at den

tilgjengelige kunnskapen blir omsatt til forebyggende arbeid. Arbeidstakere må

også bevisstgjøres og få korrekt opplæring i forhold til gjeldene kunnskapsgrunnlag

for sikker håndtering. Et samarbeid mellom industrien, myndigheter og

internasjonale fagmiljøer vil i større grad bidra til å øke kunnskapsgrunnlaget

knyttet til effekten av nanopartikler, og i forebyggende arbeid som kan fremme et

fullt forsvarlig arbeidsmiljø.

76


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Litteraturliste

[1] The American Heritage® Science Dictionary. (2005). nano-

[Internett] http://www.thefreedictionary.com/nano-

Lest: 7. mai 2011

[2] International Bureau of Weights and Measures, The International System of Units (SI),,

2006.

[3] The Royal Society & The Royal Academy of Engineering, Nanoscience and

nanotechnologies: opportunities and uncertainties,. London: The Royal Society,, 2004.

[4] Foresight Institute, "Productive Nanosystems - A Technology Roadmap,," (2007).

http://www.foresight.org/roadmaps/Nanotech_Roadmap_2007_main.pdf

[5] Norges offentlige utredning, "Sett under ett: Ny struktur i høyere utdanning,," (2008).

http://www.regjeringen.no/pages/2044137/PDFS/NOU200820080003000DDDPDFS.pdf

[6] Arbeidstilsynet. (2010). Har kartlagt omfanget av produksjon, import og bruk av

nanoteknologiske produkter i Norge,

[Internett] http://www.arbeidstilsynet.no/nyhet.html?tid=221215

Lest: 20. november 2010

[7] Ramstad Astrid Lund et al., Kartlegging av produksjon, import og bruk av nanoteknologiske

produkter i Norge - Sluttrapport,. Trondheim: Direktoratet for Arbeidstilsynet, 2010.

[8] V. Skaug, R. Olsen, A. L. Ramstad, A. Wannag, and J. B. Aarnes, "Nanomaterialer i

arbeidsmiljøet," Statens Arbeidsmiljøinstitutt (STAMI), Arbeidstilsynet, Klima- og

forurensningsdirektoratet (2011) ISSN nr. 1502-0932

[9] Arbeidstilsynet. (u.å). Organisering

[Internett] http://www.arbeidstilsynet.no/om/index.html?tid=207114

Lest: 9. mai 2011

[10] Intervju med Astrid Lund Ramstad fra Arbeidstilsynet. Utført på Thon Hotel Opera

(Oslo) den 8. mai 2011, klokken 19:15,

[11] G. Gerritzen, L.-C. Huang, K. Killpack, M. Mircheva, and J. Conti, "A review of Current

Practices in the Nanotechnology Industry. Phase two Report: Survey of current practices in

the nanotechnology workplace," University of California for ICON (2006).

http://cohesion.rice.edu/centersandinst/icon/emplibrary/ICONNanotechSurvey_indexed_

Full%20Reduced.pdf

77


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

[12] H. J. Fossheim. (2009). Konfidensialitet

[Internett] http://www.etikkom.no/

Lest: 29. april 2011

[13] Teknologirådet. (u.å.). Nanomaterialer krever aktsomhet

[Internett] http://nano.teknologiradet.no/FullStory.aspx?m=28&amid=4394

Lest: 18. april 2011

[14] K. M. Hovland. (2011). Tør ikke markedsføre nano, Jotun tør ikke bruke ordet "nano" om

malingen sin

[Internett] http://www.tu.no/iphone/article277855.ece

Lest: 10. april 2011

[15] Forskningssenter for Arbejdsmiljø et al. (u.å). NanoSafer

[Internett] http://nanosafer.i-bar.dk/

Lest: 10. februar 2011

[16] G. Schmid, M. Decker, H. Ernst, H. Fuchs, W. Grünwald, A. Grunwald, H. Hofmann, M.

