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Representado por el símbolo “Be” en la tabla periódica, el berilio tiene el número atómico 4. Posee una masa atómica de 9,012 u. Este metaloide se presenta como un metal de color gris acero. Su punto de fusión ocurre a 1.287 °C, y su punto de ebullición a 2.471 °C.
Etimológicamente, deriva su nombre de la palabra griega “beryllos”, que evoca la aguamarina o la esmeralda. Se distingue de otros elementos simples por su ligereza y fragilidad. Este elemento químico encarna los metales alcalinotérreos. Este elemento simple es tóxico. Una exposición a sus aleaciones o a sus compuestos químicos provoca una intoxicación pulmonar llamada beriliosis. Esta patología se traduce en una inflamación grave causada por el contacto con partículas de berilio metálico.
En su forma primaria, el berilio se combina con el oxígeno para dar berilos. Esta oxidación solo es posible en condiciones específicas. El elemento es inflexible a la exposición al aire y a los ambientes naturales, a temperatura y presión normales. Reacciona ante la mínima oxidación, lo que le confiere la propiedad de rayar el vidrio. En materia de piedras preciosas, está presente en la aguamarina y la esmeralda en forma de aluminosilicatos complejos, también conocidos como berilos.
En comparación con otros elementos, el berilio es muy robusto a pesar de su ligereza. Posee un punto de fusión muy elevado: el más alto de todos los metales ligeros. Como super ligante, es más maleable que el acero, pero más resistente que el aluminio. Su inmutabilidad frente al ácido nítrico concentrado demuestra su mayor resistencia.
Permeable a los rayos X, este metaloide genera neutrones al contacto con partículas alfa. No es magnético, pero sigue siendo un excelente conductor térmico y eléctrico. Permanece inmutable frente a la fricción. Puede formar puentes iónicos. Logra desplazar el oro, la plata y el cobre cuando se sumerge en soluciones salinas.
El berilio, en su estado natural, se presenta bajo su fórmula más estable como 9Be. De los 12 isótopos de berilio que existen, dos cuerpos puros han sido descubiertos en la naturaleza: el 10Be y el 7Be. Se presentan en forma de núcleo de átomo.
Estos nucleidos se formaron a partir de la oxidación con átomos del aire. Muestran una gran afinidad por el oxígeno. Reaccionan al contacto con los rayos cósmicos. La mayoría de estos radioisótopos poseen solo una vida media efímera. El 10Be y el 7Be son nucleidos cosmogénicos, con un período radiactivo de 1,39 millones de años y 53,22 días, respectivamente.
Las particularidades de este agente se dibujan en algunos trazos:
Estas ventajas explican por qué este elemento químico forma parte de múltiples aplicaciones. Su ligereza, resistencia, solidez y baja elasticidad constituyen un conjunto perfecto para una aleación rara. Este material encuentra su lugar entre las 27 materias primas minerales críticas. Sin embargo, debido a su alta toxicidad, este elemento debe manejarse con muchas precauciones.
Las múltiples propiedades del berilio lo hacen ideal para aleaciones. Este metal se utiliza como agente endurecedor en las fábricas de transformación de plástico. Es especialmente el caso para la mezcla de cobre y berilio. De hecho, la aleación de 2% de berilio con cobre aumenta seis veces más la resistencia a la tracción del material.
El berilio está muy presente en la industria de la metalurgia, especialmente en la fabricación de aleaciones. También se utiliza en los campos de la joyería y la orfebrería. Sus capacidades de absorción calorífica y su buena fluidez lo hacen indispensable en el diseño de moldes de acero. Así, el elemento es solicitado en varias industrias de fabricación, incluyendo:
Este componente forma parte integral de las materias primas de los equipos de lujo. Por ejemplo, algunos palos de golf están fabricados con aleación de berilio. El producto está presente en numerosos ámbitos. Se encuentra incluso en el corazón de la fabricación de los volantes de los relojes.
