Il cromo esavalente è diventato un argomento di grande attualità nella comunità della spruzzatura termica e tra i saldatori. Tra i termini di ricerca utili per il cromo esavalente si possono citare "cromato" e "cromo sei". Le nuove normative OSHA stanno obbligando tutti a esaminare attentamente i propri processi e ad apportare modifiche o installare controlli ingegneristici per contribuire a ridurre l'esposizione al cromo esavalente. Il presente documento affronta alcune questioni relative alle nuove normative, tra cui:

• Che cos'è il cromo esavalente?
• Livelli di esposizione consentiti dall'OSHA
• Quali processi industriali producono cromo esavalente?
• Come può un lavoratore essere esposto al rischio di contagio?
• Quali effetti ha il cromo esavalente sull'organismo?
• Quali sono gli obblighi dei datori di lavoro e dei dipendenti in caso di presenza di cromo esavalente nello stabilimento?

Che cos'è il cromo esavalente?

Il cromo esavalente si presenta prevalentemente in tre forme:

1. Il cromo trivalente, presente in natura sotto forma di minerale di cromo, è un nutriente essenziale per il corretto metabolismo;
2. Cromo elementare metallico  o , tipicamente presente nelle leghe aerospaziali; e
3. Cromo esavalente, tipicamente proveniente da processi industriali come la saldatura e la spruzzatura termica.   

Il cromo esavalente è la forma più tossica di cromo.

Leggendo articoli e pubblicazioni, troverete il cromo esavalente identificato in diversi modi, tra cui: Cromo esagonale, cromo (VI), Cr(VI) e Cr 6+.

Livelli di esposizione consentiti dall'OSHA

L'Occupational Safety & Health Administration (OSHA) ha definito due livelli di esposizione al cromo esavalente: un limite di esposizione consentito (PEL) e un livello di azione (AL). L'attuale limite di esposizione professionale (PEL) per il cromo esavalente è di 5 µg/m³ per un singolo dipendente durante un turno di 8 ore.  Questo limite di esposizione professionale (PEL) di 5 µg/m3 è stato ridotto rispetto al precedente standard di 52 µg/m3. Un fattore 10!

Il secondo limite di esposizione è denominato Livello di Azione (AL) e attualmente è fissato a 2,5 µg/m³. Si tratta della concentrazione di Cr(VI) aerodisperso presente in un ambiente di lavoro, calcolata come media ponderata nel tempo su 8 ore (TWA). A entrambi i livelli, i datori di lavoro sono tenuti ad adottare misure specifiche, e la mancata adozione di tali misure può comportare sanzioni.

Da dove proviene il cromo esavalente?

Esistono diversi processi industriali in grado di produrre cromo esavalente. Alcuni esempi includono:

• Rivestimenti (primer/vernici spray)
  • Rivestimenti contenenti cromati: coloranti, vernici, inchiostri e materie plastiche
  • Cromatura
  • Rivestimenti per miscelazione/levigatura contenenti cromo  
• Saldatura e taglio di leghe contenenti cromo
  • Lega di acciaio inossidabile e nichel
• Spruzzatura termica, inclusi plasma, arco elettrico e combustione (incluso HVOF)
  • Il cromo metallico presente nella materia prima può essere convertito nella forma esavalente.
  • Il cromo esavalente può essere presente in una materia prima contenente qualsiasi forma di cromo.
• Fusione del minerale di ferro-cromo
• impurità del cemento Portland
• Vasche di immersione
  • Linee di anodizzazione e placcatura
• Concia del cuoio - Dicromato di ammonio

Punti importanti da chiarire:  Nel vostro impianto, potreste produrre polvere, fumi o nebbie che contengono cromo esavalente. È importante rendersi conto che il cromo esavalente ha un proprio valore limite di soglia raccomandato (TLV)  stabilito dall'American Conference of Industrial Hygienists (ACGIH), e che questo valore può essere inferiore a quello di altri componenti presenti come contaminanti aerodispersi.

