Dicas e Soluções > Monitorando Benzeno e Escolhendo Um Monitor Adequado Para Proteção Pessoal

O QUE É O BENZENO?

Benzeno, CAS: 71-43-2, é um composto orgânico que tem a fórmula C6H6. É um composto altamente inflamável. Um exemplo real de incêndio envolvendo Benzeno foi o incidente com Material Perigoso que ocorreu no laboratório da Universidade da Califórnia Irvine (UCI), em 2001. O incidente envolveu uma pequena quantidade de Benzeno, mas o laboratório foi danificado e muitas pessoas ficaram feridas. Entretanto, um incidente de grande escala teria envolvido o reator nuclear que fica no campus, em um prédio próximo. Os dados selecionados estão dispostos abaixo:

Propriedades típicas:

• Peso Molecular: 78.11 g/mol
• Densidade de Vapor 2.1 (ar=1)
• Ponto de inflamação: - 11° C (12.2° F)
• Limite Inferior de Explosividade (LEL):: 1.2 % vol.
• Limite Superior de Explosividade (LSE):: 7.1 % vol.

 

ONDE O BENZENO É UTILIZADO?

O Benzeno é um dos principais químicos industriais, tendo o petróleo como sua maior fonte, pois é dele que o composto é derivado. É amplamente utilizado como um intermediário em processos químicos para produzir produtos que vão desde plásticos até pesticidas e farmacêuticos. Dentre as principais indústrias envolvidas na produção e uso do benzeno estão:

• Refinação de petróleo (refinarias de óleo)
• Produção de Coque e carvão
• Produção de borracha para pneus
• Áreas de Armazenamento (Parques de Tanques)
• Serviços de transporte (navios, caminhões-tanque)
• Laboratórios
• Produções Químicas

Na Europa a INRS oferece um banco de dados com informações sobre estimativas de exposição ao Benzeno para uma série de setores industriais. Independentemente do tipo de indústria que utilize o Benzeno, do tipo de exposição, crônica ou aguda, ela sempre ocorre. Um cenário típico para exposição é durante operações de rotina em fábricas, tanques, canalização ou navios/veículos de embarque. Essas atividades podem envolver um grande número de pessoal trabalhando diretamente próximo ao Benzeno, ao contrário dos gerentes ou funcionários extracampo, que geralmente são protegidos pelo distanciamento. Vejamos, portanto a importância de reconhecermos a necessidade de o equipamento de monitoramento estar próximo ao local de trabalho. Em operações manuais, como carregamento de navios de transporte, podem ocorrer derramamento ou transbordamento de produto contento benzeno, por isso recomenda-se que haja um monitor em campo capaz de realizar o monitoramento específico de benzeno, para proteção de pessoal e identificação de derramamentos para que se efetue a limpeza.

Nos EUA, o benzeno é utilizado como matéria-prima para preparação de derivados, os exemplos estão listados na Tabela abaixo:

Produto	Percentual de benzeno utilizado
Etilbenzeno	52
Cumeno	22
Ciclohexano	14
Nitrobenzeno	5
Clorobenzenos	2
Alquil linear detergente	2
Outros	3

 

INFORMAÇÕES BÁSICAS SOBRE O BENZENO

O Benzeno é formado tanto pela natureza quanto por processo humano. A queima de árvores e eventos geológicos, como vulcões geram, o produto. A exposição ambiental ao benzeno é encontrada em várias cidades onde a liberação concentrada de emissão de hidrocarboneto é mais alta. Em vazamentos de fumaça provenientes de reservas petroquímicas, combustão incompleta e fontes domésticas com má manutenção, como fogões com vazamentos e sistema de aquecimento com pouca ventilação.

Algumas profissões têm um maior risco de exposição devido ao contato constante com fumaça automotiva (motoristas de caminhão, de ônibus, policiais, etc.). Embora o risco seja o mesmo para todas as pessoas, essas profissões sofrem com a exposição diária durante toda a carreira. O risco real está na ordem de 10mcg/m3 de atmosfera ou menos, sendo de modo geral um baixo risco, de acordo com medições de leituras atmosféricas feitas pelo Conselho Europeu, pela Plataforma Nacional de Saúde (National Board of Health) e pela Welfare. ( INRS - Institut national de la recherche scientifique )

Todavia, cabe a indústria escolher a inclusão de benzeno no óleo bruto ou/e na gasolina. O Benzeno é amplamente utilizado nos EUA, ficando entre os 20 químicos com maior volume de produção. Como dito anteriormente, o benzeno é importante na produção de outros químicos; para fazer plástico, resinas, nylon e fibras sintéticas. O Benzeno também é utilizado para fazer:

• Lubrificantes
• Borrachas
• Detergentes
• Medicamentos
• Pesticidas
• Corantes

 

POR QUE DEVEMOS MONITORAR O BENZENO?

