Tungsten è tossico in carburo?

Menu di contenuto

● Cos'è il carburo di tungsteno?

● Rischi per la salute dell'esposizione al carburo di tungsteno

>> 1. Tossicità polmonare

>> 2. Irritazione della pelle e degli occhi

>> 3. Effetti sistemici

● Misure di sicurezza sul lavoro

● Impatto ambientale

>> Valutazione e mitigazione del ciclo di vita

● Tossicità in scenari specifici

>> 1. Applicazioni militari

>> 2. Impianti medici

>> 3. Esposizione alle nanoparticelle

● Ricerca e studi

>> 1. Studi sulle malattie polmonari in metallo duro

>> 2. Effetti cardiovascolari

>> 3. Rischio di cancro

>> 4. Studi sugli animali

● Standard normativi e di sicurezza

>> 1. Limiti di esposizione professionale

>> 2. Consigli Niosh

>> 3. Assistenza responsabile e sviluppo sostenibile

● Il ruolo del cobalto

>> Leganti alternativi

● Riciclaggio e sostenibilità

>> Processo di riciclaggio

● Conclusione

● FAQ

>> 1. I gioielli in carburo di tungsteno sono sicuri da indossare?

>> 2. Il carburo di tungsteno può causare il cancro?

>> 3. Come gestisco il carburo di tungsteno in modo sicuro?

>> 4. Quali sono i sintomi dell'avvelenamento da tungsteno?

>> 5. Il carburo di tungsteno è rispettoso dell'ambiente?

● Citazioni:

Il carburo di tungsteno (WC) è un materiale industriale ampiamente usato apprezzato per la sua estrema durezza, resistenza all'usura e elevato punto di fusione. Forma la spina dorsale di utensili da taglio, pezzi di perforazione e persino gioielli. Tuttavia, il suo profilo di tossicità ha suscitato dibattiti tra scienziati, produttori e organizzazioni sanitarie. Questo articolo esamina i potenziali rischi per la salute e l'ambiente Tungsten Carbide , supportato da risultati della ricerca, linee guida per la sicurezza e casi studio del mondo reale.

Cos'è il carburo di tungsteno?

Il carburo di tungsteno è un composto ceramico composto da atomi di tungsteno (W) e carbonio (C) in un rapporto 1: 1. Viene in genere sinterizzato con un legante metallico, come cobalto (5-15%) o nichel, per migliorare la tenacità. Questa combinazione crea un 'Hard Metal ' utilizzato in applicazioni ad alta stress come mining, aerospace e dispositivi medici.

Rischi per la salute dell'esposizione al carburo di tungsteno

1. Tossicità polmonare

L'inalazione di polvere di carburo di tungsteno pone il rischio più significativo, in particolare se combinato con il cobalto. I risultati chiave includono:

- Malattia polmonare in metallo duro (HMLD): una rara malattia polmonare interstiziale caratterizzata da fibrosi e infiammazione, legata all'inalazione prolungata della polvere WC-Co [4, 7].

- Cancro polmonare: gli studi epidemiologici mostrano un aumentato rischio di carcinoma polmonare tra i lavoratori esposti alle particelle WC-CO [1, 4].

- Effetti respiratori acuti: l'esposizione a breve termine può causare tosse, respiro sibilante e mancanza di respiro [3].

Meccanismo: il cobalto nelle leghe WC-CO genera specie reattive di ossigeno (ROS), tessuto polmonare dannoso e DNA [4]. Il carburo di tungsteno puro mostra una tossicità minima, ma il cobalto funge da catalizzatore per lo stress ossidativo.

2. Irritazione della pelle e degli occhi

Il contatto diretto con polvere o soluzioni WC può causare:

- Dermatite: reazioni allergiche, inclusi eruzioni cutanee e prurito, in particolare nei lavoratori che gestiscono gli strumenti WC-CO [3, 18].

- Uscgi chimiche: soluzioni concentrate o contatto prolungato della pelle possono portare a ustioni [18].

- Danno oculare: le particelle di polvere possono irritare gli occhi, portando a arrossamento o abrasioni corneali [3].

