aplicaÇÃo da radiaÇÃo ionizante em defesa...
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APLICAÇÃO DA RADIAÇÃO IONIZANTE
EM DEFESA AGROPECUÁRIA
Julio Marcos Melges Walder
Professor Associado – USP/CENA
Laboratório de Irradiação de Alimentos e Radioentomologia
E-mail: [email protected]
cena
RADIAÇÃO IONIZANTE
APLICAÇÃO DA RADIAÇÃO IONIZANTE
EM DEFESA AGROPECUÁRIA
O QUE É ?
Histórico das Radiações Ionizantes
1895
Wilhem Conrad Roentgen
descobriu os Raios X
Histórico das Radiações Ionizantes
•1895
•Antoine Henri Becquerel
•Constatou que um sal de
urânio produzia manchas
numa chapa fotográfica,
mesmo no escuro e
embrulhado em papel
negro.
1898
Marie Curie e Pierre Curie
Histórico das Radiações Ionizantes
•Descoberta do Rádio e Polônio
•Termo radioatividade
São radiações de alta energia que deslocam os elétrons dos
átomos e moléculas, convertendo-os em partículas eletricamente
carregadas, chamadas íons.
RADIAÇÕES IONIZANTES
Radiação ionizante: radiação cujaenergia é superior a energia deligação dos elétrons de um átomo(energia é suficiente paraarrancar elétrons de seusorbitais).
Íons: átomo ou molécula que setorna eletricamente carregadopelo ganho ou perda de elétrons.
RADIAÇÃO IONIZANTE
IONIZAÇÃO
IONS
RADIAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS
ESPECTRO
TIPOS DE RADIAÇÃO IONIZANTE
CORPUSCULARES
ALFA
BETA
ELETROMAGNÉTICARaio X
GAMA
Massa ~ 7 x 10 – 24
Carga positiva
Massa ~ 9 x 10 – 28
Carga negativa
PARTÍCULA ALFA – núcleo de He
PARTÍCULA BETA - elétron
Radiação gamaSem massa
Sem carga
Raio XSem massa
Sem carga
PENETRABILIDADE NA MATÉRIA
Efeitos diretos e indiretos das radiações
Água
Ácidos nucléicos
Proteínas
Lipídeos
Carboidratos
E Interage commoléculas vizinhas
E Interage diretamente no DNA
Efeitos da radiação
ATUAÇÃO NA CÉLULA
Inibindo a divisão das células pela alteração
de suas estruturas moleculares.
Causando reações bioquímicas nos processos
fisiológicos.
Alterando ou quebrando as paredes celulares.
Desarranjos cromossômicos causados por radiação ionizante
Estas alterações podem esterilizar e até matar as pragas
TEMPO DE ATUAÇÃO DO PROCESSO
DE IRRADIAÇÃO
Estágio físico: até 10-14 segundos
Estágio físico-químico: 10-14 a 10-10 segundos
Estágio químico: 10-10 a 10-3 segundos
RADIAÇÕES UTILIZADAS EM
DEFESA AGROPECUÁRIA
Radiação Gama
Raios – X
Elétrons Acelerados
ORIGEM DAS RADIAÇÕES
Radiação gama - Cobalto 60 (radioisótopo)
Produzido em reator
Emite 2 raios gama 1,173 MeV e 1,332 MeV
Meia vida 5,3 anos
Transforma-se em Níquel estável
Elétrons acelerados
Aceleradores de partícula
Menos penetrante
Raios X
Freamento de elétrons acelerados
USOS DA RADIAÇÃO IONIZANTE
EM DEFESA AGROPECUÁRIA
1. Como ferramenta na
TÉCNICA DO INSETO ESTÉRIL
2. TRATAMENTO SANITÁRIO
(Segurança alimentar e saúde animal)
3. TRATAMENTO FITOSSANITÁRIO(Tratamento quarentenário)
NORMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS FITOSSANITÁRIAS N° 18
NIMF 18DIRETRIZES PARA O USO DA IRRADIAÇÃO
COMO UMA MEDIDA FITOSSANITÁRIA
DOSES DE RADIAÇÃO E
OS EFEITOS NOS
ORGANISMOS VIVOS
DOSE DE RADIAÇÃO
É a quantidade de energia da radiação
absorvida pelo produto, quando esse passa
pelo campo de radiação
As doses são expressas em Gray (Gy)
1 Gy = 1 Joule / kg
(1 Gy = 1 J = 0,2392 cal)
Radioresistência de organismos vivos
•Mamíferos 5 a 10 Gy
• Insetos 10 a 500 Gy
•Vegetais 20 a 2000 Gy
•Fungos 500 a 2000 Gy
• Bactérias vegetativas 500 a 1000 Gy
• Bactérias esporuladas 10000 a 50000 Gy
• Vírus 50000 a 200000 Gy
A sensibilidade dos insetos a radiação varia
consideravelmente com relação a:
espécies
sexo
estágio morfológico
idade de um estágio em particular
RECOMENDAÇÕES:(INTERNATIONAL CONSULTIVE GROUP ON FOOD IRRADIATION)
Dose de 150 Gy em ovos e larvas de qualquer espécie:evita a emergência de adultos normais.
