Evaluación de la exposición a nanopartículas: valores límite y métodos de cuantificación

En este contexto, el adecuado control de los niveles de concentración de contaminantes, especialmente agentes químicos, en los entornos productivos, así como un conocimiento adecuado de sus riesgos sobre la salud, resulta clave para prevenir efectos adversos en la salud y la reducción de las enfermedades profesiones. Para ello, la innovación tecnológica en materia de medición y control permitirá avanzar hacia un modelo industrial más seguro, competitivo y sostenible.

En ambientes industriales existen retos ligados tanto a la evaluación y control de la calidad del aire en ambientes interiores (CAI), en particular en zonas donde no se desarrollan actividades industriales o manufactureras; como en lo relativo a la exposición a agentes químicos y el control de emisiones industriales. A diferencia de la calidad del aire urbano, en los entornos de trabajo el personal pasa gran parte de su jornada en entornos cerrados, donde es necesario contar con medios de control adecuados que garanticen el confort, bienestar, y seguridad y salud de las personas.  Algunos de los principales contaminantes con mayor impacto en la calidad del aire interior incluyen partículas en suspensión (fracciones inhalables y respirables), compuestos orgánicos volátiles (COV), gases como el CO y CO₂, o el gas radón. En entornos industriales destacan agentes químicos como el benceno y el formaldehído, polvo respirable de sílice cristalina, o los humos diésel, todos ellos caracterizados por su potencial efecto cancerígeno.

Las fuentes de contaminación en la industria son diversas y dependen, en gran medida, de la actividad que se desarrolle. Entre las más relevantes destacan, por ejemplo, la combustión de combustibles fósiles —habitual en calderas y motores industriales—, o los procesos metalúrgicos como soldadura y corte, que generan partículas ultrafinas, humos metálicos y material particulado en fracciones relevantes para la salud. También el uso de disolventes y pinturas, con alta emisión de COV, en industrias de todo tipo. Estos procesos, si no se controlan adecuadamente, generan una exposición acumulada que puede afectar tanto a trabajadores como al entorno natural.

La monitorización y control de la exposición en los entornos industriales es un factor determinante para garantizar la seguridad y salud de las personas y la eficiencia de los procesos. Cuando no se controla adecuadamente, la presencia de partículas o determinados gases y compuestos volátiles puede influir en la salud de los trabajadores, favoreciendo la aparición de afecciones respiratorias o cardiovasculares, así como dolencias vinculadas al entorno laboral, como el asma ocupacional. Estas situaciones no siempre se manifiestan de inmediato, pero su carácter acumulativo pone de relieve la importancia de la prevención y la monitorización continua.

Más allá de la salud, las emisiones no intencionadas pueden incidir en otros ámbitos. En el plano ambiental, puede contribuir a la alteración de ecosistemas y a la pérdida de biodiversidad, además de tener un papel en fenómenos globales como el cambio climático. En paralelo, los propios equipos e infraestructuras industriales se ven afectados, ya que ciertos contaminantes aceleran procesos de corrosión o desgaste que reducen la vida útil de activos críticos.

Todo ello se traduce en un impacto económico que no se limita a posibles reparaciones o paradas no planificadas, sino que también alcanza a la productividad y a los costes asociados a bajas laborales. Por ello, abordar de manera integral la calidad del aire industrial no solo supone un compromiso con la salud y el medio ambiente, sino también una estrategia de competitividad y eficiencia para las organizaciones.

Una de las incertidumbres más importantes asociadas con los nanomateriales está relacionada con los riesgos derivados de la exposición en el ámbito laboral. Las posibles vías de exposición en el entorno de trabajo incluyen la inhalación y las vías dérmica y oral, reconociéndose la vía inhalatoria como la vía más relevante de entrada al organismo en el ámbito laboral.

Para el estudio del potencial de exposición es necesario el uso de equipos y metodologías específicas como los contadores de partículas por condensación (CPC), medidores por difusión de carga, o el espectrómetro de movilidad diferencial con fuente radioactiva o de rayos X (SMPS), que permiten la determinación de los niveles de exposición profesional a nanomateriales en términos de número de partículas (pt/cm³) y/o masa (μg/cm³), tamaño medio de partícula, diámetro aerodinámico y área superficial.

