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APLICAÇÃO DA RADIAÇÃO IONIZANTE
EM DEFESA AGROPECUÁRIA
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Julio Marcos Melges Walder
Professor Associado – USP/CENA
Laboratório de Irradiação de Alimentos e Radioentomologia
E-mail: [email protected]
cena
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RADIAÇÃO IONIZANTE
APLICAÇÃO DA RADIAÇÃO IONIZANTE
EM DEFESA AGROPECUÁRIA
O QUE É ?
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Histórico das Radiações Ionizantes
1895
Wilhem Conrad Roentgen
descobriu os Raios X
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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.
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1898
Marie Curie e Pierre Curie
Histórico das Radiações Ionizantes
•Descoberta do Rádio e Polônio
•Termo radioatividade
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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.
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RADIAÇÃO IONIZANTE
IONIZAÇÃO
IONS
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RADIAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS
ESPECTRO
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TIPOS DE RADIAÇÃO IONIZANTE
CORPUSCULARES
ALFA
BETA
ELETROMAGNÉTICARaio X
GAMA
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Massa ~ 7 x 10 – 24
Carga positiva
Massa ~ 9 x 10 – 28
Carga negativa
PARTÍCULA ALFA – núcleo de He
PARTÍCULA BETA - elétron
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Radiação gamaSem massa
Sem carga
Raio XSem massa
Sem carga
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PENETRABILIDADE NA MATÉRIA
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Efeitos diretos e indiretos das radiações
Água
Ácidos nucléicos
Proteínas
Lipídeos
Carboidratos
E Interage commoléculas vizinhas
E Interage diretamente no DNA
Efeitos da radiação
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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.
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Desarranjos cromossômicos causados por radiação ionizante
Estas alterações podem esterilizar e até matar as pragas
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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
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RADIAÇÕES UTILIZADAS EM
DEFESA AGROPECUÁRIA
Radiação Gama
Raios – X
Elétrons Acelerados
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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
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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
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DOSES DE RADIAÇÃO E
OS EFEITOS NOS
ORGANISMOS VIVOS
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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)
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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
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A sensibilidade dos insetos a radiação varia
consideravelmente com relação a:
espécies
sexo
estágio morfológico
idade de um estágio em particular
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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:
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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)
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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
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Doses
quarentenárias
de radiação
para algumas
pragas
USDA/APHIS
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ONDE IRRADIAR ?
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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
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IRRADIADOR
com
Fontes radioativas
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Geradores de radiação
Raio X
Acelerador de élétrons
IRRADIADOR
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TIPOS DE IRRADIADOR
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TIPOS DE IRRADIADOR
CLASSE I
Auto blindada,
com
armazenamento
seco
(chumbo)
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TIPOS DE IRRADIADOR
CLASSE I I
Panorâmica com
armazenamento
seco
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TIPOS DE IRRADIADOR
CLASSE I I I
Auto blindada com
armazenamento
úmido (água)
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TIPOS DE IRRADIADOR
CLASSE IV – Panorâmica com armazenamento
úmido (água)
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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
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IRRADIADOR DE GRANDE PORTE
Estrutura do Irradiador -
Grade de Fontes
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IRRADIADOR DE GRANDE PORTE
Estrutura do Irradiador -
A fonte
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Funcionamento
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Geradores de radiação
Emissores de Elétrons
Acelerados
10 MeV - Baixa penetração
Emissores de Raios-X
(5MeV)
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FUNCIONAMENTO DE UM
ACELERADOR DE ELÉTRONS
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FUNCIONAMENTO DE UM
EQUIPAMENTO DE RAIO X
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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
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DOSIMENTRIA
Funcionamento do irradiador
Variação de dose
no produto
Dose máxima
X
Dose mínima
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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
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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
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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
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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
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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
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CUSTOS
GENERALIZANDO
DOSES BAIXAS (<1 kGy)
Custo = US$ 10 a 15 por tonelada
DOSES ALTAS (>10 kGy)
Custo = US$ 100 a 250 por tonelada
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QUARENTENA cena
PARTES VEGETAIS
IRRADIAÇÃO COMO
TRATAMENTO
FITOSSANITÁRIO
PRODUTO LIVRE DE PRAGA
MAIOR EXPORTAÇÃO
MELHOR QUALIDADE
MAIOR
DIVISAS
GERAÇÃO
DE EMPREGOSQUALIDADE
DE VIDA
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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)
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Fonte: ILSI, 2007. International Life Sciences Institute - Argentina
http://www.ilsi.org.ar/descargas_temporarias/nl12/Ilsi_informa12.html
PAÍSES QUE IRRADIAM ALIMENTOS
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Alimentos irradiados* não causam danos à saúde.
(* Dentro dos limites de dose e metodologias já
estabelecidos para cada tipo de alimento)
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IRRADIAÇÃO DE ALIMENTOS :
CONSERVAÇÃO
SEGURANÇA
QUALIDADE
cena
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Mais informaçoes:
www.cena.usp.br
cena