Diseño de productos y procesos seguros y sostenibles

El concepto innovador promovido por la CE de desarrollar sustancias y materiales "seguros y sostenibles desde el diseño" (SSbD, del inglés, Safe and Sustainable by Design) nace con el objetivo de impulsar, desde etapas tempranas de la I+D hasta su fin de vida útil, el desarrollo de materiales y productos químicos más seguros y sostenibles (prestando atención también a los procesos durante la producción), en línea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible. 

Por tanto, la SSbD resulta, aparte de tratar de minimizar y sustituir el uso de sustancias peligrosas, clave para la transición hacia la neutralidad climática, la economía circular y la ambición de contaminación cero del Pacto Verde europeo.

El objetivo de estos trabajos es ofrecer una solución integral al sector químico que facilite la implementación del concepto de SSbD

Con el fin de guiar a la industria química valenciana hacia un diseño más seguro y sostenible de sus productos, y de promover las estrategias y conocimiento que se está desarrollando en el marco de la I+D a nivel europeo en esta temática, el instituto tecnológico Itene trabaja en soluciones que pretenden dar soporte a las empresas en este sentido.

Seguridad de trabajadores y consumidores

Orientado al diseño de sustancias, nanomateriales y nanoproductos seguros y sostenibles (y sus procesos) en campos de aplicación tan diversos como productos de higiene del hogar, cosmética, pinturas, fitosanitarios y biocidas, así como para empresas que desarrollan solucionas basadas en nanotecnología, el Itene ha trabajado en el desarrollo de un software para dar soporte a las empresas en garantizar la seguridad tanto de trabajadores como de consumidores. 

El objetivo de estos trabajos, enmarcados en el proyecto SSbD-CV, financiado por el Ivace (Instituto Valenciano de la Competitividad Empresarial) a través de fondos Feder, es ofrecer una solución integral al sector químico que facilite la implementación del concepto de SSbD, que implica la obtención de productos seguros y sostenibles a través del diseño. 

Atendiendo a los retos relacionados con la seguridad a nivel industrial, el software se compone de dos módulos que se enfocan en proporcionar diferentes soluciones: Módulo orientado a la Prevención de Riesgos Laborales, el cual integra herramientas específicas para permitir evaluar el riesgo asociado al manejo de nanomateriales, y Módulo de Diseño Seguro, que ofrece herramientas para determinar el perfil toxicológico de sustancias, así como estrategias para reducir la toxicidad en formulados que pueden contener sustancias peligrosas.

Prevención de riesgos laborales

La evaluación de la exposición a nanomateriales supone todavía un reto en el ámbito de la prevención de riesgos laborales, ya que, por un lado, no existen herramientas específicas, integradas y de fácil manejo que permitan a los técnicos realizar una correcta evaluación del riesgo asociado a nanomateriales. 

Por otro, no hay definidos actualmente a nivel nacional límites de exposición profesional (LEP) aplicables a nanomateriales. Ello se traduce, en muchas ocasiones, en una inadecuada gestión de su riesgo y en una infravaloración de los posibles efectos que los nanomateriales pueden ocasionar. 

Con el fin de abordar esta problemática, las soluciones desarrolladas e integradas por Itene en este módulo están orientadas a guiar y dar soporte a la evaluación del riesgo que se lleva a cabo en ambientes laborales en los que se utilizan nanomateriales, o en aquellos en los que, por la naturaleza de los procesos productivos (como pueden ser corte, abrasión, extrusión, etcétera), se liberen al ambiente materiales en nanoforma que puedan ser inhalados por los trabajadores.

La consideración de la seguridad desde etapas tempranas es clave para poder conseguir productos finales más seguros

Parte de las herramientas se basan en modelos matemáticos que permiten la estimación de la potencial exposición a nanomateriales en ambientes laborales y el estudio de eficacia de los medios de protección empleados mediante modelos de dinámica computacional de fluidos. A parte de la estimación computacional de los niveles de exposición a nanomateriales, para el cálculo del riesgo el software también permite la integración de datos reales obtenidos a través de dispositivos de medida de partículas. 

Este módulo, por tanto, orientado a profesionales de la evaluación del riesgo en el lugar de trabajo pretende ofrecer una solución integral para la evaluación y gestión de riesgos ocupacionales que permita, por un lado, obtener datos robustos sobre los niveles de exposición tanto a agentes químicos convencionales como a nanomateriales. 

Por otro, proponer las medidas preventivas y de gestión del riesgo más apropiadas para garantizar la seguridad de los trabajadores respecto al uso y manejo de nanomateriales. 

Diseño seguro

Las evidencias de que el uso de algunas sustancias químicas, presentes en nuestra vida diaria, supone un riesgo debido a su capacidad de producir daños en la salud y el medio ambiente es cada vez mayor. Los efectos adversos que pueden producir están condicionados por una serie de factores como la vía de entrada al organismo, el tiempo de exposición, la dosis, la susceptibilidad individual o el potencial de liberación al medio. 

Por tanto, la consideración de la seguridad desde etapas tempranas es clave para poder conseguir productos finales más seguros, pero la realidad es que en muchas ocasiones es complejo para la industria química obtener o disponer de información toxicológica de calidad, además de costoso.

Con el fin de resolver esta limitación, las soluciones desarrolladas en SSbD-CV en el módulo de Diseño Seguro integran bases de datos sincronizadas y herramientas quimioinformáticas que permiten predecir y determinar la toxicidad y otros parámetros críticos de sustancias químicas, de origen natural y nanomateriales, así como herramientas de apoyo a la toma de decisiones para implementar criterios de diseño seguro, teniendo en cuenta la viabilidad económica y técnica. 

La base tecnológica de estas soluciones se centra en el uso de modelos matemáticos, mediante herramientas quimioinformáticas, que permiten establecer relaciones entre la estructura de una sustancia química y su actividad biológica. 

Para ello, a través del desarrollo de bases de datos y posterior aplicación de modelos estadísticos y algoritmos de machine learning (IA), el software predice actividades como puede ser la toxicidad aguda (aplicable a los desarrollos de productos químicos en general), dermatitis alérgica de contacto (de gran interés en el caso de productos cosméticos, productos de higiene y limpieza del hogar y detergencia) o actividad biocida (relevante en el campo de biocidas, fitosanitarios, control de plagas o industria agroalimentaria).

Este módulo incluye además propuestas metodológicas de funcionalización y estrategias para conseguir reducir la toxicidad de sustancias peligrosas con el fin de que su uso sea más seguro.  

Las evidencias de que el uso de algunas sustancias químicas presentes en nuestra vida diaria supone un riesgo para la salud y el medio ambiente es cada vez mayor

Más sobre el proyecto

El proyecto SSbD-CV, que se inició en junio de 2022 y que ha finalizado en junio de 2023, ha contado con la colaboración y apoyo de diversas empresas del sector químico valenciano en distintas ramas de actividad: enfocadas a desarrollar solucionas tecnológicas basadas en nanotecnología (Laurentia Technologies y Applynano), centradas en el sector cosmético (Laboratorios Forenqui), así como en el campo de la evaluación y gestión del riesgo (Valora Prevención y CyC Ingenieros). 

Además, ha contado también con el apoyo de la asociación química y medioambiental del sector químico de la Comunidad Valenciana Quimacova. Durante el proyecto SSbD-CV, ITENE ha dispuesto de la experiencia y opinión de estas empresas para enfocar los diferentes desarrollos realizados, los cuales han sido validados con ellas en la fase final.