En relación con las metodologías de muestreo, organismos internacionales como el National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) y la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) han publicado diversas metodologías orientadas a la medición y evaluación del potencial de exposición a nanomateriales en ambientes laborales. Destaca el papel del grupo de trabajo de nanotecnología de la OCDE en este ámbito, incluyendo la publicación en 2015 de una aproximación para la medición de nanoobjetos, sus agregados y aglomerados (ENV/JM/MONO(2015)19), donde establece un protocolo de medición dividido en 3 niveles ‘Tiers’.

El primer nivel o Tier 1, se centra en la recopilación de información sobre el material y el proceso, evaluándose si es necesario llevar a cabo una evaluación básica de la exposición o Tier 2. Para valorar si existe la posibilidad de una liberación de ENM durante la actividad, se recurre habitualmente al uso de modelos probabilísticos sencillos como los modelos de control ‘banding’. Como recomendación, puede utilizarse un cuestionario diseñado para recopilar información sobre la identidad de los nanomateriales y variables de proceso vinculadas a la emisión de nanomateriales, y que, a su vez, son incluidas como variables de entrada en los modelos matemáticos mencionados, así como el análisis de las especificaciones de las medidas de gestión del riesgo implementadas.

La evaluación de tier 2 conlleva el uso de equipos de lectura directa como los contadores de partículas de tipo CPC para la recopilación de información sobre los niveles de partículas durante el proceso de interés, valorándose si hay un incremento significativo sobre los niveles de fondo ‘background’ (BG), habitualmente referidos a la concentración de nanomateriales previa al inicio del proceso. Se recomienda la medición durante un periodo de al menos 45 min (NanoGEM), considerando el análisis de los niveles en la zona de respiración del trabajador (PBZ).

Para valorar si la exposición medida es significativa, dada la actual ausencia de valores límite de exposición, es habitual considerar que cuando las concentraciones de fondo permanecen estables durante el período de medición, los niveles de exposición en la zona de respiración de partículas pueden considerarse estadísticamente significativos si la concentración neta media de partículas medida es mayor que 3 veces la desviación estándar de la concentración promedio de fondo ‘background’ (3xoBG).

Cabe mencionar además la posibilidad de emplear sistemas de muestreo de nanomateriales basados en el uso de bombas de muestreo personal orientados a la captación de partículas sobre filtros y su caracterización mediante técnicas de microscopia electrónica en casos donde el volumen de partículas observado no tiene una fuente claramente identificada.

Finalmente, una vez demostrada la presencia de nanomateriales en una concentración significativa, la metodología de la OCDE recomienda llevar a cabo una evaluación de nivel 3 (tier 3) basada en el empleo de equipos de mayor precisión que permitan analizar variables como la distribución de tamaños, el tamaño aerodinámico o el área superficial, permitiendo reportar valores de concentración para los rangos de tamaño de 1 a 100 nm, 100 a 400 nm, 400 nm a 1 µm, y de 1 a 10 µm.

En base a los resultados de la evaluación de la concentración, y el estudio de la morfología y composición química de las partículas recogidas en sistemas de muestreo, podrá realizarse una valoración de potencial de la relación del proceso con los incrementos de concentración observados, permitiendo la definición de medidas adecuadas de control del riesgo.

Además de las mencionadas metodologías, cabe mencionar el estándar UNE-EN 17058:2022, donde se recoge el protocolo de 3 niveles descrito en la metodología de la OCDE publicada en 2015, considerando el uso de equipos portátiles de media directa, equipos de mesa más complejos, y sistemas de toma de muestra para el posterior análisis químico y por microscopía electrónica (SEM/TEM). Este documento incluye un análisis de los equipos disponibles, así como observaciones de distintos expertos en materia de evaluación de la exposición.

En relación a los valores límite de exposición, todavía no existen valores límite legislados. Tal aspecto limita la evaluación de los riesgos en el contexto de la prevención de riesgos laborales. A este respecto, distintas entidades de ámbito nacional e internacional han definido valores límite recomendados, como es el caso de los mencionados ‘Nano Reference Values – NRVs’, aplicados en Países Bajos, y basados en la aproximación del Instituto Alemán de Salud y Seguridad en el trabajo. Según esta propuesta, las exposiciones para 8 horas de los trabajadores a los nanomateriales deben mantenerse por debajo de los valores incluidos en la tabla. Estos niveles recomendados se basan en la consideración de aspectos como el tamaño, biopersistencia o forma como determinantes de sus efectos potenciales en la salud.