A exposição ao benzeno pode ocorrer na produção, no transporte e no uso do benzeno em refinarias, indústrias químicas e petroquímicas. Expor-se a esse químico pode ser importante ou muito importante por períodos limitados, durante operações rotineiras ou não-rotineiras (consulte as orientações regulatórias locais, agência e vigilância sanitária). O Benzeno é um cancerígeno, ou seja, causa câncer.

Além de desencadear câncer, a exposição a esse composto em altas concentrações, entre taxas de 10.000 e 20.000 ppm, resulta em morte. Por fim, o Benzeno é um tóxico que pode de atingir os sistemas essenciais para a vida. O que inclui:

• Cardiovascular
• Endocrinológico
• Gastrointestinal
• Imunológico
• Neurológico
• Respiratório  

 

Os resultados de uma Pesquisa Nacional sobre Exposição por Profissional mostraram que mais de 400.000 pessoas trabalham cercadas por Benzeno. O Benzeno está listado quase que no topo do ranking em cerca de 12.000 eventos de exposição. Por isso é importante prevenir a exposição de funcionários a esse composto, em um ou mais modos dispostos na tabela abaixo. Como já foi mostrado, o Benzeno tem várias rotas de entrada no corpo humano. Uma combinação de agências regulatórias, profissionais e organizações estabeleceram limites de exposição para proteger os trabalhadores:

 

Limites de Exposição ao Benzeno

Agência/Nacional	Tipo TWA	Valor TWA	STEL (Limite de Exposição em curto período)	LTEL (Limite de Exposição em Longo período)
OSHA (EUA)	8 horas PEL (Limite de Exposição Permissível)	1.0ppm	5.0ppm	N/D
ACGIH	8 horas TLV	0.5ppm	2.5ppm	N/D
NIOSH (EUA)	10 horas REL (Limite de Exposição Recomendado)	0.1 ppm	1.0 ppm	N/D
Reino Unido	8 horas	3ppmA	Sem orientações	1ppm8
França	8 horas	3ppmA	Sem orientações	1ppm8
Alemanha	8 horas	1 ppm0	Sem orientações	N/D
Austrália	8 horas	1 ppm0	Sem orientações	N/D

 

SINTOMAS DE EXPOSIÇÃO

Estão inclusos, mas não limitados à [após eventos de exposição aguda] sonolência, dores de cabeça, falta de memória e de certas funções fisiológicas. Por fim, o benzeno é responsável por irritação na pele e nas membranas mucosas (olhos e aparelho respiratório principalmente). A exposição crônica ao Benzeno é perigosa, já que o químico é altamente tóxico às células sanguíneas e à medula óssea, de modo que a produção de células sanguíneas é interrompida, resultando em anemia. Como mencionado anteriormente, se a dose de exposição for alta em curtos períodos de duração, ou baixa com longos períodos de duração, pode, de fato, resultar em anemia. Canceres como a leucemia mieloide e outras formas documentadas em diversos estudos, também podem ser resultado de exposição ao benzeno (nota: está além da competência desse trabalho discutir os tipos de câncer em maiores detalhes). As lesões associadas a danos celulares podem ocorrer com mais frequência após baixas e contínuas exposições e episódios de poluição intermitente. Finalmente, como ficou demonstrado em estudos com animais, o benzeno pode induzir dano genético que serão transmitidos às gerações futuras.

 

COMO MEDIMOS O BENZENO?

Várias tecnologias estão disponíveis para detectar o Benzeno, entretanto, todas têm suas vantagens e limitações. Nossa principal consideração é estar de acordo com as exigências regulatórias para monitorar e proteger a saúde e a segurança dos trabalhadores que realizam tarefas onde o Benzeno está ou possa estar presente. Uma pequena lista de monitores de detecção de gás em potencial e analisadores incluiriam inicialmente:

• Monitores Multi-gás
• Tubos de detecção de gás
• Sensores de Óxido de Metal ou Semicondutores
• Técnicas de Cromatografia Gasosa Laboratorial (GC-MS/FID)
• Produtos de CG Portáteis
• Detectores de fotoionização com tubos de filtro

 

Uma Comparação com as Opções de Monitoramento

As diversas opções estão resumidas na tabela abaixo, com base nos fatores essenciais para se tomar decisões - com apoio de dados confiáveis -, relativas ao Equipamento de Segurança Pessoal (ESP), início/pausa nos trabalhos após a abertura de navios, e observação.