Dose de 300 Gy em insetos de estágios pré-adulto:evita a emergência de adultos normais e osadultos emergidos são estéreis.
OVO LARVA PUPA ADULTO
DIPTERA HOMOPTERA COLEOPTERA LEPIDOPTERA
(20 a 90 Gy) (60 a 100 Gy) (60 a 150 Gy) (200 a 600 Gy)
Estágios:
Ordem:
Estágios Dose (Gy)
Ovo
Larva – 7 dias
Larva – 15 dias
Larva – 21 dias
Pupa
Adulto jovem
Adulto
20
20
30
60
140
1.500 (48h)
>2.000 (48h)
Dose de radiação para obter 100% de mortalidade de
Callosibruchus maculatus (F.) (Col.: Bruchidae) ,
irradiados em diferentes estágios
(Diop et al 1997)
Tolerância relativa de algumas frutas e hortaliças
frescas ao estresse da radiação (1 kGy ) (Burditt,
1994)
ALTA MODERADA BAIXA
Papaia
Manga
Goiaba
Maçã
Cereja
Nectarina
Pêssego
Morango
Tomate
Banana
Laranja
Maracujá
Pera
Abacaxi
Lichia
Ameixa
Figo
Flores
Abacate
Limão
Uva
Couveflor
Brócolis
Folhosas
Vagem
Abobora
Azeitona
Doses
quarentenárias
de radiação
para algumas
pragas
USDA/APHIS
ONDE IRRADIAR ?
IRRADIADORES DE GRANDE PORTE
Irradiador : Equipamento portador de fontes ou geradores de radiaçãocom dimensões e projeto adequados para irradiar produtos ou objetos a uma dose desejada.
Fontes radioativas: A maioria possui fontes emissores de radiação gama e são sempre seladas.
Cobalto-60
Geradores de radiação
Emissores de Elétrons Acelerados
Emissores de Raios-X
IRRADIADOR
com
Fontes radioativas
Geradores de radiação
Raio X
Acelerador de élétrons
IRRADIADOR
TIPOS DE IRRADIADOR
TIPOS DE IRRADIADOR
CLASSE I
Auto blindada,
com
armazenamento
seco
(chumbo)
TIPOS DE IRRADIADOR
CLASSE I I
Panorâmica com
armazenamento
seco
TIPOS DE IRRADIADOR
CLASSE I I I
Auto blindada com
armazenamento
úmido (água)
TIPOS DE IRRADIADOR
CLASSE IV – Panorâmica com armazenamento
úmido (água)
IRRADIADOR DE GRANDE PORTE
Estrutura do Irradiador
• Bunker - Blindagem de concreto
• Piscina – Poço com água
• Periféricos – compres-sores, Filtros,
refrigeradores, deionizadores e exaustores.