Poiché il cromo esavalente è solitamente solo una percentuale dello 0% delle polveri, dei fumi e delle nebbie generate da un processo, potrebbe valere la pena di indagare il contributo percentuale del Cr(VI) rispetto ad altri materiali presenti nel flusso d'aria.  Si prega di notare che è del tutto possibile superare il TLV per il cromo esavalente pur rimanendo al di sotto del TLV per gli altri fumi emessi.

Le dimensioni tipiche delle particelle prodotte dal materiale contenente cromo esavalente variano a seconda del processo e dell'applicazione.

*L'80% del fumo totale rientra in questa gamma di dimensioni molto piccole.

Come vengono esposti i lavoratori?

Se la vostra azienda ha un processo che potrebbe produrre cromo esavalente, i lavoratori possono essere esposti attraverso molteplici fonti.

• Inalazione. Se esposti a processi che producono polveri, fumi o nebbie contenenti cromo VI, è possibile inalarlo attraverso il naso e la bocca.
• Assorbimento. Se un mezzo contenente cromo esavalente entra in contatto con la pelle o gli occhi, può essere assorbito dal corpo.
• Ingestione. Se un lavoratore non utilizza tecniche di igiene personale adeguate quando lavora con Cr(VI), alimenti, tabacco e/o cosmetici esposti possono diventare contaminati e possono essere ingeriti.

In che modo il cromo esavalente influisce sull'organismo?

Una volta entrato nell'organismo, il cromo esavalente si dirige in genere verso determinati organi. Tra gli esempi si annoverano lesioni alle vie respiratorie (dovute a danni alle membrane mucose causati dall'inalazione), perforazione del setto nasale (il tessuto che separa le narici), polmoni, occhi, pelle, fegato e reni.

Un lavoratore esposto al cromo esavalente può manifestare sintomi quali irritazione dei seni paranasali, epistassi, ulcere (allo stomaco e al naso), eruzioni cutanee, senso di oppressione al petto, respiro sibilante e difficoltà respiratorie.

Requisiti del datore di lavoro

Se un'azienda ha stabilito che potrebbe potenzialmente produrre cromo esavalente, è tenuta a fare quanto segue:

• implementare il campionamento dell'aria,
• monitoraggio medico e notifica ai dipendenti dei risultati del monitoraggio,
• controlli di ingegneria degli strumenti,
• adottare un programma di protezione respiratoria,
• delimitazione delle aree di lavoro contenenti cromo esavalente,
• eseguire un programma di formazione per i dipendenti,
• Garantire ai dipendenti la disponibilità delle normative OSHA e delle politiche aziendali.

La frequenza con cui un'azienda deve effettuare i campionamenti dell'aria dipende dal livello di cromo esavalente rilevato nell'impianto. Se nell'area i valori rilevati superano il limite di esposizione professionale (PEL) di 5,0 µg/m³, i test devono essere ripetuti ogni tre mesi. Se la concentrazione nell'area è superiore al livello di intervento (AL) di 2,5 µg/m3  ma inferiore al limite di esposizione professionale (PEL), l'azienda è tenuta a effettuare il campionamento dell'aria solo ogni sei mesi. Se l'area si trova al di sotto del livello di intervento, l'azienda è tenuta a rilevare un valore di riferimento iniziale, dopodiché spetta agli igienisti della struttura decidere la frequenza di campionamento. In questo caso, la strategia tipica prevede un campionamento annuale.

Il monitoraggio medico di tutti i dipendenti è richiesto negli stabilimenti che effettuano test al di sopra del limite AL di 2,5 µg/m3. La normativa sul cromo esavalente prevede la sorveglianza medica, ma lascia la scelta degli esami specifici al medico o ad altro professionista sanitario autorizzato. Potrebbe trattarsi di un infermiere aziendale presente in loco oppure il dipendente potrebbe dover rivolgersi al proprio medico curante per effettuare gli esami.

Alcune delle cose che un'azienda potrebbe fare includono:

• Revisione della storia clinica e lavorativa
• Esame fisico
• Rapporto sull'esito dell'esame

Una volta completato l'esame, un riepilogo scritto deve essere fornito al dipendente entro due settimane e conservato negli archivi aziendali dall'igienista industriale.