La industria aeronáutica no escapa a esta tendencia. Los resortes de válvula de los motores de pistones de ciertas máquinas han sido diseñados a partir de bronce al berilio. El elemento compone también las bases de los materiales en la construcción de cohetes y espejos de satélites.
La relación entre la ductilidad y la ligereza de este material seduce a los constructores de automóviles. Como ejemplo, la marca Porsche había elegido construir discos de berilio en 1966. La idea era utilizarlo como sustituto del acero. Sin embargo, a lo largo de las experiencias, se constató el elevado coste de producción, lo que no hacía rentable la explotación del elemento para coches utilitarios.
El berilio se adapta mejor a los coches de carreras de la misma marca. El uso de discos de freno de berilio reduce considerablemente el peso del vehículo. Más ligereza significa menos gasto de energía cinética, por lo tanto, mayor velocidad. El dispositivo fue probado en varios prototipos de 1966 a 1969. Pero, al final, el resultado no fue concluyente debido al precio costoso de los materiales. También, por otro lado, persiste el problema de toxicidad del berilio. El proyecto enfrenta cotidianamente a los mecánicos y pilotos a los riesgos de cáncer o de desarrollar beriliosis.
Entre tanto, el bronce de berilio encuentra un buen mercado en el universo de la Fórmula 1. Entonces emergen piezas diseñadas a partir de aleación de berilio y aluminio como las pinzas de freno, los pistones, los asientos de válvulas… Sin embargo, muy rápidamente, la toxicidad del ingrediente estrella resurge y pone fin a los proyectos.
Los ingenieros aprovechan la potencia de este elemento simple para impulsar los reactores. Efectivamente, implementan una reacción creada a base de la aleación de un emisor alfa y del berilio. Se genera, posteriormente, una gama de alta energía. La combinación del elemento principal con americio se convierte en una fuente de neutrones de larga vida, que aseguran el funcionamiento de los reactores.
El Be también se utiliza como regulador de presión de los reactores nucleares. Las capacidades de este elemento para filtrar los neutrones incitan a los expertos a priorizar su utilización. Se explota como moderador de neutrones. Sin embargo, las propiedades tóxicas de este material incitan al gobierno a seguir y restringir el uso de la materia. Según las decisiones impuestas, se deben tomar medidas estrictas en el proceso de tratamiento del berilio.
El berilio forma parte de la composición de numerosas variedades de materias primas. Sus características interesan a las grandes marcas especializadas en la producción de aparatos electrónicos. Utilizado como endurecedor, su aleación es fuertemente explotada en el campo de las telecomunicaciones y en el diseño de cerámica semiconductora.
La capacidad de aislamiento eléctrico y la alta conductividad térmica del óxido de berilio lo hacen ideal en el diseño de resortes y aislantes. La sustancia proporciona una envoltura eficaz al repetidor de cables transoceánicos.
El berilio integra la utilidad pública gracias a empresas como Yamaha y Electrofusion Products, entre otras. Utilizan este aislante para confeccionar las membranas de altavoces de agudos. La ligereza y robustez que confiere el elemento condicionan las membranas. Gracias a este material, la estructura es apta para reproducir frecuencias de 60.000 hercios.
El isótopo 10Be, encontrado en la naturaleza, se presenta en forma de minerales. Formada por el contacto con rayos cósmicos, la materia proporciona la información necesaria para una lectura de la datación del relieve terrestre. Los especialistas en geomorfología y paleosismología explotan estos datos con fines científicos. Priorizan este enfoque para determinar la tasa de erosión de una superficie dada.
Las investigaciones han puesto de relieve dos picos de concentración de berilio en los dos hemisferios: norte y sur. Las constataciones realizadas concluyeron entonces una eventual falla o debilidad del campo magnético terrestre ocurrida hace menos de 40.000 años. Esto es lo que dio lugar a esta irradiación excepcional, favoreciendo la formación de una fuerte dosis de 10Be: un isótopo cosmogénico.