Mayor, W. Rathgeber, U. Simon, and D. Wyrwa, "Small Dimensions and Material

Properties:A Definition of Nanotechnology,," 1435-487 X, (2003).

http://www.eaaw.de/fileadmin/downloads/Graue_Reihe/GR_35_Nanotechnology_112003.pdf

[17] SCENIHR (Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks),

"Scientific basis for the definition of the term “nanomaterial”. Pre-consultation opinion,,"

(2010).

[18] Commssion of the European Communities, "Communication From the Commission To The

European Parliament The Council And The European Economic And Social Committee

Regulatory Aspects Of Nanomaterials,," Brussels (2008).

http://ec.europa.eu/nanotechnology/pdf/comm_2008_0366_en.pdf

[19] ASTM Dokument ASTM E2456-06, "Standard Terminology Relating to Nanotechnology,"

(2006).

[20] British Standarards Institute, "Vocabulary nanoparticles," (2005).

http://www.nano.ir/nano_world/Attach/TC229_N_053_Annex_A.pdf

[21] International Organization of Standards (ISO), "ISO/TS 27687," (2008).

[22] J. M. Abad, I. E. Sendroiu, M. Gass, A. Bleloch, A. J. Mills, and D. J. Schiffrin, "Synthesis

of -Hydroxy Hexathiolate-Protected Subnanometric Gold Clusters," Journal of the

American Chemical Society, vol. 129, pp. 12932-12933, 2007.

[23] EC., "Draft commission recommendation on the definition of the term ‘‘nanomaterial’’,"

Brussel, (2010).

http://ec.europa.eu/environment/consultations/pdf/recommendation_nano.pdf

78


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

[24] EC., "Proposal for a definition of the term ‘‘nanomaterial’’ that the European Commission

intends to use as an overarching, broadly applicable reference term for any European Union

communication or legislation addressing nanomaterials.," Brussel (2010).

http://ec.europa.eu/environment/consultations/pdf/recommendation_nano.pdf

[25] M. Auffan, J. Rose, J. Y. Bottero, G. V. Lowry, J. P. Jolivet, and M. R. Wiesner, "Towards

a definition of inorganic nanoparticles from an environmental, health and safety

perspective," Nature Nanotechnology, vol. 4, pp. 634-641, Oct 2009.

[26] W. G. Kreyling, M. Semmler-Behnke, and Q. Chaudhry, "A complementary definition of

nanomaterial," Nano Today, vol. 5, pp. 165-168, 2010.

[27] C. C. Lynn Goldman, Implications of Nanotechnology for Environmental Health Research,:

Roundtable on Environmental Health Sciences, Research and Medicine, , 2005.

[28] B. Friede, "Microsilica- Characterization of an unique additive," 10th int. Inorganic-Bonded

Fiber Composites Conference (IIBC) (2006).

[29] K. D. Martin J. D. Clift, Geoffrey Hunt, Peter Gehr, Barbara Rothen-Rutishauser,

"NanoImpactNet Nomenclature Version 2," The European Network on the Health and

Environmental Impact of Nanomaterials (2009).

[30] H. V. Kristensen, S. B. Hansen, G. R. Holm, K. A. Jensen, I. K. Koponen, A. T. Saber, S.

H. Nielsen, and H. Wallin, "Nanopartikler i arbejdsmiljøet. Viden og inspiration om

håndtering af nanomaterialer,," Teknologisk Institutt m. fl., (2010).

[31] Nanowerk. (u.å.). Nanomaterial Database Search

[Internett] http://www.nanowerk.com/phpscripts/n_dbsearch.php

Lest: 2. mai 2011

[32] Commission of the European Communities, "COMMISSION STAFF WORKING

DOCUMENT Accompanying document to the Communication From The Commission To

The Council, The European Parliament And The European Economic And Social

Committee: Nanosciences and Nanotechnologies: An action plan for Europe 2005-2009.

