Projekty krajowe

Celem głównym zadania było ograniczenie ryzyka i poprawa bezpieczeństwa pracowników zatrudnionych przy produkcji grafenu płatkowego oraz jego takich form pochodnych, jak: tlenek grafenu oraz zredukowany tlenek grafenu. Osiągano to poprzez zapewnienie warunków do prawidłowej oceny skuteczności sprzętu i opracowanie wytycznych doboru sprzętu z uwzględnieniem specyfiki warunków pracy.

W ramach 1. etapu zadania przeprowadzono badania środowiskowe na stanowiskach pracy oraz badania penetracji i całkowitego przecieku wewnętrznego cząstek grafenu płatkowego i jego form pochodnych w odniesieniu do komercyjnie dostępnego filtrującego sprzętu ochrony układu oddechowego (SOUO). Przeprowadzono również analizę morfologiczną i fizykochemiczną wytypowanych do badań próbek grafenu oraz jego form pochodnych.

Badania środowiskowe polegały na pomiarze rozkładu wymiarowego i stężenia cząstek grafenu podczas produkcji grafenu płatkowego oraz jego form pochodnych. Na tej podstawie opracowano metodę generowania aerozolu powietrzno-grafenowego o charakterystyce zbliżonej do warunków rzeczywistych. W badaniach penetracji cząstek wobec grafenu płatkowego i jego form pochodnych wykorzystano między innymi liczniki i klasyfikatory nanocząstek o zakresie pomiarowym od 3 nm do 1000 nm, neutralizatory ładunku elektrostatycznego cząstek oraz osuszacz powietrza. Badania penetracji wobec cząstek grafenu płatkowego i jego form pochodnych przeprowadzono dla komercyjnie dostępnego, powszechnie stosowanego filtrującego, SOUO w postaci półmasek filtrujących klasy ochrony FFP2 i FFP3. Wykonano również ocenę szczelności przylegania sprzętu do twarzy użytkownika wykorzystując metodę całkowitego przecieku wewnętrznego. Wykorzystano do tego zrobotyzowany model głowy i tułowia, symulujący: poruszanie głową we wszystkich płaszczyznach, ruchy ramion, mowę oraz cykl oddechowy człowieka. Następnie, w odniesieniu do wybranych typów filtrującego SOUO przeprowadzono badania całkowitego przecieku wewnętrznego wobec aerozoli zawierających cząstki różnych form grafenu płatkowego w zależności od rodzaju symulowanej ciężkości pracy. Na podstawie przeprowadzonych badań, ustalono metodykę badań oraz wytypowano zredukowany tlenek grafenu (rGO) do dalszych badań. Opracowano także projekty dwóch procedur badawczych: penetracji cząstek i całkowitego przecieku wewnętrznego w stosunku do sprzętu przeznaczonego do ochrony układu oddechowego przed cząstkami grafenu płatkowego i jego formami pochodnymi. Potwierdzono możliwość prowadzenia badań dla filtrującego SOUO w zakresie cząstek od 7 nm do 270 nm z wykorzystaniem aerozolu zawierającego nanocząstki rGO.

Celem 2. etapu zadania była walidacja opracowanych metod badań SOUO wobec cząstek rGO oraz opracowanie wytycznych doboru sprzętu do zagrożeń przy produkcji grafenu i jego form pochodnych. Prace w etapie tym rozpoczęto od przeprowadzenia weryfikacji opracowanej metodyki. W tym celu w odniesieniu do masek filtrujących wykonano badania umożliwiające ocenę powtarzalności i odtwarzalności dla metody wyznaczania penetracji oraz całkowitego przecieku wewnętrznego wobec aerozolu zawierającego nanocząstki rGO. Przeprowadzona analiza statystyczna wykazała, że obie opracowane metody są powtarzalne i odtwarzalne. Oznacza to, że mogą one być stosowane w badaniach oferowanych klientom zewnętrznym CIOP-PIB. Następnie przeprowadzono badania z wykorzystaniem różniących się konstrukcją półmasek filtrujących powszechnie dostępnych w celu ustalenia dostępnych poziomów ochrony dla ww. parametrów. Z przeprowadzonych badań wynika, że zarówno w przypadku penetracji, jak i całkowitego przecieku wewnętrznego uzyskiwane wartości (wymagane normami europejskimi) są znacząco, nawet kilkukrotnie, przekraczane w przypadku stosowania rGO jako aerozolu testowego. Wskazuje to na konieczność prowadzenia badań z wykorzystaniem nanoaerozolu rGO w odniesieniu do sprzętu przeznaczonego do prac w narażeniu na grafen i jego formy pochodne w celu ustalenia rzeczywistego poziomu ochrony i przeprowadzenia prawidłowego doboru sprzętu do istniejącego zagrożenia.

Zadanie 3.SP.02. Stanowisko do badania całkowitego przecieku wewnętrznego wobec nanocząstek zredukowanego tlenku grafenu, wizualizacja badania oraz gotowe wyniki

Na podstawie przeprowadzonych badań i ich analizie, zweryfikowano opracowane procedury badawcze dotyczące penetracji i całkowitego przecieku wewnętrznego wobec nanoaerozolu zredukowanego tlenku grafenu. Weryfikację opracowanych metod przeprowadzono również podczas seminarium demonstracyjnego. Następnie opracowano wytyczne doboru SOUO przed aerozolem zawierającym nanocząstki grafenu, które przedstawiono w broszurze. Zawarto w niej podstawowe informacje dotyczące ochrony układu oddechowego przed aerozolami zawierającymi nanocząstki grafenu i jego formy pochodne – tlenki grafenu. Przedstawiono sam grafen oraz ryzyko, na jakie możemy być narażeni podczas kontaktu z tym materiałem. Omówiono nowe metody badań półmasek filtrujących wobec aerozoli zawierających grafen i jego formy pochodne. Pokazano jak prawidłowo dobrać SOUO do ww. zagrożeń, jak sprawdzić, czy został prawidłowo dopasowany i, jak z nim postępować podczas i po użytkowaniu. Broszura ta skierowana jest przede wszystkim do służb bhp, pracodawców, inspektorów Państwowej Inspekcji Pracy i użytkowników – pracowników stosujących SOUO w przemyśle, gdzie stosowany jest grafen i jego formy pochodne (wydana drukiem – 300 egz.). Zakres materiału zawarty w opracowanej broszurze został oceniony bardzo wysoko przez 90% uczestników seminarium demonstracyjnego.

W ramach działań upowszechniających opracowane zostały 2 publikacje naukowe oraz zaprezentowano na 1 konferencji krajowej (referat) oraz 1 konferencji międzynarodowej (plakat).

Jednostka: Pracownia Sprzętu Ochrony Układu Oddechowego

Okres realizacji: 01.01.2020 – 31.12.2022