Quando il cromo esavalente è al di sopra del limite di esposizione professionale (PEL)

Nei processi che producono cromo esavalente al di sopra del limite di esposizione professionale (PEL) di 5 µg/m³, è necessario implementare controlli tecnici. Fino all'implementazione di misure di controllo ingegneristiche, l'uso di dispositivi di protezione delle vie respiratorie deve essere obbligatorio. Si prega di notare che la rotazione dei dipendenti in mansioni diverse per raggiungere la conformità non è consentita dall'OSHA.

La saldatura e la spruzzatura termica possono produrre significative emissioni di cromo esavalente. La quantità di cromo esavalente presente nei fumi può essere influenzata da:

• Metodo di saldatura o spruzzatura termica
• Elettrodo o pistola (solo per saldatura)
• Materiale e composizione del metallo base (solo per la saldatura)
• Composizione in polvere o filo
• Tensione (tensioni più elevate accelerano la produzione ma aumentano le emissioni di fumi)
• Corrente elettrica
• Lunghezza dell'arco (solo saldatura)
• Gas di protezione (solo per saldatura)
• Velocità di saldatura o spruzzatura termica
• Angolo di saldatura (solo saldatura)

Quando si stima la quantità di fumi di cromo esavalente prodotti da un processo, è importante ricordare che:

• All'aumentare della velocità di fusione, aumenta anche la velocità di generazione dei fumi.
• All'aumentare della potenza, aumenta anche il tasso di generazione di fumi.

La quantità di cromo esavalente presente nei fumi può essere stimata utilizzando la seguente formula:

E = W x PC x EF x CF

• E = Emissioni specifiche di metallo  [lb/anno]
• W = Peso totale dell'elettrodo utilizzato  [lbs/anno]
• PC = Composizione percentuale di un metallo specifico [%]
• EF = Fattore di emissione per tonnellata di elettrodo  [lbs/ton]
• CF = Fattore di conversione  [1 tonnellata o 2000 libbre]

I fattori di emissione vengono espressi in diversi modi:

• % di particolato per libbra di elettrodo
• mg di particolato per libbra (lb) di elettrodo
• Chilogrammi di inquinante per chilogrammo di elettrodo consumato

È possibile reperire i fattori di emissione da numerose fonti*, tra cui:

• Sito web dell'EPA
  
  •  Compilazione dei fattori di emissione degli inquinanti atmosferici AP-42
  • Per la saldatura ad arco elettrico Sezione 12.19
• Consiglio per le risorse aeree della California

*Si prega di notare che i siti web vengono spesso aggiornati e i link modificati, quindi se questi link non funzionano, si consiglia di iniziare dalla homepage e cercare le parole chiave "cromo esavalente".

È possibile stimare i fattori di emissione anche prendendo il tasso di generazione dei fumi e moltiplicandolo per il contenuto di cromo, quindi moltiplicando il risultato per il rapporto del cromo esavalente:

• Composizione dei fumi FGR x x % di cromo come Cr6+
• (libbre di fumi/libbre di elettrodo) x (libbre di Cr/libbre di fumi) x (Cr6+/cr nei fumi)

​​​​Nota: EF non ha unità = [%] x [%] x [%]

L'OSHA prevede che l'esposizione venga ridotta nella misura più ragionevolmente possibile.

Per l'area di lavoro e la delimitazione delle aree che possono contenere cromo esavalente, le aziende sono tenute a fare almeno quanto segue:

• Le aree con esposizione aerea superiore al limite di esposizione professionale (PEL) devono essere  delimitate con apposita segnaletica per limitare l'accesso non autorizzato.
• Le aree circostanti i processi che utilizzano cromo esavalente devono essere prive di contaminazione superficiale. Delle 4 modalità per pulire le superfici contaminate (spazzare, soffiare con aria compressa, lavare con panno umido e passare l'aspirapolvere), il lavaggio con panno umido e l'aspirapolvere con filtro HEPA sono le uniche efficaci e accettabili. L'aria compressa può essere utilizzata solo in condizioni molto specifiche se l'aspirazione non è fattibile; consultare il sito web dell'OSHA per conoscere tali condizioni.

