APLICAÇÃO DA RADIAÇÃO IONIZANTE EM DEFESA...

APLICAÇÃO DA RADIAÇÃO IONIZANTE

EM DEFESA AGROPECUÁRIA

Julio Marcos Melges Walder

Professor Associado – USP/CENA

Laboratório de Irradiação de Alimentos e Radioentomologia

E-mail: jmwalder@cena.usp.br

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

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Mais informaçoes:

www.cena.usp.br

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