	PID	MOS	LEL	CMS	Tubos	UltraRAE 3000	GC
15 min. contínuos de STEL (Limite de Exposição em Curto Período     Monitoramento						X
Resolução	X			X		X	X
Sensibilidade	X					X	X
Facilidade de uso	X	X	X	X	X	X
Menor custo total de aquisição	X	X	X		X	X
Especificidade				X	X	X	X

 

Monitores Multi-gás

Geralmente, esses monitores medem Oxigênio (O2), o Limite Inferior de Explosividade (LEL) de gases combustíveis, monóxido de carbono (CO) e Sulfeto de hidrogênio (H2S). Muitos produtos como o MultiRAE também contém detector de fotoionização (PID). O objetivo de monitorar o Benzeno, especialmente em ambientes como refinarias e áreas de armazenamento de combustível, requer uma técnica de monitoramento específico de compostos. Enquanto a PID oferece a Sensibilidade para detectar e monitorar o Benzeno, ela pode falhar quanto à especificidade, necessária para monitorar esse químico.

O sensor LEL, seja ele independente ou parte de um monitor multi-gás, é projetado para responder aos VOCs presentes em concentrações que trazem risco de explosão. A quantidade de moléculas orgânicas em estado gasoso em contato uma condição explosiva está em um grau de magnitude acima dos limites de exposição estabelecidos, assim a ameaça que tentamos suavizar está, ao longe, sendo ultrapassada e existe uma grande ameaça, já que nosso objetivo é proteger os trabalhadores da exposição para menos ppm de Benzeno, um sensor LEL se enquadrará em nossas necessidades.

 

TÉCNICAS DE MEDIÇÃO DE BENZENO: PID VS. GC/FID/MS VS. TUBOS COLORIMÉTRICOS VS. ULTRARAE 3000.

 

Tubos de detecção de gás de uso-único

Os tubos de detecção de gás Colorimétrico são utilizados há anos. Funcionam através da exposição de uma amostra de gás a um reagente. Se o químico em questão estiver presente, então uma reação química ocorrerá e a cor será alterada no tubo observado. A concentração de Benzeno é determinada com base na extensão da mudança de cor observada no tubo. Os tubos são de baixo custo e têm um legado ou histórico de uso para monitorar gases tóxicos em ppm. Esse tipo de técnica de monitoramento tem muitas limitações:

• Os tubos oferecem a reação apenas uma vez.
• Não oferecem monitoramento contínuo com alarmes.
• A característica "verificação in loco" dos tubos os torna mais inclinados a mostrar erros.
• Os tubos respondem com lentidão.
• Faz as leituras em minutos, ao invés de segundos.
• As leituras de tubo são sujeitas à interpretação.
• Tubos expiram
• A precisão dos tubos detectores, geralmente, é de +25%.

​

Sensores de Óxido de Metal ou Semicondutores (MOS)

Os sensores MOS são os mais antigos e menos caros dentre as tecnologias de medição portáteis. Possuem várias falhas que limitam sua eficácia.

• Não têm a especificidade de Benzeno, utilizada em sensores com matriz sofisticada
• A Sensibilidade está bem acima do alcance de detecção necessário para monitorar o Benzeno
• Os sensores MOS são melhores indicadores de concentração química bruta
• Tempo de resposta relativamente lento
• Responde positivamente a umidade e a temperatura

 

Análise Laboratorial de Cromatografia Gasosa/Espectroscopia de Massa (GC)

Nesse método de monitoramento a amostra de gás é coletada tanto por bombeamento, através de um tubo absorvente com Carbono ativado, como pelo enchimento de um cilindro de gás vazio ou um saco Tedlar. Enviado ao laboratório, os tubos são dessorvidos e analisados com cromatografia/espectrometria de massa. Esse é o método disponível mais sensível e seletivo; é utilizado como padrão de comparação. Durante a movimentação em fábricas, cada minuto do tempo de desligamento é essencial para um feedback mais rápido do PID; e é necessário para a tomada de decisões quanto ao equipamento de proteção pessoal para os trabalhadores.

• Técnicas de laboratório demandam horas ou dias para serem realizadas
• Essa técnica não oferece monitoramento contínuo

 

Sistemas GC portáteis

• Os cromatográficos de gás portáteis, geralmente com detectores PID ou FID, oferecem medições seletivas de benzeno de até 0.1 ppm, mas têm vários inconvenientes.
• São grandes e pesados; difíceis de usar em espaços pequenos, em escadas e passarelas.
• Relativamente complexo, por isso requer treinamento; geralmente limita o uso para higienização industrial.
• O tempo de amostragem e análise leva de 5 a 10 minutos.

 

DETECTORES DE FOTOIONIZAÇÃO

Os detectores de fotoionização (PIDs) medem VOCs e outros gases tóxicos em baixas concentrações, de ppb (partes por bilhão) até 15.000 ppm ou mais (partes por milhão, ou 1.5% por volume) de Isobutileno. O PID é um monitor sensível de grande espectro que pode ser configurado para programar as leituras para um composto específico logo, ao utilizar os fatores de correção inclusos, as faixas irão variar consideravelmente.