Las propiedades de resistencia a la fatiga y a la fricción del berilio, asociadas a su gran maleabilidad, han permitido incluir este material en el moldeo de prótesis dentales, entre otros. Su aleación acelera la adhesión de la cerámica. Es por eso que ha encontrado su lugar en el corazón de las cofias para coronas y de las prótesis dentales.
La popularización de la técnica obligó al Estado a tomar precauciones y establecer regulaciones estrictas sobre el uso de este producto. Así, para garantizar la seguridad de los consumidores, la norma ISO entró en vigor en 2002. Esta restringe el uso de la aleación de berilio a solo 0,02% de la masa total de la estructura.
El berilio metálico es adecuado para la construcción de ventanas de tubos de rayos X. La explotación de su propiedad cristalina ha permitido diseñar un potente aislante. El elemento entonces se utiliza como monitor de radiación. También es solicitado en la fabricación de soportes ópticos.
El berilio posee una excelente capacidad de resistencia, especialmente cuando se alea con cobre. Sometida a fricción, la aleación cobre-berilio no produce chispas. Estas características han hecho de este elemento un indispensable en la construcción de piezas de máquinas-herramienta.
El berilio deriva su raíz de la palabra griega “berullos”, que significa “cristal”. Fue descubierto por Louis-Nicolas Vauquelin en 1798 en forma de óxido (BeO), presente en las esmeraldas y el berilo.
No fue hasta 1828 que el elemento puro fue aislado por primera vez por Friedrich Wöhler y Antoine Bussy. Lograron este fin provocando la reacción del potasio sobre cloruro de berilio. La iniciativa también permitió poner de relieve la masa atómica del átomo.
La materia vio aumentar su valor comercial en 1926. Con la adquisición de la patente sobre la aleación del berilio con cobre y níquel, comenzó entonces su explotación industrial.
La explotación masiva de este material no comienza hasta el final de la Primera Guerra Mundial. En los años 20, el berilio fue producido en Europa y Estados Unidos. Las industrias Siemens & Halske, la Union Carbide y Carbon Corporation poseían la mayoría de las explotaciones. En 1930, otros actores integran la competición y lanzan la producción de esta materia prima a escala mundial. The Beryllium Corporation, The Brush Beryllium Company y la empresa alemana H. Vacuumschmelze AG fueron los principales líderes industriales que dominaban el mercado.
Explotado por sus propiedades dúctiles, resistentes y aislantes, el berilio no es menos tóxico. Las partículas de berilio son muy peligrosas para el Hombre. Sin embargo, no son radiactivas. El elemento figura en la lista de los elementos más tóxicos, junto con el arsénico (As), el mercurio (Hg), el cadmio (Cd), el cromo (Cr) y el plomo (Pb).
El berilio es un metal. Las consecuencias provocadas por una exposición prolongada son numerosas y peligrosas. No fue hasta 1943 que se estableció el primer informe relativo a la toxicidad del berilio. Tras estos resultados, la Comisión de Energía Atómica o AEC fija el límite de exposición al berilio en 2 µg/m³ en el aire.
Cancerígeno de categoría 1 en la clasificación de la Unión Europea, el berilio somete al cuerpo expuesto a dura prueba. Su impacto varía en función de la sensibilidad del individuo afectado. Sin embargo, en la mayoría de los casos, ataca las membranas celulares.
El veneno se une a proteínas reguladoras en las células. Permanece presente en el cuerpo, incluso diez años después de la exposición. El organismo no logra eliminarlo ni extraerlo de manera natural. El elemento se ancla hasta el fondo de las células y carcome el cuerpo poco a poco.
Frena la producción de fosfatasa alcalina. Ahoga la creación de la adenosina trifosfatasa hepática. También detiene la síntesis de ADN.
Cuando el berilio es absorbido por el pulmón, pasa por el sistema linfático traqueobronquial para dispersarse por todo el organismo. También puede ser almacenado en ciertas proteínas. En este caso, invade el cuerpo humano a través del sistema sanguíneo.