• Galpão – local para armazenagem do
produto tratado e não tratado
• Docas – Recepção e emissão do produto
• Laboratório de dosimetria
• Administração
IRRADIADOR DE GRANDE PORTE
Estrutura do Irradiador -
Grade de Fontes
IRRADIADOR DE GRANDE PORTE
Estrutura do Irradiador -
A fonte
Funcionamento
Geradores de radiação
Emissores de Elétrons
Acelerados
10 MeV - Baixa penetração
Emissores de Raios-X
(5MeV)
FUNCIONAMENTO DE UM
ACELERADOR DE ELÉTRONS
FUNCIONAMENTO DE UM
EQUIPAMENTO DE RAIO X
CUIDADOS
1. DOSIMETRIA
Dose mínima X Dose máxima
Dose quarentenária X Dose fruto
Dosímetros
2. RE-INFESTAÇÃO
Prevenção - no irradiador e no produto
3. TRATAMENTOS COMBINADOS
Doenças pós-colheita
DOSIMENTRIA
Funcionamento do irradiador
Variação de dose
no produto
Dose máxima
X
Dose mínima
DOSIMENTRIA
Funcionamento do irradiador
Variação de dose no produto
Dose máxima
X
Dose mínima
0
20
40
60
80
100
120
140
Dose r
ela
tiva
profundidade
Dose da direita
Dose da esquerda
Somatória
PREVENÇÃO DE RE-INFESTAÇÃO (alguns exemplos)
Nas instalações:
Isolamento da área com telas e cortinas de ar
Nos produtos:
Caixas totalmente fechadas ou
com fitas fitossanitárias
LEGISLAÇÃO
1. IRRADIAÇÃO DE ALIMENTOS: Aplicação,
comercialização, rotulagem, etc - Resolução
ANVISA no. 21, de 26 de janeiro de 2001
2. QUARENTENA: Aguardando Instrução Normativa
para disciplinar o uso da radiação como processo
fitossanitário - MAPA
CUSTOS
A) VARIÁVEIS:
Cobalto 60 = 70-80 mil Curries
Horas de funcionamento = 8.000 h
Processamento / ano = 60.000 ton.
Doses baixas ( 300 Gy)
B) CAPITAL:
Irradiador = US$ 800,000
Cobalto = US$ 120,000
Acessórios = US$ 480,000
Alvenaria / Concreto = US$ 600,000
TOTAL = US$ 2,000,000
CUSTOS
C) OPERACIONAIS:
Salários (1 gerente, 1 técnico, 4 operadores, 6 braçais) US$ 325,000
Taxas, seguros, manutenção, administração, etc. US$ 240,000
TOTAL US$ 565,000
D) DO PROCESSO
Depreciação do capital US$ 160,000
Custos operacionais US$ 565,000
TOTAL US$ 725,000
E) CUSTO / TONELADA US$ 12,08 OU US$ 0,012 / kg
CUSTOS
GENERALIZANDO
DOSES BAIXAS (<1 kGy)
Custo = US$ 10 a 15 por tonelada
DOSES ALTAS (>10 kGy)
Custo = US$ 100 a 250 por tonelada
QUARENTENA cena
PARTES VEGETAIS
IRRADIAÇÃO COMO
TRATAMENTO
FITOSSANITÁRIO
PRODUTO LIVRE DE PRAGA
MAIOR EXPORTAÇÃO
MELHOR QUALIDADE
MAIOR
DIVISAS
GERAÇÃO
DE EMPREGOSQUALIDADE
DE VIDA
PAÍSES JÁ ESTÃO EXPORTANDO FRUTAS IRRADIADAS
INDIA USA (2008) - manga
THAILANDIA USA (2008) e Canadá (2010) - manga
AUSTRÁLIA MALÁSIA (2009) - manga
MÉXICO USA - goiaba (2007), manga (2008), citros (2010)
Fonte: ILSI, 2007. International Life Sciences Institute - Argentina
http://www.ilsi.org.ar/descargas_temporarias/nl12/Ilsi_informa12.html
PAÍSES QUE IRRADIAM ALIMENTOS
Alimentos irradiados* não causam danos à saúde.
(* Dentro dos limites de dose e metodologias já
estabelecidos para cada tipo de alimento)
IRRADIAÇÃO DE ALIMENTOS :
CONSERVAÇÃO
SEGURANÇA
QUALIDADE
cena
Mais informaçoes:
www.cena.usp.br
cena