Gunnar Nordberg
Ocurrencia y usos
El germanio (Ge) siempre se encuentra en combinación con otros elementos y nunca en estado libre. Entre los minerales que contienen germanio más comunes se encuentran la argirodita (Ag8GeS6), que contiene un 5.7 % de germanio y germanita (CuS·FeS·GeS2), que contiene hasta un 10% de Ge. Los depósitos extensos de minerales de germanio son raros, pero el elemento está ampliamente distribuido dentro de la estructura de otros minerales, especialmente en sulfuros (más comúnmente en sulfuro de zinc y en silicatos). También se encuentran pequeñas cantidades en diferentes tipos de carbón.
El mayor uso final del germanio es la producción de sistemas de detección e identificación por infrarrojos. Ha aumentado su uso en sistemas de fibra óptica, mientras que el consumo de semiconductores ha seguido disminuyendo debido a los avances en la tecnología de semiconductores de silicio. El germanio también se utiliza en la galvanoplastia y en la producción de aleaciones, una de las cuales, el germanio-bronce, se caracteriza por una alta resistencia a la corrosión. tetracloruro de germanio (GeCl4) es un intermedio en la preparación de dióxido de germanio y compuestos de organogermanio. Dióxido de germanio (Geo2) se utiliza en la fabricación de vidrio óptico y en cátodos.
Peligros
Pueden surgir problemas de salud ocupacional por la dispersión de polvo durante la carga de concentrado de germanio, la fragmentación y carga del dióxido para reducirlo a germanio metálico y la carga de germanio en polvo para fundir en lingotes. En el proceso de producción de metal, durante la cloración del concentrado, la destilación, la rectificación y la hidrólisis del tetracloruro de germanio, los vapores del tetracloruro de germanio, el cloro y los productos de pirólisis del cloruro de germanio también pueden representar un peligro para la salud. Otras fuentes de riesgos para la salud son la producción de calor radiante de hornos tubulares para GeO2 reducción y durante la fusión de polvo de germanio en lingotes, y la formación de monóxido de carbono durante GeO2 reducción con carbono.
La producción de monocristales de germanio para la fabricación de semiconductores provoca altas temperaturas del aire (hasta 45 ºC), radiación electromagnética con intensidades de campo superiores a 100 V/m y radiación magnética superior a 25 A/m, y contaminación de el aire del lugar de trabajo con hidruros metálicos. Cuando se alea germanio con arsénico, se puede formar arsina en el aire (1 a 3 mg/m3), y al alearlo con antimonio, puede estar presente estibina o hidruro antimonoso (1.5 a 3.5 mg/m3). hidruro de germanio, que se utiliza para la producción de germanio de alta pureza, también puede ser un contaminante del aire del lugar de trabajo. La limpieza necesaria con frecuencia de los hornos verticales provoca la formación de polvo, que contiene, además de germanio, dióxido de silicio, antimonio y otras sustancias.
El mecanizado y la molienda de cristales de germanio también generan polvo. Concentraciones de hasta 5 mg/m3 se han medido durante el mecanizado en seco.
El germanio absorbido se excreta rápidamente, principalmente en la orina. Hay poca información sobre la toxicidad de los compuestos inorgánicos de germanio para los humanos. tetracloruro de germanio puede producir irritación de la piel. En ensayos clínicos y otras exposiciones orales a largo plazo a dosis acumuladas superiores a 16 g de espirogermanio, se ha demostrado que un agente antitumoral de organogermanio u otros compuestos de germanio son neurotóxicos y nefrotóxicos. Tales dosis generalmente no se absorben en el entorno laboral. Los experimentos con animales sobre los efectos del germanio y sus compuestos han demostrado que el polvo de germanio metálico y dióxido de germanio causa deterioro general de la salud (inhibición del aumento de peso corporal) cuando se inhala en altas concentraciones. Los pulmones de los animales presentaron cambios morfológicos del tipo de reacciones proliferativas, como engrosamiento de los tabiques alveolares e hiperplasia de los vasos linfáticos alrededor de los bronquios y vasos sanguíneos. El dióxido de germanio no irrita la piel, pero si entra en contacto con la conjuntiva húmeda forma ácido germánico, que actúa como irritante ocular. La administración intraabdominal prolongada en dosis de 10 mg/kg provoca cambios en la sangre periférica.
Los efectos del polvo de concentrado de germanio no se deben al germanio, sino a otros componentes del polvo, en particular a la sílice (SiO2). El polvo concentrado ejerce un efecto fibrogénico pronunciado que da como resultado el desarrollo de tejido conectivo y la formación de nódulos en los pulmones similares a los observados en la silicosis.
Los compuestos de germanio más dañinos son hidruro de germanio (GeH4) y cloruro de germanio. El hidruro puede provocar una intoxicación aguda. Los exámenes morfológicos de órganos de animales que murieron durante la fase aguda revelaron trastornos circulatorios y cambios celulares degenerativos en los órganos parenquimatosos. Por lo tanto, el hidruro parece ser un veneno multisistémico que puede afectar las funciones nerviosas y la sangre periférica.
El tetracloruro de germanio es un fuerte irritante del sistema respiratorio, la piel y los ojos. Su umbral de irritación es de 13 mg/m3. En esta concentración deprime la reacción de las células pulmonares en animales de experimentación. En concentraciones más fuertes provoca irritación de las vías respiratorias superiores y conjuntivitis, así como cambios en la frecuencia y el ritmo respiratorios. Los animales que sobreviven al envenenamiento agudo desarrollan bronquitis catarral-descamativa y neumonía intersticial unos días después. El cloruro de germanio también ejerce efectos tóxicos generales. Se han observado cambios morfológicos en el hígado, riñones y otros órganos de los animales.
Medidas de Seguridad y Salud
Las medidas básicas durante la fabricación y el uso del germanio deben tener como objetivo evitar la contaminación del aire por polvo o humos. En la producción de metal es aconsejable la continuidad del proceso y el cerramiento del aparato. Debe proporcionarse una ventilación de escape adecuada en las áreas donde se dispersa el polvo de germanio metálico, el dióxido o el concentrado. Debe proporcionarse ventilación de extracción local cerca de los hornos de fusión durante la fabricación de semiconductores, por ejemplo, en hornos de refinado por zonas, y durante la limpieza de los hornos. El proceso de fabricación y aleación de monocristales de germanio debe realizarse en vacío, seguido de la evacuación de los compuestos formados a presión reducida. La ventilación de extracción local es esencial en operaciones como el corte en seco y la molienda de cristales de germanio. La ventilación por extracción también es importante en locales para la cloración, rectificación e hidrólisis de tetracloruro de germanio. Los aparatos, conexiones y accesorios de estos locales deben ser de material resistente a la corrosión. Los trabajadores deben usar ropa y calzado a prueba de ácidos. Se deben usar respiradores durante la limpieza de los electrodomésticos.
Los trabajadores expuestos al polvo, ácido clorhídrico concentrado, hidruro de germanio y cloruro de germanio y sus productos de hidrólisis deben someterse a exámenes médicos periódicos.