Når aerogel blir aerosol

Abstract design of white powder cloud against dark background

Når isolasjonsmatter med aerogel bearbeides frigjøres mye støv (aerosol). Støvet vil bestå av et stort antall nanopartikler, samt større tydelig kantet støv og rester av glassfiber. Støvet er svært irriterende både for hud og luftveier. Inntil det foreligger bedre kunnskap om helseeffekter ved eksponering anbefales å benytte 0,2 mg/m3 som grenseverdi for denne typen ultrafint støv.

Aerogel av silisiumdioksid

Aerogel av silisiumdioksid er syntetisk materiale laget av en silikagel, der væskedelen i gelen har blitt byttet ut med luft uten at gelstrukturen har blitt vesentlig endret. Dette gir et porøst ultralett materiale med et nettverk av sammenkoblede nanostrukturer med helt unike egenskaper. En aerogel av silisiumdioksid vil raskt ta opp fuktighet og begynne å løse seg opp. For å stabilisere aerogelen må den gjøres vannavstøtende (hydrofob) ved f.eks. metylering (se Figur 1). I f.eks. Pyrogel XTE er de metylerte silisiumdoksid nanostrukterer Silanamin (CAS 68909-20-6) og dette utgjør i hht. sikkerhetsdatabladet 10-20% av produktet.

Figur 1: Hydrofile og hydrofobe syntetisk amofet silica (SAS). Kilde: (Committee for Risk Assessment (RAC), 2019)

Denne typen produkter har de siste årene på grunn av sine unike isolasjon og korrosjons hindrende egenskaper blitt vanlig i isolasjon av rør og til brannbeskyttelse offshore. De har også etter hvert blitt tatt i bruk i industriprosjekter på land og innen bygg og anlegg. Disse aerogelene kan også være tilsatt metall-oksider som jernoksid eller titandioksid for eksempel for å gjøre de mer varmebestandige. Disse produktene markedsføres under handelsnavn som Oryza-sil, Pyrogel, Cryogel og Spaceloft. I disse produktene er agglomerater av nanostrukturer holdt sammen av tynne glassfiber tråder til fleksible glassfibermatter (Figur 2).

Figur 2: Isolasjonsmatte med aerogel av silisiumdioksid

Eksponering ved produksjon, bearbeiding og påføring

I 2013 mottok NIOSH en bekymringsmelding knyttet til eksponering for aerogel under opplæring av isolatører. Fagforeningen var bekymret for at eksponering kunne være årsak til neseblod, irritasjon i øvre luftveier og tørr hud. De var også bekymret for størrelsen på partikler som genereres ved håndtering av aerogel (Feldmann, Musolin & Methner, 2015).

Figur 3: Skanning elektron mikroskopi (SEM) av Pyrogel partikler frigjort ved kutting og håndtering (Feldmann et al., 2015)

Det ble utført målinger av instruktør på to ulike dager. Høyeste nivå av totalstøv var 1,5 mg/m3 og respirabelt støv var 0,3 mg/m3. De fleste av de luftbårne partiklene som ble samlet inn var i respirabel (<4 mikrometer i diameter) størrelsesfraksjon. Skanning elektron mikroskopi (SEM) av Pyrogel partikler frigjort ved kutting og håndtering (Figur 3). Bildet viser at de fleste større partiklene var kantede enkelt partikler i området 2 til 10 mikrometer i diameter. (Feldmann et al., 2015). Bildet viser også agglomerater av mindre partikler (trolig i nano størrelse) selv om dette i liten grad er kommentert i rapporten.

I Norge er det gjort målinger under mer reelle feltforhold, hvor det under påføring av Pyrogel XTE er målt personbårne totalstøv nivåer på 10-36 mg/m3 og respirabelt støv på 6-16 mg/m3 (Jensen, 2019; Krüger, Midtskogen & Jensen, 2019). Ensidig foliering har bidratt til å redusere støvmengdene og feltmålinger har vist personbårne nivåer på <0,3-1,2 mg/m3 under bearbeiding og påføring (Borgaas, 2019).

Vurdering av mulige helseeffekter og grenseverdi for inerte nanopartikler

Vareda et al (2021) har gjennomgått den vitenskapelig litteraturen knyttet til toksisitet, økotoksisitet, eksponering på arbeidsplassen, håndteringspraksis og avhending av silika aerogeler og amorfe nanopartikler av silika. De konkluderer med at det er mangel på kunnskap om helse- og miljøeffekter av slike stoffer, og informasjon om håndtering og avhending av disse er ofte manglende eller ufullstendig og at det er behov for betydelig styrking av arbeidet med å fremskaffe denne typen kunnskap.

I mellomtiden er mulig gjennom en føre var tilnærming, sammenligning med relevante grenseverdier og en control banding tilnærming, å sette midlertidige bedriftsinterne grenseverdier for støv fra bearbeiding av aerogelmaterialer og inhalering av naopartikler fra inerte stoffer. En slik tilnærmingsmåte er nærmere beskrevet av ECETOC (2006).

