Ocurrencia y usos
Los minerales de vanadio (V) más importantes son la patronita (sulfuro de vanadio), que se encuentra en Perú, y la descloizita (vanadato de plomo y zinc), que se encuentra en Sudáfrica. Otros minerales, como la vanadinita, la roscoelita y la carnotita, contienen vanadio en cantidades suficientes para una extracción económica. El petróleo crudo puede contener pequeñas cantidades de vanadio y los depósitos de gases de combustión de los hornos alimentados con petróleo pueden contener más del 50 % de pentóxido de vanadio. Las escorias de ferrovanadio son otra fuente del metal. Una de las fuentes más importantes de exposición humana al vanadio son los óxidos de vanadio que se liberan al quemar aceites combustibles.
Normalmente, se encuentran pequeñas cantidades de vanadio en el cuerpo humano, particularmente en el tejido adiposo y en la sangre.
La mayor cantidad de vanadio producido se utiliza en ferrovanadio, cuyo uso directo más importante es el acero rápido y la fabricación de acero para herramientas. La adición de 0.05 a 5% de vanadio elimina el oxígeno y el nitrógeno ocluidos del acero, aumenta la resistencia a la tracción y mejora el módulo de elasticidad y la resistencia a la oxidación de la aleación final. En el pasado, los compuestos de vanadio se han utilizado como agentes terapéuticos en medicina. La aleación de vanadio-galio ha mostrado propiedades interesantes para la producción de campos magnéticos elevados.
Ciertos compuestos de vanadio tienen un uso limitado en la industria. sulfato de vanadio (VSO4· 7H2O) y tetracloruro de vanadio (VCl4) se utilizan como mordientes en la industria del teñido. Silicatos de vanadio se utilizan como catalizadores. Dióxido de vanadio (VO2) y trióxido de vanadio (V2O3) se emplean en la metalurgia. Sin embargo, los compuestos más significativos en términos de peligros industriales para la salud son pentóxido de vanadio (V2O5) y metavanadato de amonio (NH4VO3).
El pentóxido de vanadio se obtiene a partir de patronita. Durante mucho tiempo ha sido un importante catalizador industrial utilizado en varios procesos de oxidación, como los relacionados con la fabricación de ácido sulfúrico, ácido ftálico, ácido maleico, etc. Sirve como revelador fotográfico y como agente de tintura en la industria textil. El pentóxido de vanadio también se usa en materiales colorantes cerámicos.
El metavanadato de amonio se emplea como catalizador de la misma manera que el pentóxido de vanadio. Es un reactivo en química analítica y un revelador en la industria de la fotografía. El metavanadato de amonio también se usa en teñido y estampado en la industria textil.
Peligros
La experiencia ha demostrado que los óxidos de vanadio y, en particular, el pentóxido y su derivado metavanadato de amonio provocan efectos nocivos en los seres humanos. La exposición al pentóxido de vanadio es posible en los siguientes puntos de la industria: cuando el pentóxido de vanadio se usa en forma de partículas en la producción de vanadio metálico; durante la reparación de instalaciones donde se utilice pentóxido de vanadio como catalizador; y durante la limpieza de chimeneas de hornos de gasóleo en centrales eléctricas, barcos, etc. La presencia de compuestos de vanadio en los productos del petróleo es de particular importancia y, debido a la posibilidad de contaminación del aire en el entorno de las centrales eléctricas alimentadas con petróleo, recibe atención de las autoridades de salud pública, así como de quienes se ocupan de la salud industrial.
La inhalación de compuestos de vanadio puede producir efectos tóxicos severos. La gravedad de los efectos depende de la concentración atmosférica de los compuestos de vanadio y la duración de la exposición. Pueden producirse problemas de salud incluso después de una breve exposición (p. ej., 1 hora) y los síntomas iniciales son lagrimeo profuso, sensación de ardor en las conjuntivas, rinitis serosa o hemorrágica, dolor de garganta, tos, bronquitis, expectoración y dolor torácico.
La exposición severa puede resultar en neumonía con desenlace fatal; sin embargo, luego de una exposición única, la recuperación completa generalmente ocurre dentro de 1 a 2 semanas; la exposición prolongada puede producir bronquitis crónica con o sin enfisema. La lengua puede presentar una decoloración verdosa y también las colillas de los trabajadores del vanadio pueden mostrar un color verdoso, como resultado de interacciones químicas.
Los efectos locales en animales de experimentación se observan principalmente en el tracto respiratorio. Se han observado efectos sistémicos en el hígado, riñón, sistema nervioso, sistema cardiovascular y órganos formadores de sangre. Los efectos metabólicos incluyen interferencia con la biosíntesis de cistina y colesterol, depresión y estimulación de la síntesis de fosfolípidos. Concentraciones más altas han producido inhibición de la oxidación de la serotonina. Además, se ha demostrado que el vanadato inhibe varios sistemas enzimáticos. En humanos, los efectos sistémicos de la exposición al vanadio están menos documentados, pero se ha demostrado la reducción del colesterol sérico. En el ambiente de trabajo, el vanadio y sus compuestos son absorbidos por el cuerpo humano por inhalación, principalmente durante las operaciones de producción y limpieza de calderas. La absorción de vanadio del tracto gastrointestinal es pobre, no excede del 1 al 2%; Los compuestos de vanadio ingeridos se eliminan en gran medida con las heces.
Se realizó un estudio para evaluar el nivel de respuesta bronquial entre los trabajadores expuestos recientemente al pentóxido de vanadio durante la remoción periódica de cenizas y clinker de las calderas de una central eléctrica alimentada con petróleo. Este estudio sugiere que la exposición al vanadio aumenta la capacidad de respuesta bronquial incluso sin la aparición de síntomas bronquiales.
Medidas de Seguridad y Salud
Es importante prevenir la inhalación de partículas de pentóxido de vanadio en el aire. Para su uso como catalizador, el pentóxido de vanadio se puede producir en forma aglomerada o en gránulos sin polvo; sin embargo, la vibración en la planta puede, con el tiempo, reducir una cierta proporción a polvo. En los procesos asociados con la fabricación de vanadio metálico y en el tamizado del catalizador usado durante las operaciones de mantenimiento, se debe evitar el escape de polvo mediante el encierro del proceso y la provisión de ventilación de escape. En la limpieza de calderas en centrales eléctricas y en barcos, los trabajadores de mantenimiento pueden tener que entrar en las calderas para eliminar el hollín y hacer reparaciones. Estos trabajadores deben usar equipo de protección respiratoria adecuado con máscara facial completa y protección para los ojos. Siempre que sea posible, se debe mejorar la limpieza en carga para reducir la necesidad de que los trabajadores ingresen a los hornos; cuando la limpieza sin carga resulte esencial, se deben probar métodos como la punción con agua, que no requieren una entrada física.