Second Implementation Report 2007-2009," Brussels (2009).

http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=SEC:2009:1468:FIN:EN:PDF

[33] M. Hosokawa et al., Nanoparticle Technology Handbook,. Oxford,: Elsvier,, 2007.

[34] S. T. Selvan, P. K. Patra, C. Y. Ang, and J. Y. Ying, "Synthesis of silica-coated

semiconductor and magnetic quantum dots and their use in the imaging of live cells,"

Angewandte Chemie-International Edition, vol. 46, pp. 2448-2452, 2007.

[35] X. Chen and S. S. Mao, "Titanium dioxide nanomaterials: Synthesis, properties,

modifications, and applications," Chemical Reviews, vol. 107, pp. 2891-2959, Jul 2007.

79


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

[36] G. Herzer, "Soft magnetic nanocrystalline materials," Scripta Metallurgica et Materialia,

vol. 33, pp. 1741-1756, 1995.

[37] G. Cao, Nanostructures & Nanomaterials synthesis, properties & applications: Imperial

College Press, 2004.

[38] Woodrow Wilson International Center for Scholars. (u.å.). The Project On Emerging

Nanotechnologies, Analysis

[Internett] http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/analysis_draft/

Lest: 28. april 2011

[39] H. W. P. R. G. Allen, and E. V. Reinbold. (u.å.). The History, Use and Manufacture of

Carbon Black [Extract]

[Internett] http://www.rootsweb.ancestry.com/~txgray/carbon.html

Lest: 20. april 2011

[40] M. Monthioux and V. L. Kuznetsov, "Who should be given the credit for the discovery of

carbon nanotubes?," Carbon, vol. 44, pp. 1621-1623, 2006.

[41] Sintef. (2008). Karbon nanorør (CNT)

[Internett] http://www.sintef.no/Materialer-og-kjemi/Metallurgi/Materialer/Karbonnanoror-CNT/

Lest: 26. april 2011

[42] J. J. M. Nic, B. Kosata. (2006). IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, (the "Gold

Book") (2 ed.)

[Internett] http://goldbook.iupac.org/NT07243.html

Lest: 3. mai 2011

[43] J. C. Love, L. A. Estroff, J. K. Kriebel, R. G. Nuzzo, and G. M. Whitesides, "Self-

Assembled Monolayers of Thiolates on Metals as a Form of Nanotechnology," Chemical

Reviews, vol. 105, pp. 1103-1170, 2005.

[44] OECD. (u.å.). Safety of Manufactured Nanomaterials

[Internett]

http://www.oecd.org/topic/0,2686,en_2649_37015404_1_1_1_1_37465,00.html

Lest: 28. april 2011

[45] U. Mohr, H. Ernst, M. Roller, and F. Pott, "Pulmonary tumor types induced in Wistar rats

of the so-called "19-dust study"," Experimental and Toxicologic Pathology, vol. 58, pp. 13-

20, 2006.

[46] F. Pott, D. L. Dungworth, U. Heinrich, H. Muhle, K. Kamino, P.-G. Germann, M. Roller,

R. M. Rippe, and U. Mohr, "Lung tumours in rats after intratracheal instillation of dusts,"

Annals of Occupational Hygiene, The, vol. 38, pp. 357-363, 1994.

80


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

[47] C. Ostiguy, B. Roberge, L. Ménard, and C.-A. Endo, "Report R-599, Best Practices Guide

to Synthetic Nanoparticle Risk Management," IRRST (2009).

http://www.irsst.qc.ca/media/documents/PubIRSST/R-599.pdf

[48] A. D. Maynard and R. L. Maynard, "A derived association between ambient aerosol surface

area and excess mortality using historic time series data," Atmospheric Environment, vol.

36, pp. 5561-5567, Dec 2002.

[49] K. Thurn, E. Brown, A. Wu, S. Vogt, B. Lai, J. Maser, T. Paunesku, and G. Woloschak,

"Nanoparticles for Applications in Cellular Imaging," Nanoscale Research Letters, vol. 2,

pp. 430-441, 2007.