Las tablas 2 y 3 incluyen valores recomendados por distintas organizaciones internacionales. El organismo nacional de normalización de Reino Unido (BSI) establece, por ejemplo, los valores de exposición de referencia ‘Benchmark Exposure Levels’. Del mismo modo, el instituto de seguridad laboral alemán (IFA) establece valores de referencia recomendados ‘Recommended Benchmark Levels, RBL’.

La categorización considerada puede considerarse una aproximación pragmática aplicable para la valoración cualitativa de los riesgos potenciales por exposición. Cabe mencionar además la variedad de métricas utilizadas en la evaluación de la exposición, incluyendo masa por unidad de volumen y concentración en número de partículas. A este respecto, pese al uso habitual de la masa como unidad para reportar valores de exposición en ambientes laborales, en el caso particular de los nanomateriales se considera que métricas como número de partículas o área superficial son también apropiadas.

La gestión eficaz de la calidad del aire y la exposición a agentes químicos en entornos industriales requiere un enfoque integral que combine innovación tecnológica, buenas prácticas operativas y mantenimiento preventivo. Entre las estrategias más destacadas se incluyen sistemas de captación de polvo y humos para reducir partículas en suspensión en áreas críticas, tecnologías de filtración y depuración adaptadas a cada tipo de contaminante y caudal de proceso; así como la optimización de procesos y la sustitución de materiales por alternativas menos contaminantes. Asimismo, el mantenimiento preventivo y el control en la fuente resultan esenciales para garantizar un funcionamiento eficiente de los equipos y minimizar riesgos asociados a la exposición ambiental.

En este ámbito, ITENE desempeña un papel fundamental, desarrollando soluciones personalizadas basadas en tecnologías avanzadas de monitorización ambiental. Sus sistemas permiten detectar y medir la concentración de contaminantes de manera precisa y en tiempo real, incluyendo nanomateriales, ofreciendo a las empresas herramientas para proteger la salud de sus trabajadores, preservar el entorno y optimizar la eficiencia de sus procesos productivos. Gracias a la combinación de conocimiento técnico, innovación y experiencia aplicada, ITENE contribuye a transformar el control y monitorización de las emisiones y exposición a contaminantes en una ventaja competitiva y un compromiso tangible con la sostenibilidad y la seguridad.

Hoy en día, disponer de información en tiempo real es esencial para la toma de decisiones. La digitalización ha permitido avanzar hacia sistemas inteligentes de seguimiento que ofrecen datos continuos sobre contaminantes específicos. Estos sistemas, combinados con las mediciones realizadas por los técnicos de prevención y/o las mediciones llevadas a cabo para la evaluación de la calidad del aire en interiores, facilitan la evaluación de riesgos y la aplicación de medidas inmediatas.

Es por ello que la tendencia apunta hacia soluciones integradas que no solo midan, sino que permitan predecir escenarios de exposición y optimizar la gestión ambiental de forma proactiva. ITENE trabaja en esta línea, desarrollando herramientas que incorporan sensórica avanzada, analítica de datos e inteligencia artificial para transformar la monitorización en una ventaja competitiva.

En definitiva, la calidad del aire interior y el control de la exposición a agentes químicos en ambientes industriales no es solo una cuestión de cumplimiento normativo: es un factor decisivo para proteger la salud de los trabajadores, preservar el medioambiente y garantizar la competitividad de las empresas. Medir, entender y actuar sobre los riesgos asociados a la contaminación en entornos productivos requiere una combinación de innovación tecnológica, gestión responsable y compromiso con la sostenibilidad.

Nuevas herramientas tecnológicas como la monitorización avanzada, impulsada por centros tecnológicos como ITENE, representan un paso esencial hacia entornos industriales más seguros, resilientes y sostenibles.

ITENE desempeña un papel fundamental, desarrollando soluciones personalizadas basadas en tecnologías avanzadas de monitorización ambiental