ACGIH har foreslått (etter det jeg vet) den første grenseverdi (TLV) for nanopartikkel eksponering (partikler med aerodynamisk diameter < 0,1 mikrometer). De har med utgangspunkt i titanoksid foreslått en grenseverdi på 0,2 mg/m3 (ACGIH, 2020). Begrunnelsen for denne grenseverdien er i hovedsak knyttet til generelle effekter i lungealveolene av inhaleringen av inerte nanopartikler og dermed ikke direkte knyttet til titanoksid som kjemisk stoff. Denne grenseverdien kan derfor etter mitt syn også anvendes inntil videre for andre inerte / lite toksiske stoffer som f.eks. syntetisk amorft silisiumdioksid som inhaleres i nanopartikkel form.

ECHAs Committee for Risk Assessment (RAC) har vurdert klassifisering av Silanamin (CAS 68909-20-6) og konkludert med at Silanamin skal klassifiseres som Acute Tox 2 (H330) og STOT RE 2 (H373) (Committee for Risk Assessment (RAC), 2019, side 32 RACs kommentar etter høring). Dette er i tråd med en vurdering av denne typen støv i helsefarekategori 4/5 (Standard Norge, 2018).

Konsekvens

Grenseverdien for respirabelt sjenerende støv på 5 mg/m3 er i dag ofte benyttet for vurdering av støv ved bearbeiding av isolasjonsmatter med aerogel. De fleste isolatører som jobber direkte med bearbeiding av denne typen matter, benytter åndedrettsvern. Anvendelse av en grenseverdi på 0,2 mg/3 vil ha størst konsekvens for randsone personell. En utvidet sikkerhetssone rundt isolatørene, vil innebære behov for bruk av habitat og/eller verneutstyr for randsone personell i større grad enn det som i dag er vanlig.

Andre relevante artikler  

Versjoner

DatoVersjonEndring
27.09.202100Publisert
03.10.202101Satt inn sidetall for RACs vurdering. Lagt til referanse til helsefarekategori e.g. NORSOK S-002.

Referanser

ACGIH. (2020). TITANIUM DIOXIDE – (notice of intended change). I: American Conference of Governmental Industrial Hygienists.

Borgaas, H. (2019). Måling av respirabelt støv ved isoleringsarbeid med foliert Pyrogel XT-E. Snorre A oktober 2019. Stavanger: Equinor.

Committee for Risk Assessment (RAC). (2019). Background document to the Opinion proposing harmonised classification and labelling at EU level of Silanamine, 1,1,1-trimethyl-N-(trimethylsilyl)-, hydrolysis products with silica; pyrogenic, synthetic amorphous, nano, surface treated silicon dioxide. Helsinki: European Chemical Agency (ECHA),. Hentet fra https://echa.europa.eu/documents/10162/312fb556-c177-3a58-bf67-9a7078aeac48

ECETOC. (2006). Guidance for Setting Occupational Exposure Limits: Emphasis on Data-Poor Substances. European Centre for Ecotoxicology and Toxicology of Chemicals. Hentet fra https://www.ecetoc.org/wp-content/uploads/2014/08/ECETOC-TR-101.pdf

Feldmann, K. D., Musolin, K. & Methner, M. M. (2015). Health hazard evaluation report: evaluation of aerogel insulation particulate at a union training facility. U.S. Department of Health and Human Services. Centers for Disease Control and Prevention. National Institute for Occupational Safety and Health. Hentet fra https://www.cdc.gov/niosh/nioshtic-2/20045877.html

Jensen, E. K. (2019). Pyrogel anbefalinger for å jobbe sikkert. I S. 29.05.19 (Red.). Stavanger: Petroleumstilsynet. Hentet fra https://www.ptil.no/contentassets/45c074d3da264b9a8bbd3f0c320899aa/29.5.19pyrogel_anbefalinger-for-a-jobbe-sikkert_sikkerhetsforum-29.05.19.pdf

Krüger, K., Midtskogen, O. J. & Jensen, E. K. (2019). Sampling of particles in the working atmosphere during insulation with Pyrogel XT-E. Stavanger: Equinor.

Standard Norge. (2018). Arbeidsmiljø. Rev. 5 (NORSOK S-002 N).

Vareda, J. P., García-González, C. A., Valente, A. J. M., Simón-Vázquez, R., Stipetic, M. & Durães, L. (2021). Insights on toxicity, safe handling and disposal of silica aerogels and amorphous nanoparticles. Environmental Science: Nano, 8(5), 1177-1195. https://doi.org/10.1039/d1en00026h

Dette nettstedet bruker Akismet for å redusere spam. Lær om hvordan dine kommentar-data prosesseres.