3. Effetti sistemici

La ricerca emergente evidenzia impatti più ampi:

- Malattia cardiovascolare: il tungsteno urinario elevato è correlato all'ipertensione e al rischio di ictus [1].

- Tossicità ossea: il tungsteno si accumula nelle ossa, aumentando potenzialmente il rischio di frattura [1, 4].

- Danno renale: l'avvelenamento da tungsteno acuto (raro) può causare necrosi tubulare e insufficienza renale [1, 5].

-Impromata neurologica: i lavoratori hard-metal hanno mostrato evidenza di compromissione neuropsicologica da lieve a moderata, in particolare per quanto riguarda la funzione di memoria [5].

Misure di sicurezza sul lavoro

Il National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) raccomanda [3, 15]:

Impatto ambientale

Il carburo di tungsteno è chimicamente stabile nella sua forma solida, presentando un rischio ambientale minimo [6]. Tuttavia:

- Contaminazione del suolo/acqua: lo smaltimento improprio dei rifiuti WC-CO può rilassarsi in cobalto negli ecosistemi [2].

- Bioaccumulo: gli organismi acquatici possono assorbire il tungsteno, sebbene la tossicità rimanga bassa rispetto ai metalli pesanti [2].

- Interruzione dell'ecosistema: l'estrazione del tungsteno può portare a interruzioni dell'habitat e perdita di biodiversità [2].

Gli organi regolatori come l'EPA ora classificano il tungsteno come un contaminante emergente, sollecitando protocolli di smaltimento più rigorosi [2].

Valutazione e mitigazione del ciclo di vita

Per comprendere appieno le implicazioni ambientali, è essenziale una valutazione del ciclo di vita dei sigilli in carburo di tungsteno. Ciò include l'estrazione, la produzione, l'uso e lo smaltimento delle materie prime [2].

1. Estrazione delle materie prime: l'estrazione del tungsteno può portare alla distruzione dell'habitat, all'erosione del suolo e all'inquinamento idrico [2].

2. Processo di produzione: la produzione di carburo di tungsteno è ad alta intensità di energia, contribuendo alle emissioni di gas serra [2, 11, 14].

3. Utilizzo: l'usura durante il funzionamento può portare al rilascio di materiale di tenuta degradata, causando contaminazione [2].

4. Smaltimento: lo smaltimento improprio può rilasciare il tungsteno e altre sostanze dannose nell'ambiente [2].

Le strategie di mitigazione includono gli investimenti nella ricerca e nello sviluppo di materiali alternativi, nella promozione del riciclaggio e del riutilizzo e nell'implementazione di regolamenti più severi [2, 17].

Tossicità in scenari specifici

1. Applicazioni militari

Il tungsteno è stato usato in sostituzione del piombo in proiettili. Gli studi suggeriscono che in determinate condizioni ambientali (basso pH, basso ossigeno), il tungsteno può dissolversi, potenzialmente contaminante il suolo e l'acqua [5]. Il rischio di esposizione a lungo termine di schegge incorporate contenenti tungsteno è motivo di preoccupazione [5].

2. Impianti medici

Il tungsteno è usato in dispositivi medici, come gli scudi a base di tungsteno durante la radioterapia e le bobine per l'embolizzazione [1]. Questi dispositivi possono degradarsi nel tempo, portando ad una maggiore esposizione sistemica al tungsteno [1]. Gli studi hanno rilevato livelli elevati di tungsteno nelle urine e nel sangue dei pazienti con questi impianti [1].

3. Esposizione alle nanoparticelle

L'effetto delle nanoparticelle di carburo di tungsteno sulla tossicità polmonare è un'area di crescente preoccupazione [12]. Il contatto con nanoparticelle acute o croniche è un rischio per la salute primaria, specialmente in contesti professionali. Gli studi indicano che l'esposizione alla lega di metallo di tungsteno, alle nanoparticelle di trioossido di tungsteno di tungsteno, o nanoparticelle di triossido di tungsteno può portare a infiammazione polmonare, danno al DNA e stress ossidativo [4].

