O carboneto de tungstênio é tóxico?

Menu de conteúdo

● O que é carboneto de tungstênio?

● Riscos à saúde da exposição ao carboneto de tungstênio

>> 1. Toxicidade pulmonar

>> 2. A irritação da pele e dos olhos

>> 3. Efeitos sistêmicos

● Medidas de segurança ocupacional

● Impacto ambiental

>> Avaliação e mitigação do ciclo de vida

● Toxicidade em cenários específicos

>> 1. Aplicações militares

>> 2. Implantes médicos

>> 3. Exposição de nanopartículas

● Pesquisa e Estudos

>> 1. Estudos de doenças pulmonares de metal duro

>> 2. Efeitos cardiovasculares

>> 3. Risco de câncer

>> 4. Estudos em animais

● Padrões regulatórios e de segurança

>> 1. Limites de exposição ocupacional

>> 2. Recomendações NIOSH

>> 3. Cuidado responsável e desenvolvimento sustentável

● O papel do cobalto

>> Ligantes alternativos

● Reciclagem e sustentabilidade

>> Processo de reciclagem

● Conclusão

● Perguntas frequentes

>> 1. As jóias de carboneto de tungstênio são seguras para usar?

>> 2. O carboneto de tungstênio pode causar câncer?

>> 3. Como lidar com o carboneto de tungstênio com segurança?

>> 4. Quais são os sintomas do envenenamento por tungstênio?

>> 5. O carboneto de tungstênio é ecológico?

● Citações:

O carboneto de tungstênio (WC) é um material industrial amplamente utilizado premiado por sua dureza extrema, resistência ao desgaste e alto ponto de fusão. Ele forma a espinha dorsal de ferramentas de corte, brocas e até jóias. No entanto, seu perfil de toxicidade provocou debates entre cientistas, fabricantes e organizações de saúde. Este artigo examina os riscos potenciais de saúde e ambiental de O carboneto de tungstênio , apoiado por resultados de pesquisa, diretrizes de segurança e estudos de caso do mundo real.

O que é carboneto de tungstênio?

O carboneto de tungstênio é um composto de cerâmica composto por átomos de tungstênio (W) e carbono (C) na proporção de 1: 1. Normalmente, é sinterizado com um aglutinante metálico, como cobalto (5 a 15%) ou níquel, para aumentar a resistência. Essa combinação cria um 'Hard Metal' usado em aplicações de alto estresse, como mineração, aeroespacial e dispositivos médicos.

Riscos à saúde da exposição ao carboneto de tungstênio

1. Toxicidade pulmonar

A inalação de poeira de carboneto de tungstênio representa o risco mais significativo, principalmente quando combinado com cobalto. Os principais resultados incluem:

- Doença pulmonar de metal dura (HMLD): uma doença pulmonar intersticial rara caracterizada por fibrose e inflamação, ligada à inalação prolongada do pó WC-Co [4, 7].

- Câncer de pulmão: Estudos epidemiológicos mostram um risco aumentado de câncer de pulmão entre os trabalhadores expostos a partículas de WC-Co [1, 4].

- Efeitos respiratórios agudos: a exposição a curto prazo pode causar tosse, chiado no chiado e falta de ar [3].

Mecanismo: O cobalto nas ligas WC-Co gera espécies reativas de oxigênio (ERO), danificando o tecido pulmonar e o DNA [4]. O carboneto de tungstênio puro exibe toxicidade mínima, mas o cobalto atua como um catalisador para o estresse oxidativo.

2. A irritação da pele e dos olhos

O contato direto com poeira ou soluções da WC pode causar:

- Dermatite: reações alérgicas, incluindo erupções cutâneas e coceira, particularmente em trabalhadores que lidam com as ferramentas WC-Co [3, 18].

- Queimaduras químicas: soluções concentradas ou contato prolongado da pele pode levar a queimaduras [18].

- Danos oculares: as partículas de poeira podem irritar os olhos, levando à vermelhidão ou abrasões da córnea [3].

3. Efeitos sistêmicos

A pesquisa emergente destaca os impactos mais amplos à saúde:

- Doença cardiovascular: o tungstênio urinário elevado se correlaciona com a hipertensão e o risco de acidente vascular cerebral [1].

- Toxicidade óssea: o tungstênio se acumula nos ossos, potencialmente aumentando o risco de fratura [1, 4].

- Danos nos rins: envenenamento agudo de tungstênio (raro) pode causar necrose tubular e insuficiência renal [1, 5].

-Deficiência neurológica: os trabalhadores do metal duro demonstraram evidências de comprometimento neuropsicológico leve a moderado, particularmente no que diz respeito à função da memória [5].