Muitos processos industriais incluem VOCs como Benzeno. A Sensibilidade dos PIDs as VOCs e seu tempo rápido de resposta o tornam uma ferramenta excelente para emprego em monitoramento de exposição e por executar rapidamente as tarefas de resposta a Materiais Perigosos, incluindo:

• Avaliação Inicial de equipamento de proteção pessoal (EPS)
• Detecção de Vazamento
• Estabelecimento de perímetro e manutenção
• Delineação do derramamento de líquido
• Descontaminação
• Remediação
• Confinamento de entrada de Espaço 

 

​PID Prós

• Resultado imediato, "detecção e disparo" – resposta em segundos
• Exatidão e precisão entre ±10%
• Baixo custo de operação e manutenção
• Não requer um químico para operar
• Pequeno para não manusear a amostra, armazenar ou preparar
• Monitoramento contínuo em tempo-real com a função de alarme
• Registro de dados

 

PID Contras

• Monitor com espectro amplo, não é específico para "ver", a menos que se incorpore um componente adicional, como tubos de separação

Um PID é ideal para monitoramento contínuo de pessoal que trabalha com Benzeno onde, por algum motivo, não se possam realizar medições específicas de Benzeno. Para tanto, o PID requer um nível intermediário no qual a amostra passa por um tubo de pré-tratamento antes da análise.

 

DETECTORES DE FOTOIONIZAÇÃO (PIDS) COM TUBOS DE FILTRO [ULTRARAE 3000] COMO MÉTODO DE MONITORAMENTO OTIMIZADO

Como os PIDs são detectores banda larga, podem dar a resposta de benzeno-específico utilizando uma combinação de uma lâmpada Ultravioleta de baixa energia (9.8 eV) e tubos pré-filtros para remover as interferências orgânicas. O Sistema oferece uma resposta rápida com menos de 0.05 ppm em um minuto com a precisão de +/-10%. As medições de níveis de TWA de benzeno podem ser feitas na presença de até 300 ppm de gasolina. Os tubos também absorvem a umidade e, desse modo, as medições de benzeno específico podem ser feitas em saídas de vapor. Se comparados aos cromatográficos de gás portáteis, os sistemas de filtro PID são muito menores e leves, consideravelmente mais baratos, fáceis de operar, mais velozes e oferecem a mesma precisão e limites de detecção. O feedback instantâneo possibilita que o trabalhador tome decisões rápidas para segurança pessoal e permite que realizem seu trabalho com a segurança de que não estão expostos a níveis perigosos de benzeno.

O UltraRAE 3000 possui todos os benefícios de um PID e como o tubo do filtro torna o dispositivo um específico de composto, o inconveniente do PID é eliminado.

 

Alternativas

Um CMS disponível no mercado utiliza um Sistema de dois tubos em miniatura para benzeno. Esse CMS necessita de cerca de 10 minutos para medir 0.5 ppm e não pode resolver leituras abaixo de 0.5 ppm. Futuramente o dispositivo requer calibração anual, que deve ser realizada pela fabricante. Ao enviar o dispositivo de monitoramento de Benzeno para calibração, o fabricante vai precisar de um plano extra e uma logística para manter as necessidade de monitoramento que serão contínua.

 

UltraRAE 3000 vs. CMS

O UltraRAE 3000 possui um sensor interno de temperatura-pressão-umidade (TPH). Esse sensor monitora as variações encontras no campo e as corrige, processando os valores relatados nas medições. O resultado final exibido no leitor e gravado no registrador de dados é a resposta que os líderes precisam ter em campo. O CMS não tem um sensor TPH, por isso o Usuário Final deve levar mais um aparelho para gravar esses dados e, então, aplicar manualmente as correções, baseando-se em interpretações de gráficos. Por fim, quanto mais independente as partes de trabalho introduzidas em um programa de monitoramento mais suporte logístico é preciso, em forma de metrologia, peças, consumíveis, treinamento e maiores são as chances de algo quebrar ou dar errado, assim a integridade da medição é duvidosa. Por exemplo, se o Usuário Final for negligente em sincronizar a medição de Benzeno com as leituras de CMS, temperatura, pressão e umidade, o Benzeno calculado será suspeito e a tentativa de manter a segurança dos trabalhadores será violada.

Para o CMS realizar as medições deve-se utilizar um cartucho. No caso do UltraRAE 3000 o monitor portátil pode ser utilizado sem o tubo RAE-SEP, assim como o PID, para monitorar compostos orgânicos voláteis (VOCs). Com tanto que o valor dos VOCs não esteja abaixo do valor relatado de Benzeno, não há necessidade de utilizar o tubo RAE-SEP. O que não é válido para o Sistema CMS; portanto o custo por uso e o custo total de aquisição para um CMS é muito maior que o de um UltraRAE 3000.

Fonte: Nota de Aplicação da AP-236, RAE Systems