[50] Physorg. (2007). Nanoparticles can damage DNA, increase cancer risk

[Internett] http://www.physorg.com/news96041735.html

Lest: 21. april 2011

[51] G. Hornyak et al., Fundamentals of Nanotechnology,: Taylor & Francis Group,, 2009.

[52] K. Balasubramanian and M. Burghard, "Chemically Functionalized Carbon Nanotubes,"

Small, vol. 1, pp. 180-192, 2005.

[53] C. W. Lam, J. T. James, R. McCluskey, S. Arepalli, and R. L. Hunter, "A review of carbon

nanotube toxicity and assessment of potential occupational and environmental health

risks," Critical Reviews in Toxicology, vol. 36, pp. 189-217, Mar 2006.

[54] K. Donaldson, F. Murphy, C. Poland, R. Duffin, M. Osmond, M. McCall, and S. Hawkins,

"High aspect ratio nanoparticles: the hazard from long biopersistent fibres," Presented at

4th International conference on Nanotechnology-Occupational and Environmental Health,

Helsinki (2009).

[55] Y. A. Kim, T. Hayashi, M. Endo, Y. Kaburagi, T. Tsukada, J. Shan, K. Osato, and S.

Tsuruoka, "Synthesis and structural characterization of thin multi-walled carbon nanotubes

with a partially facetted cross section by a floating reactant method," Carbon, vol. 43, pp.

2243-2250, 2005.

[56] F. A. Cotton, G. Wilkinson, C. A. Murillo, and M. Bochmann, Advanced inorganic

chemistry, 6th edition, 1999.

[57] R. Drew, "Engineered nanomaterials: A review of the toxicology and health hazards,"

(2009).

[58] L. Zhang and J. C. Yu, "A simple approach to reactivate silver-coated titanium dioxide

photocatalyst," Catalysis Communications, vol. 6, pp. 684-687, 2005.

81


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

[59] IARC. (u.å.). Agents Classified by the IARC Monographs, volumes 1-100

[Internett] http://monographs.iarc.fr/ENG/Classification/ClassificationsAlphaOrder.pdf

Lest: 17. april 2011

[60] V. M. Gun'ko, N. P. Galagan, I. V. Grytsenko, V. I. Zarko, O. I. Oranska, V. L.

Osaulenko, V. M. Bogatyrev, and V. V. Turov, "Interaction of unmodified and partially

silylated nanosilica with red blood cells," Central European Journal of Chemistry, vol. 5,

pp. 951-969, Dec 2007.

[61] H. Nishimori, M. Kondoh, K. Isoda, S.-i. Tsunoda, Y. Tsutsumi, and K. Yagi, "Histological

analysis of 70-nm silica particles-induced chronic toxicity in mice," European Journal of

Pharmaceutics and Biopharmaceutics, vol. 72, pp. 626-629, 2009.

[62] G. Ma, W. Liu, X. Liu, J. Wu, T. Yan, and B. Xu, "Preparation and properties of

polymerizable silica hybrid nanoparticles with tertiary amine structure," Progress in

Organic Coatings, vol. 71, pp. 83-88, 2011.

[63] G. Oberdorster, E. Oberdorster, and J. Oberdorster, "Nanotoxicology: An emerging

discipline evolving from studies of ultrafine particles," Environmental Health Perspectives,

vol. 113, pp. 823-839, Jul 2005.

[64] C. L. Tran, D. Buchanan, R. T. Cullen, A. Searl, A. D. Jones, and K. Donaldson,

"Inhalation of poorly soluble particles. II. Influence of particle surface area on inflammation

and clearance," Inhalation Toxicology, vol. 12, pp. 1113-1126, 2000.