Medidas de segurança ocupacional

O Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH) recomenda [3, 15]:

Impacto ambiental

O carboneto de tungstênio é quimicamente estável em sua forma sólida, representando um risco ambiental mínimo [6]. No entanto:

- Contaminação do solo/água: O descarte inadequado de resíduos WC-Co pode liberar cobalto em ecossistemas [2].

- Bioacumulação: os organismos aquáticos podem absorver o tungstênio, embora a toxicidade permaneça baixa em comparação com os metais pesados [2].

- Interrupção do ecossistema: a extração do tungstênio pode levar à interrupção do habitat e à perda de biodiversidade [2].

Corpos regulatórios como a EPA agora classificam o tungstênio como um contaminante emergente, instando protocolos mais rígidos de descarte [2].

Avaliação e mitigação do ciclo de vida

Para entender completamente as implicações ambientais, é essencial uma avaliação do ciclo de vida dos selos de carboneto de tungstênio. Isso inclui extração, fabricação, uso e descarte de matéria -prima [2].

1. Extração da matéria -prima: A mineração de tungstênio pode levar à destruição do habitat, erosão do solo e poluição da água [2].

2. Processo de fabricação: A produção de carboneto de tungstênio é intensiva em energia, contribuindo para as emissões de gases de efeito estufa [2, 11, 14].

3. Uso: o desgaste durante a operação pode levar à liberação de material de vedação degradado, causando contaminação [2].

4. Descarte: O descarte inadequado pode liberar o tungstênio e outras substâncias nocivas no meio ambiente [2].

As estratégias de mitigação incluem investir em pesquisa e desenvolvimento de materiais alternativos, promoção de reciclagem e reutilização e implementação de regulamentos mais rigorosos [2, 17].

Toxicidade em cenários específicos

1. Aplicações militares

O tungstênio tem sido usado como substituto para chumbo nas balas. Estudos sugerem que, sob certas condições ambientais (baixo pH, baixo oxigênio), o tungstênio pode se dissolver, potencialmente contaminando o solo e a água [5]. O risco de exposição a longo prazo de estilhaços incorporados contendo tungstênio é motivo de preocupação [5].

2. Implantes médicos

O tungstênio é usado em dispositivos médicos, como os escudos à base de tungstênio durante a radioterapia e as bobinas para embolização [1]. Esses dispositivos podem se degradar com o tempo, levando ao aumento da exposição sistêmica ao tungstênio [1]. Estudos detectaram níveis elevados de tungstênio na urina e no sangue de pacientes com esses implantes [1].

3. Exposição de nanopartículas

O efeito das nanopartículas de carboneto de tungstênio na toxicidade pulmonar é uma área de crescente preocupação [12]. O contato agudo ou crônico das nanopartículas é um risco primário à saúde, especialmente em ambientes ocupacionais. Estudos indicam que a exposição à liga de metal de tungstênio, nanopartículas de túmido de tungstênio ou nanopartículas de trióxido de tungstênio pode levar a inflamação pulmonar, dano ao DNA e estresse oxidativo [4].

Pesquisa e Estudos

1. Estudos de doenças pulmonares de metal duro

A pesquisa sobre doença pulmonar de metal duro mostrou que a inalação crônica de partículas de tungstênio-cobalto de carboneto leva à doença pulmonar intersticial, caracterizada por pneumonia e fibrose intersticial de células gigantes [4, 7]. Um estudo de ex -trabalhadores em uma fábrica de metal duro descobriu que as concentrações de poeira mal regulamentadas causaram anormalidades pulmonares e doenças graves [7].

2. Efeitos cardiovasculares

Estudos vincularam as concentrações urinárias de tungstênio a um risco aumentado de hipertensão, doença arterial periférica e derrame [1]. Verificou -se que indivíduos com maiores concentrações de tungstênio urinário têm o dobro das chances de acidente vascular cerebral relatado [5].

3. Risco de câncer

As misturas WC-Co são classificadas como prováveis agentes cancerígenos humanos devido ao aumento do risco de câncer de pulmão em ambientes ocupacionais [1, 4]. Estudos também sugeriram uma ligação potencial entre a exposição ao tungstênio e o câncer de tireóide e a leucemia pediátrica [1].

4. Estudos em animais

Estudos em animais mostraram que altas doses de compostos de tungstênio podem causar problemas respiratórios e alterações comportamentais [16]. A pesquisa está em andamento para determinar a relevância desses achados para os seres humanos [5].

Padrões regulatórios e de segurança

1. Limites de exposição ocupacional

Várias organizações estabeleceram limites de exposição ocupacional para o carboneto de tungstênio e tungstênio para proteger os trabalhadores [3, 15]. Esses limites são projetados para minimizar o risco de efeitos adversos à saúde associados à inalação de poeira e vapores [3, 15].