Ricerca e studi

1. Studi sulle malattie polmonari in metallo duro

La ricerca sulla malattia polmonare con metallo duro ha dimostrato che l'inalazione cronica dei particolati in carburo-cobalto di tungsteno porta a una malattia polmonare interstiziale, caratterizzata da polmonite interstiziale a cellule giganti e fibrosi [4, 7]. Uno studio degli ex lavoratori in una fabbrica di metalli hard ha scoperto che concentrazioni di polvere scarsamente regolate hanno causato anomalie polmonari e gravi malattie [7].

2. Effetti cardiovascolari

Gli studi hanno collegato le concentrazioni di tungsteno urinarie ad un aumentato rischio di ipertensione, malattia arteriosa periferica e ictus [1]. È stato scoperto che gli individui con concentrazioni di tungsteno urinarie più elevate hanno raddoppiato le probabilità di ictus riportato [5].

3. Rischio di cancro

Le miscele WC-CO sono classificate come probabili agenti cancerogeni umani a causa dell'aumento del rischio di carcinoma polmonare in ambienti professionali [1, 4]. Gli studi hanno anche suggerito un potenziale legame tra esposizione al tungsteno e carcinoma tiroideo e leucemia pediatrica [1].

4. Studi sugli animali

Studi sugli animali hanno dimostrato che alte dosi di composti di tungsteno possono causare problemi di respirazione e cambiamenti comportamentali [16]. È in corso ricerche per determinare la rilevanza di questi risultati per l'uomo [5].

Standard normativi e di sicurezza

1. Limiti di esposizione professionale

Varie organizzazioni hanno stabilito limiti di esposizione professionale per il carburo di tungsteno e tungsteno per proteggere i lavoratori [3, 15]. Questi limiti sono progettati per ridurre al minimo il rischio di effetti avversi sulla salute associati all'inalazione di polvere e fumi [3, 15].

2. Consigli Niosh

NIOSH raccomanda controlli ingegneristici, come i sistemi di ventilazione, e l'uso di attrezzature per la protezione individuale (DPI) per ridurre l'esposizione dei lavoratori al carburo di tungsteno [3]. Sottolineano anche l'importanza dell'igiene sul posto di lavoro e della sorveglianza medica [3].

3. Assistenza responsabile e sviluppo sostenibile

Le aziende che producono in carburo di tungsteno sono incoraggiate a seguire i principi di cura responsabile e sviluppo sostenibile per ridurre al minimo l'impatto ambientale delle loro operazioni [15]. Ciò include l'implementazione di misure per ridurre il consumo di energia, ridurre al minimo la generazione di rifiuti e prevenire l'inquinamento [2, 15].

Il ruolo del cobalto

Il cobalto è spesso usato come legante nei materiali in carburo di tungsteno e svolge un ruolo significativo nella tossicità delle miscele WC-CO. Il cobalto può generare specie reattive di ossigeno (ROS), portando a stress ossidativo, danno al DNA e infiammazione nel tessuto polmonare [4]. Alcuni studi suggeriscono che la maggior parte della tossicità associata all'esposizione ai metalli dura è attribuibile agli effetti del cobalto sui tessuti respiratori [5].

Leganti alternativi

È in corso ricerche per trovare materiali di legante alternativi meno tossici del cobalto [2]. Queste alternative potrebbero aiutare a ridurre i rischi per la salute associati all'esposizione al carburo di tungsteno in contesti professionali.

Riciclaggio e sostenibilità

Il riciclaggio del carburo di tungsteno è un modo importante per ridurre l'impatto ambientale della sua produzione e uso [11, 17, 20]. Il riciclaggio richiede molta meno energia rispetto all'estrazione e alla lavorazione del tungsteno grezzo, che conserva risorse e riduce l'impronta di carbonio [20]. L'International Tungsten Industry Association stima che il 30-35 percento del tungsteno sia riciclato a causa della sua alta domanda e della capacità dell'industria di trasformazione di trattare la maggior parte dei rottami a base di tungsteno [6].