Le aziende sono tenute a rendere i regolamenti disponibili a tutti i dipendenti per la consultazione.

Requisiti dei dipendenti

Anche i dipendenti hanno delle responsabilità: proteggere se stessi. Sono tenuti a utilizzare adeguati dispositivi di protezione individuale, a mantenere un ambiente di lavoro pulito, ad applicare i controlli tecnici una volta implementati e a seguire buone pratiche di igiene personale. Una buona igiene personale include non usare tabacco, non applicare cosmetici, non mangiare nulla, non mettere le dita in bocca o nel naso e lavarsi le mani/il viso prima di svolgere una qualsiasi delle attività sopra menzionate, prima di fare una pausa o alla fine del turno.

Il controllo ingegneristico dovrebbe includere   una buona raccolta di polveri e fumi

Un sistema di ventilazione ben progettato, comprensivo di un depuratore di polveri correttamente funzionante, può contribuire a ridurre i livelli generali di esposizione al cromo esavalente all'interno di una struttura.

Come illustrato nel grafico precedente, le dimensioni delle particelle di fumo contenenti cromo esavalente variano da 5/100 di micron a 34 micron, e la maggior parte rientra nella gamma delle dimensioni più piccole (da sub-micron a 2 micron). È pertanto necessario utilizzare nel sistema di raccolta materiali filtranti in grado di catturare una gamma completa di dimensioni, dalle particelle sub-microniche a quelle di grandi dimensioni.  Si raccomandano filtri ad alta efficienza, come i filtri a fibra fine Ultra-Web® di Donaldson® Torit®. Ciascun filtro dovrebbe avere una caduta di pressione relativa dell'acqua di almeno 1,5 pollici attraverso i filtri per ottimizzare le prestazioni.

Un sistema di ventilazione ben progettato avrà velocità di aspirazione sufficienti nelle varie cappe per contribuire a controllare eventuali emissioni contenenti cromo esavalente.  La Guida alla ventilazione industriale dell'ACGIH offre diversi esempi, tra cui:

• VS-90-01 a 03 per la saldatura
• VS-90-10 per taglio a fiamma
• VS-90-20 per la saldatura robotizzata
• VS-90-30 per la verniciatura a spruzzo di metalli
• Tavoli laser 250 fpm per zona (non coperta)

In combinazione con i potenti collettori di polveri Donaldson Torit Downflo® Evolution , Easy-Trunk® o Porta-Trunk®, un sistema di ventilazione ben progettato e gestito può ridurre l'esposizione dei dipendenti a polveri e fumi contenenti cromo esavalente.

La raccolta dei fumi ambientali (a volte chiamata ventilazione generale o ambientale) non è raccomandata, poiché in genere pulisce solo il 70% dell'aria in un dato momento. Il sistema di aspirazione ambientale non è sufficientemente potente per neutralizzare i fumi potenzialmente contenenti cromo esavalente presenti nella zona di respirazione di un dipendente. Le cappe di cattura posizionate il più vicino possibile alla fonte di generazione e collegate a un collettore di polveri/fumi ben costruito, garantiranno un migliore confinamento delle particelle di fumo.

Il tuo rappresentante di vendita Donaldson Torit può aiutarti a determinare quali prodotti per la filtrazione delle polveri sono più adatti alla progettazione e al funzionamento del tuo sistema di ventilazione. Sebbene i tecnici della Donaldson Torit NON siano esperti di cromo esavalente, conoscono i filtri dell'aria e possono aiutarvi a scegliere il filtro più adatto alle vostre esigenze di ventilazione.

Riepilogo

In sintesi, il cromo esavalente è un materiale tossico regolamentato che deve essere trattato adottando le dovute precauzioni, tra cui: 

(a) Controlli ingegneristici ove richiesto
(b) Protezione respiratoria se necessaria
(c) Buone pratiche di pulizia
(d) Adeguati dispositivi di protezione individuale
(e) Buone pratiche di igiene personale.

Riferimento

*Conferenza americana degli igienisti industriali (ACGIH).Ventilazione industriale: Manuale di pratiche raccomandate per la progettazione, Cincinnati, Ohio: Kemper Woods Center, 30ª edizione 2019