Los síntomas que emanan de la exposición al berilio varían en función del grado de exposición a la materia.
Algunas personas desarrollan una hipersensibilidad a esta sustancia. Su cuerpo responde con alergias cuando entran en contacto con partículas, humos o nieblas que contienen berilio. Esta ligera anafilaxia puede incluso conducir a la aparición de lesiones en la piel o irritaciones graves en los ojos. La ingestión de partículas de berilio puede debilitar órganos como el hígado, el corazón, el sistema nervioso, los riñones y el sistema linfático.
Otra categoría de personas contrae una enfermedad respiratoria grave tras una exposición al berilio. La inhalación, prolongada o a baja dosis, de la sustancia genera una afección de los pulmones. Por eso numerosos profesionales la asocian con enfermedades pulmonares. La exposición a las moléculas de Be favorece el desarrollo de la enfermedad crónica llamada beriliosis. Esta infección presenta los mismos síntomas que la neumonía. Genera una cicatrización irreversible de los pulmones. Sin tratamiento adecuado, puede conducir a una insuficiencia cardiorrespiratoria.
Estudios permiten analizar y seguir claramente el aumento de la tasa de mortalidad de las personas expuestas al berilio. Efectivamente, las estadísticas demuestran la alta tasa de trabajadores que operan en las fábricas de berilio que sucumben al cáncer de pulmón.
En primera instancia, son los trabajadores que manipulan y respiran las partículas de berilio los que están más expuestos. Deben ser informados de los riesgos que corren al contacto con las aleaciones y los materiales que contienen la sustancia tóxica. En efecto, los lugares de producción, fabricación y acabado de la aleación son los más peligrosos. Los polvos contaminados pueden flotar en el aire.
El berilio en estado sólido e incorporado en los minerales no presenta ningún peligro específico para la salud del Hombre. El problema relacionado con la materia comenzó en las fábricas de explotación del berilio. El elemento tóxico inducido en polvo o en partículas contamina el medio ambiente: el agua, el suelo, el aire y el organismo humano.
Tras fugas de residuos a nivel de industrias de explotación de berilio, las fuentes de agua natural y los efluentes cercanos a estas fábricas pueden ser fácilmente contaminados. Numerosas pruebas atestiguan la presencia de este elemento a nivel de cursos de agua y aguas residuales, pero en menor nivel. Cuando la tasa de berilio contenida en estos puntos de agua no supera los 0,2 µg/l, no hay lugar para mencionar un problema ambiental. En general, la concentración media de berilio en estos flujos está comprendida entre 0,1 µg/l y 500 µg/l.
La contaminación de la atmósfera por polvos o humos de berilio es devastadora. La inhalación de esta sustancia constituye la primera causa del cáncer de pulmón. Expone al individuo a la enfermedad crónica llamada beriliosis.
En efecto, operaciones particulares generan la propagación de finas partículas en el aire. Se trata especialmente de la trituración, el pulido y el esmerilado de este metal o su aleación. Este riesgo está omnipresente en cada etapa del proceso: mecanizado, tratamiento del calor, fusión y moldeo, e incluso la limpieza. Ningún sector se escapa: industrial, construcción, y minas de tratamiento y extracción del berilio.
La contaminación pasa por diferentes caminos. Los más probables son:
La vía más extendida es la de la inhalación por el aire. La persona entra en contacto con el polvo de partículas, el humo, los vapores o las nanopartículas que emanan de la explotación y transformación del producto tóxico.
La segunda opción pasa por la ingestión directa de la materia. La persona puede consumir alimentos o bebidas contaminados.
También está el contacto directo de la piel con el berilio. Otra hipótesis crea algunas polémicas desde hace años. Es la de la corrosión de la aleación al berilio utilizada en el diseño de prótesis dentales. El peligro está constantemente presente en la boca.