[65] W. G. Kreyling, M. Semmler, F. Erbe, P. Mayer, S. Takenaka, H. Schulz, G. Oberdörster,

and A. Ziesenis, "Translocation of ultrafine insoluble iridium particles from lung epithelium

to extrapulmonary organs is size dependent but very low," Journal of Toxicology &

Environmental Health: Part A, vol. 65, pp. 1513-1530, 2002.

[66] R. Duffin, C. Tran, A. Clouter, D. M. Brown, W. MacNee, V. Stone, and K. Donaldson,

"The Importance of Surface Area and Specific Reactivity in the Acute Pulmonary

Inflammatory Response to Particles," Annals of Occupational Hygiene, vol. 46, pp. 242-245,

2002.

[67] HSE (Health and Safety Executive), "A review of the toxicity of particles that are

intentionally produced for use in nanotechnology applications, seen from an occupational

health perspective," (2004).

http://www.hse.gov.uk/aboutus/meetings/iacs/acts/watch/130105/p2annex1.pdf

[68] J. W. Card and B. A. Magnuson, "A Method to Assess the Quality of Studies That

Examine the Toxicity of Engineered Nanomaterials," International Journal of Toxicology,

vol. 29, pp. 402-410, Jul 2010.

82


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

[69] R. Aitken, K. Creely, and C. Tran, "Nanoparticles: An occupational hygien review,"

(2004).

http://www.hse.gov.uk/research/rrpdf/rr274.pdf

[70] Grimm-Aerosol. (u.å.). Mobile Condensation Particle Counter (CPC)

[Internett] http://www.grimm-aerosol.com/

Lest: 25. april 2011

[71] TSI Incorporated. (2005). Scanning Mobility Particle Sizer TM Spectrometer

[Internett] http://www.tsi.com/

Lest: 3. mai 2011

[72] Dekati. (u.å.). ELPI

[Internett] http://www.dekati.com/cms/elpi

Lest: 25. april 2011

[73] EUR-Lex. (2006). Regulation (EC) No 1907/2006 of the European Parliament and of the

Council of 18 December 2006 concerning the Registration, Evaluation, Authorisation and

Restriction of Chemicals (REACH), establishing a European Chemicals Agency, amending

Directive 1999/45/EC and repealing Council Regulation (EEC) No 793/93 and

Commission Regulation (EC) No 1488/94 as well as Council Directive 76/769/EEC and

Commission Directives 91/155/EEC, 93/67/EEC, 93/105/EC and 2000/21/EC

[Internett] http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:32006R1907:EN:NOT

Lest: 27. april 2011

[74] EUR-Lex, "REGULATION (EC) No 1223/2009 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT

AND OF THE COUNCIL of 30 November 2009 on cosmetic products," Official Journal of

the European Union, 2009.

[75] Statens forurensningstilsyn. (2008). Nanomaterialer - vurdering av regelverk og bruk

[Internett] http://www.klif.no/nyheter/brev/nanomaterialer_md070408.pdf

Lest: 18. april 2011

[76] Arbeidsdepartementet. (2009). Arbeidsmiljølovens innhold

[Internett] http://www.regjeringen.no/

Lest: 26.april 2011

[77] Lovdata. (2005). LOV 2005-06-17 nr 62: Lov om arbeidsmiljø, arbeidstid og stillingsvern

mv. (arbeidsmiljøloven), Kapittel 4. krav til arbeidsmiljøet

[Internett] http://www.lovdata.no/all/hl-20050617-062.html#map004

Lest: 5. mai 2011

[78] Arbeidstilsynet. (u.å.). Kommentarer til internkontrollforskriften

[Internett] http://www.arbeidstilsynet.no/artikkel.html?tid=78655

Lest: 5. mai 2011

83


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

[79] Arbeidstilsynet. (u.å.). Veiledning til kjemikalieforskriften

[Internett] http://www.arbeidstilsynet.no/veiledning.html?tid=78045

Lest: 4. mai 2011

[80] Arbeidstilsynet. (u.å.). Veiledning om administrative normer for forurensning i

arbeidsatmosfære - fulltekst

[Internett] http://www.arbeidstilsynet.no/artikkel.html?tid=78880#2

Lest: 8. mai 2011

[81] J. C. Monica Jr. (2011). EPA to issue New Carbon Nanotube Significant New Use Rule