Processo di riciclaggio

Il processo di riciclaggio prevede la raccolta e l'elaborazione di rottami in carburo di tungsteno per recuperare il tungsteno e altri materiali preziosi [17]. Questo aiuta a chiudere il ciclo e promuovere un'economia circolare [14].

Conclusione

Il carburo di tungsteno stesso non è altamente tossico, ma la sua combinazione con cobalto o nichel crea significativi rischi per la salute, in particolare per i lavoratori professionali [1, 3, 4]. L'inalazione cronica della polvere WC-CO guida gravi malattie polmonari e sistemiche, mentre la manipolazione impropria rischi danni alla pelle e agli occhi [3, 4, 18]. La mitigazione richiede solidi controlli ingegneristici, DPI e monitoraggio medico in corso [3, 15]. L'ambiente, la stabilità del tungsteno limita il danno ecologico, sebbene la lisciviazione del cobalto meriti cautela [2, 6]. Ricerche continue, rigorosa conformità normativa e pratiche sostenibili sono essenziali per ridurre al minimo i potenziali rischi associati al carburo di tungsteno [2, 15].

FAQ

1. I gioielli in carburo di tungsteno sono sicuri da indossare?

Gli anelli in carburo di tungsteno puri sono inerti e sicuri [6]. Tuttavia, il WC legato al nichel può innescare allergie in individui sensibili [3].

2. Il carburo di tungsteno può causare il cancro?

Le miscele WC-CO sono classificate come * probabili agenti cancerogeni umani * (gruppo IARC 2A) a causa dei rischi di cancro ai polmoni in ambito professionale [1, 4].

3. Come gestisco il carburo di tungsteno in modo sicuro?

Utilizzare metodi di macinazione a umido, indossare DPI e garantire la ventilazione dell'area di lavoro [3, 15].

4. Quali sono i sintomi dell'avvelenamento da tungsteno?

I casi acuti comportano nausea, convulsioni e insufficienza renale [5]. L'esposizione cronica può causare problemi respiratori o cardiovascolari [1, 5].

5. Il carburo di tungsteno è rispettoso dell'ambiente?

Sì, a causa della sua inerzia chimica [6]. Tuttavia, WC contenente cobalto richiede un attento smaltimento [2].

Citazioni:

[1] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/pmc11003356/

[2] https://www.lepuseal.com/a-news-the-onvironmental-impact-of-tungsten-carbide-ieals-in-industrial-processes.html

[3] https://www.safetyandhealthmagazine.com/articles/work-safely-with-tungsten-carbide-2

[4] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/pmc8633919/

[5] https://patient.info/doctor/tungsten-pooning

[6] https://tungstencarbide42.wordpress.com/environmental-impact-and-sustainability

[7] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1472440/

[8] https://stacks.cdc.gov/view/cdc/19383/cdc_19383_ds1.pdf

[9] https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0748233707076767?icid=int.sj-full-text.similar-articles.7

[10] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Books/NBK598735/

[11] https://www.tungstenmetalsgroup.com/blog-blog/tungsten-scrap-metal-recycling

[12] https://www.researchgate.net/publication/375584217_effect_of_tungsten_carbide_nanoparticles_on_pulmonary_tossicity_a_systemic_review

[13] https://academic.oup.com/milmed/article-abstract/172/9/1002/4283401?redirectedfrom=fulltext&login=false

[14] https://www.mdpi.com/2071-1050/15/16/12249

[15] https://hpvchemicals.oecd.org/ui/handler.axd?id=ed1c76bf-dad9-4baa-8d1b-70fed7f92862

[16] https://wwwn.cdc.gov/tsp/phs/phs.aspx?phsid=804&toxid=157

[17] https://www.itia.info/wp-content/uploads/2023/07/itia_newsletter_2019_08.pdf

[18] https://nj.gov/health/eoh/rtkweb/documents/fs/1960.pdf

[19] https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp186.pdf

[20] https://www.linkedin.com/pulse/carbide-recycling-more-sustainable-dusiness-sandvik-boromant-6m58f