La aleación de berilio se corroe al contacto constante con la saliva. Se produce una reacción química y favorece la difusión de iones en la boca. El organismo absorbe el elemento y lo expone permanentemente a esta sustancia tóxica. Como el berilio constituye un metal muy reactivo, reacciona en presencia de otro metal. Con el tiempo, la persona desarrolla una hipersensibilidad a la materia. La otra consecuencia se manifiesta también por la desregulación del sistema inmunitario.
La práctica basada en la explotación de la aleación de berilio estaba muy en boga a principios de los años 90. En aquella época, incluso los dentistas se encontraban expuestos a los riesgos de la utilización de esta materia prima. Los protesistas dentales tampoco escapaban a esta realidad. Estos detalles hacen que la utilización de la aleación de berilio sea muy controvertida en el universo de la medicina dental.
Los sectores concernidos deben poner a disposición vestimenta de trabajo adaptada (ropa de protección gruesa, guantes y máscaras) para preservar la salud de los trabajadores.
Las cifras han salido a la luz y atestiguan que 12.000 empleados se enfrentan a los riesgos vinculados a la explotación del berilio. El Instituto Nacional de Investigación y Seguridad proporciona detalles precisos sobre los sectores más amenazados. A la cabeza de esta lista figuran los 6.000 agentes que trabajan en la mecánica general, seguidos de los 3.000 protesistas dentales. El registro es largo e incluye las siguientes divisiones:
Como el producto es difícil de detectar, algunos fabricantes no lo mencionan durante las evaluaciones ambientales. Para remediarlo, se han instaurado medidas de control administrativo con vistas a limitar el peligro real a la exposición a partículas de berilio. En 2009, el INRS relanza las alertas para relatar los peligros de esta sustancia. La idea es concienciar a cada industria y sector afectado por esta problemática.
La beriliosis figura en la tabla n° 33 de enfermedades profesionales. Resulta importante diagnosticarla a tiempo para detener sus consecuencias.
¿Cómo diagnosticar la beriliosis? Como el berilio es ubicuo, se encuentra en varias matrices. Los métodos analíticos de su detección se proponen en varios enfoques: ya sea por los materiales biológicos o a partir de los materiales ambientales.
La tasa de berilio en la orina del trabajador es indicativa. Permite constatar la exposición del individuo a esta sustancia peligrosa. Las pruebas de laboratorio BeLPT, utilizadas desde los años 80, resultan eficaces en la detección de la hipersensibilidad del individuo al berilio. El Beryllium Lymphocyte Proliferation Test es especialmente solicitado en el ámbito nuclear para controlar el estado de salud de los obreros del sector. Cuando el resultado es positivo, esto indica que el sistema inmunitario de la persona reacciona al berilio presente en el organismo.
La primera precaución tomada por los responsables concierne a la fijación del valor de exposición media ponderada o VEMP. El Reglamento sobre la salud y la seguridad del trabajo, instaurado en 2007, mantiene la cifra en 0,15 µg/m³. Sin embargo, en ciertos países, este valor todavía se fija en 0,2 µg/m³.
Otras medidas de precaución deben ser mantenidas, comenzando por los controles de ingeniería. El lugar de tratamiento del Be debe respetar ciertas normas. Se preconiza la utilización de un sistema local de ventilación por aspiración. La realización del proceso de tratamiento en un lugar cerrado y seguro para los trabajadores es igualmente importante. La adopción de una higiene estricta y rigurosa permite proteger a los obreros. Así, hay que priorizar la descontaminación de las superficies con ayuda de una aspiradora dotada de un filtro de alta eficacia (HEPA). El recurso a la limpieza húmeda con detergente también conviene. En cada etapa del proceso, el uso de equipos de protección sigue siendo obligatorio.
Un producto de limpieza neutro o básico permite descontaminar una superficie expuesta a la aleación de cobre-berilio. Si la superficie está expuesta a más de 0,2 µg/m³, se vuelve imperativo efectuar un segundo ciclo de limpieza.
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