[Internett] http://www.nanolawreport.com/articles/carbon-nanotubes/#axzz1LT4UuARd

Lest: 24. mai 2011

[82] NIOSH, "NIOSH CURRENT INTELLIGENCE BULLETIN:Evaluation of Health Hazard

and Recommendations forOccupational Exposure to Titanium Dioxidee, ," (2005).

http://www.cdc.gov/niosh/review/public/TIo2/pdfs/TIO2Draft.pdf

[83] EUR-Lex, "REGULATION (EC) No 1272/2008 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT

AND OF THE COUNCIL of 16 December 2008 on classification, labelling and packaging

of substances and mixtures, amending and repealing. Directives 67/548/EEC and

1999/45/EC, and amending Regulation (EC) No 1907/2006," Official Journal of the

European Union, 2008.

[84] Klima- og forurensningsdirektoratet. (2010). Nye krav til sikkerhetsdatablad for kjemikalier

[Internett] http://www.klif.no/

Lest: 28. april 2011

[85] E. Mantovani, A. Porcari, AIRI/Nanotec IT, C. Meili, M. Widmer, and The Innovation

Society, "Mapping Study on Regulation and Governance of Nanotechnologies," (2009).

http://www.innovationsgesellschaft.ch/

[86] P. A. Schulte and F. Salamanca-Buentello, "Ethical and scientific issues of nanotechnology

in the workplace," Environmental Health Perspectives, vol. 115, pp. 5-12, Jan 2007.

[87] C. Mohlmann, J. Welter, M. Klenke, and J. Sander, "Aerosols at nanomaterial production

and handling processes," Proceedings of the 4th International Conference on

Nanotechnology Occupational and Environmental Health, Helsinki (2009).

[88] P. Aguar and J. J. M. Nicolás, "EU nanotechnology R&D in the field of health and

environmental impact of nanoparticles," (2008).

ftp://ftp.cordis.europa.eu/pub/nanotechnology/docs/final-version.pdf

[89] Forskningsrådet. (u.å.). Etiske, rettslige og samfunnsmessige aspekter ved bio-, nano- og

nevroteknologi (ELSA)

[Internett] http://www.forskningsradet.no/

Lest: 5. mai 2011

84


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

[90] Forskningsrådet, "Veien videre 2020. Videre satsing på nanoteknologi og nye materialer –

kunnskapsgrunnlag," Oslo (2010).

http://www.forskningsradet.no/

[91] W. C. Hinds, "Aerosol technology. Properties, behavior, and measurements of airborne

particles (2nd ed.) " 1999.

[92] J. Burton, "General methods for the control of airborne hazards. In: The Occupational

Environment Its Evaluation and Control," American Industrial Hygiene Association (2003).

[93] C. Ostiguy, G. Lapointe, L. Ménard, Y. Cloutier, M. Trottier, M. Boutin, M. Antoun, and

N. Christian, "Nanoparticles Actual Knowledge about Occupational Health and Safety

Risks and Prevention Measures (R-470)," (2006).

[94] M. M. Methner, "Effectiveness of a Custom-fitted Flange and Local Exhaust Ventilation

(LEV) System in Controlling the Release of Nanoscale Metal Oxide Particulates During

Reactor Cleanout Operations," International Journal of Occupational and Environmental

Health, vol. 16, pp. 475-487, Oct-Dec 2010.

[95] Wikipedia. Føre-var-prinsippet

[Internett] http://no.wikipedia.org/wiki/F%C3%B8re-var-prinsippet

Lest: 2. mai 2011

[96] P. Vineis, "Scientific basis for the Precautionary Principle," Toxicology and Applied

Pharmacology, vol. 207, pp. 658-662, 2005.