2. Recomendações NIOSH

O NIOSH recomenda controles de engenharia, como sistemas de ventilação, e o uso de equipamentos de proteção individual (EPI) para reduzir a exposição do trabalhador ao carboneto de tungstênio [3]. Eles também enfatizam a importância da higiene do local de trabalho e da vigilância médica [3].

3. Cuidado responsável e desenvolvimento sustentável

As empresas que fabricam carboneto de tungstênio são incentivadas a seguir os princípios de atendimento responsável e desenvolvimento sustentável para minimizar o impacto ambiental de suas operações [15]. Isso inclui a implementação de medidas para reduzir o consumo de energia, minimizar a geração de resíduos e impedir a poluição [2, 15].

O papel do cobalto

O cobalto é frequentemente usado como aglutinante em materiais de carboneto de tungstênio e desempenha um papel significativo na toxicidade das misturas WC-Co. O cobalto pode gerar espécies reativas de oxigênio (ERO), levando ao estresse oxidativo, dano ao DNA e inflamação no tecido pulmonar [4]. Alguns estudos sugerem que a maioria da toxicidade associada à exposição ao metal dura é atribuível aos efeitos do cobalto nos tecidos respiratórios [5].

Ligantes alternativos

A pesquisa está em andamento para encontrar materiais alternativos de ligante que são menos tóxicos que o cobalto [2]. Essas alternativas podem ajudar a reduzir os riscos à saúde associados à exposição ao carboneto de tungstênio em ambientes ocupacionais.

Reciclagem e sustentabilidade

A reciclagem de carboneto de tungstênio é uma maneira importante de reduzir o impacto ambiental de sua produção e uso [11, 17, 20]. A reciclagem requer muito menos energia do que extrair e processar o tungstênio cru, o que conserva recursos e reduz a pegada de carbono [20]. A Associação Internacional da Indústria de Tungstênio estima que 30 a 35 % do tungstênio é reciclado devido à sua alta demanda e à capacidade do setor de processamento de tratar a maioria dos sucata baseada em tungstênio [6].

Processo de reciclagem

O processo de reciclagem envolve a coleta e o processamento de sucata de carboneto de tungstênio para recuperar o tungstênio e outros materiais valiosos [17]. Isso ajuda a fechar o loop e promover uma economia circular [14].

Conclusão

O próprio carboneto de tungstênio não é altamente tóxico, mas sua combinação com cobalto ou níquel cria riscos significativos à saúde, principalmente para trabalhadores ocupacionais [1, 3, 4]. A inalação crônica de poeira WC-Co aciona doenças pulmonares e sistêmicas graves, enquanto o manuseio inadequado corre o risco de danos na pele e nos olhos [3, 4, 18]. A mitigação requer controles robustos de engenharia, EPI e monitoramento médico em andamento [3, 15]. Ambientalmente, a estabilidade do tungstênio limita os danos ecológicos, embora a lixiviação de cobalto mandasse cautela [2, 6]. Pesquisas contínuas, conformidade regulatória estrita e práticas sustentáveis são essenciais para minimizar os riscos potenciais associados ao carboneto de tungstênio [2, 15].

Perguntas frequentes

1. As jóias de carboneto de tungstênio são seguras para usar?

Os anéis de carboneto puro de tungstênio são inertes e seguros [6]. No entanto, o WC ligado ao níquel pode desencadear alergias em indivíduos sensíveis [3].

2. O carboneto de tungstênio pode causar câncer?

As misturas WC-Co são classificadas como * prováveis carcinógenos humanos * (Grupo 2A da IARC) devido a riscos de câncer de pulmão em ambientes ocupacionais [1, 4].

3. Como lidar com o carboneto de tungstênio com segurança?

Use métodos de moagem úmida, use EPI e garanta ventilação do espaço de trabalho [3, 15].

4. Quais são os sintomas do envenenamento por tungstênio?

Casos agudos envolvem náusea, convulsões e insuficiência renal [5]. A exposição crônica pode causar problemas respiratórios ou cardiovasculares [1, 5].

5. O carboneto de tungstênio é ecológico?

Sim, devido à sua inércia química [6]. No entanto, o CM contendo cobalto requer um descarte cuidadoso [2].

Citações:

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

[2] https://www.lepuseal.com/a-news-the-estambonmental-impact-of-tungsten-carbida-seals-in-industrial-processes.html

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

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

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

[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-setal-recycling

[12] https://www.researchgate.net/publication/375584217_effect_of_tungsten_carbide_nanoparticles_on_pulmonary_toxicity_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-business-sandvik-coromant-6m58f