[97] Klima- og forurensningsdirektoratet. (u.å.). Klassifisering og merking av kjemikalier (CLP)

[Internett] http://www.klif.no/no/Tema/Kjemikalier/Klassifisering-og-merking-avkjemikalier-CLP/

Lest: 29. april 2011

85


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Forkortelser

CLP Classification, Labelling and Packaging (regulering i EU)

CNT Carbon Nano Tube (karbon nanorør)

CVD Chemical Vapur Deposition

HSE Health & Safety Executive (Storbrittania)

ICON International Council on Nanotechnology

IRSST Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail (Canada)

ISO International Organization for Standardization

Klif Klima- og forurensningsdirektoratet

MWCNT Multiwall Carbon Nanotube (flerveggede karbon nanorør)

NIOSH National Institute for Occupational Safety and Health (USA)

OECD Organisation for Economic Co-operation and Development

PVD Physical vapor deposition

R&D Research & Development

REACH Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (regulering i EU)

SEM Scanning electron microscope

SOL-GEL Chemical solution deposition (en våtekjemisk teknikk)

STAMI Statens Arbeidsmiljøinstitutt

SWCNT Singelwall Carbon Nanotube (envegget karbon nanorør)

TEM Transmission electron microscopy

86


Nanopartikler – Håndtering av eksponering i arbeidsmiljøet

Vedlegg #1 - Mal brukt under intervju

i bedriftsbesøkene

KORT OM BEDRIFT

Formalia virksomhet, antall ansatte, kort historie, kundekrets,

Typer nanomaterialer/nanopartikler, produksjonsvolum

Anvendelser/bruksområder av produserte nanomaterialer/nanopartikler

Type/detaljer på produksjonsprosessen

Fremtidsvisjoner med tanke på produksjon av nanomaterialer/nanopartikler

HMS ASPEKTER

Type laboratorium /produksjonslokale

Hvor i prosessen ligger mulighet for eksponering

Måleteknikker for eksponering i arbeidsmiljø

Livsløpssyklus

Personlig verneutstyr

Sikkerhetsdatablad

Interne HMS rutiner for nanomaterialer/nanopartikler

Egen holdning og kunnskap til helseeffekter

Grunnlag for risikovurdering

87


Skjemaet skal leveres sammen med besvarelsen.

Jeg erklærer herved at min:

Obligatorisk erklæring

Eksamensbesvarelse i emnekode: HOPFE60 Fakultet: TekMar

1. er utført av undertegnede. Dersom det er et gruppearbeide, blir alle involverte holdt

ansvarlig og alle skal undertegne blanketten.

2. ikke har vært brukt til samme/en annen eksamen ved HVE eller et annet institutt/ universitet/høgskole

innenlands eller utenlands.

3. ikke er kopi eller avskrift av andres arbeid, uten at dette er korrekt oppgitt.

4. ikke refererer til eget tidligere arbeid uten at dette er oppgitt.

5. har oppgitt alle referanser/kilder som er brukt i litteraturlisten.

Jeg/vi er kjent med at brudd på disse bestemmelsene er å betrakte som fusk og behandles i hht. §18

i Forskrift om eksamen og studierett ved HVE og U-loven Kap. 4 § 4-7.

Dato: 26.05.2011 Sted: Campus Bakkenteigen, Horten

Underskrift 1 : Kand.nr.:

Ved gruppebesvarelse må alle gruppas deltagere undertegne¹:

Underskrift¹: Naveed Farid Kand.nr.: 31

Underskrift¹: Haakon Karlsen Kand.nr.: 6

Underskrift¹: Kand.nr.:

Underskrift¹: Kand.nr.:

Underskrift¹: Kand.nr.:

Underskrift¹: Kand.nr.:

1 Hvis erklæringen leveres inn elektronisk via Fronter er underskrift ikke nødvendig, skriv da inn navn.

Vedlegg #2

More magazines by this user
Similar magazines