Metodologia para avaliação de impactos das nanotecnologias: Método e Software Impactos-Nanotec

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1 Metodologia para avaliação de impactos das nanotecnologias: Método e Software Impactos-Nanotec Dr a Katia Regina Evaristo de Jesus Embrapa Meio Ambiente Jaguariúna, SP Katia.Jesus@cnpma.embrapa.br Fórum de Competitividade, INT 4/Outubro/2012 Rio de Janeiro - RJ

2 Resultado do Projeto finalizado em 2011 Avaliação de Impactos Éticos, Sociais e Ambientais de Nanotecnologias: Estudos de Caso - Filmes Comestíveis, Língua Eletrônica, Nano-Fármacos Financiamento: -Edital Universal (MCT/CNPq) - Embrapa - Macroprograma 03 Instituições parceiras: Embrapa Instrumentação Agropecuária, Embrapa Informática Agropecuária, IQ- UNICAMP, GEOPI/UNICAMP; UFRGS, FEA-USP

3 Um passo essencial no desenvolvimento produtos nanotecnológicos é a avaliação dos seus impactos. Especialmente no caso da liberação das nanopartículas no ambiente, com potencial de impactos diretos ou indiretos na saúde humana e animal.

4 Nanotecnologias tendem a aumentar em todo o mundo... Tendência de uso das nanotecnologias com aplicação na agricultura; Aumento nas pesquisas para o desenvolvimento de produtos e processos com nanopartículas, com vistas a melhorar a qualidade de vida e com foco em reduzir impactos negativos no meio ambiente.

5 Neste contexto é fácil entender a: importância do desenvolvimento de novas ferramentas de avaliação especialmente para uso em países com dimensões continentais como é o caso do Brasil.

6 Neste contexto uma ferramenta de avaliação instruída e embasada (rapid appraisal evaluation) pode auxiliar em situações em que ocorram a liberação de Nanotecnologias em muitos países: Método Impacto-Nanotec é uma ferramenta que apresenta uma avaliação no formato Objetivo e Baixo custo.

7 Baseada em métodos anteriores: GMP-RAM METHOD - Risk Assessment Method for Genetically Modified Plants (JESUS et al., 2006) INOVA-tec System Impact Assessment System for Technological Innovation (JESUS-HITZSCHKY, 2007) AS-GMP Method Impact Assessment Method for Genetically Modified Plants Environmental Impact Assessment methods utilized during ISO implementation.

8 Indicadores de impacto das Nanotecnologias O método é baseado em indicadores de impactos das nanotecnologias formulados pelo nosso grupo especialmente para esta Metodologia.

9 Formulação/Validação: indicadores de impacto (1) 1 passo Muitos parâmetros utilizados foram validados anteriormente em relatórios internacionais ou artigos científicos da área. 2 passo Consulta remota a especialistas Adicionalmente a literatura científica consultada para propor os indicadores, foram consultados especialistas da área por meio de questionários formulados de acordo com a Técnica Delphi de consulta remota (Linstone and Turoff, 1975). Questionário ficou disponível no site da Embrapa Meio Ambiente website:

10 Validação dos indicadores de impacto (2) 3 Passo Consulta Presencial Para aumentar a convergência e validação final do método proposto, foi organizado um workshop com especialista da área em rodada de consulta presencial, no qual foi empregada a Metodologia de consulta Mini-Delphi (Wright; Giovanazzo, 2000). Essa consulta presencial teve por objetivo a análise e ajustes na Metodogia e Software Impactos Nanotec pelo grupo de especialista presentes.

11 Resultados da Consulta Remota aos Especialistas A consulta foi considerada satisfatória e representativa pois 59.36% dos questionários foram respondidos: retorno consistente de acordo com os dados da literatura que indica que o retorno para uma rodada remota de ser em torno de 50% - 70% assim esta rodada foi considerada válida (Wright; Giovinazzo, 2000).

12 METODOLOGIA IMPACTOS-NANOTEC 12

13 Método Impactos-Nanotec Este trabalho introduz um método para avaliação prospectiva de impactos das Nanotecnologias na pesquisa e após liberação comercial. Características do Método Parâmetros quantificáveis; Análise comparativa sobre o cenário anterior e posterior a liberação das nanotecnologias.

14 Método Impactos-Nanotec Indicadores Várias Dimensões As informações técnicas apresentadas como indicadores são organizadas em critérios e nas diversas áreas ou dimensões nas quais os impactos podem ser percebidos.

15 Método Impactos Nanotec Toda informação é organizada em três ferramentas: (1) Planilha para Análise da Segurança: Índice de Segurança; (2) Planilhas de Indicadores para avaliação de impactos das np: Índice de Magnitude; (3) Matriz de Impacto - a combinação dos 2 índices (Segurança Magnitude): Índice Impacto Geral => Resultado final da avaliação

16 METODOLOGIA IMPACTO-NANOTEC Avaliação de Segurança Avaliação de Magnitude Matriz de Impacto Geral Índice de Avaliação de Segurança Teste de Segurança (A) Caracterização e Destinação do Resíduo (B) Características Toxicológicas ou Avaliação do Nanoproduto (C) Características do Nanoproduto (D) Percepção de Risco (E) Índice de Avaliação de Magnitude (indicadores de impacto) Dimensão Ambiental e Saúde (F) Dimensão Social, Capacitação e Ética (G) Dimensão Econômica e Política (H) Dimensão Institucional e Ciência, T & I (I) Dimensão Ocorrências inesperadas (J) Dimensão Indicadores Específicos (K)

17 METODOLOGIA IMPACTO-NANOTEC Avaliação de Segurança Avaliação de Magnitude Índice de Avaliação de Segurança Teste de Segurança (A) Caracterização e Destinação do Resíduo (B) Características Toxicológicas ou Avaliação do Nanoproduto (C) Características do Nanoproduto (D) Percepção de Risco (E) Matriz de Índice de Impacto Geral

18 Componentes da Avaliação de Segurança

19 Componentes da Avaliação de Segurança Resíduos convencionais ou inertes do nanoproduto ou substâncias em nanoparticulada Resíduos apresentam nanopartículas Destinação apropriada dos resíduos contendo nanopartículas Destinação não especifica ou liberação dos resíduos de nanopartículas não controlada

20 Componentes da Avaliação de Segurança

21 Tabela 1: Dados de segurança dos produtos nanotecnológicos (A) exemplo de uma tabela Dados/ testes realizados anteriormente Sim 1 Ocorrência Não 0 Estágio de Desenvolvimento Inicial (1) Resultados obtidos Avançado (2) Favorável (+1) Concluído (3) Não estudado (0) Desfavorável (-1) i) dados/testes de segurança das matérias-primas ii) testes de estabilidade do novo produto iii) testes de estabilidade do novo recurso Σ (Ocorrência i,vii X Estágio de Desenvolvimento i,vii X Resultado obtido i,vii ) = Teste de Segurança (A) iv) avaliação das aplicações agronômicas v) testes de inocuidade do novo produto (farmacêuticos ou cosméticos) vi) testes de segurança alimentar (equivalência substancial) vii) ingredientes não-tóxicos

22 Fórmula para calcular: o Índice de Avaliação de Segurança Σ (Ocorrência i,vii X Estágio de Desenvolvimento i,vii X Resultado obtido i,vii ) = Teste de Segurança (A) Teste de Segurança (A) + Caracterização e Destinação do Resíduo (B) + Características Toxicológicas ou Avaliação do Nanoproduto (C) + Características do Nanoproduto (D) + Percepção de Risco (E) = Índice de Avaliação de Segurança

23 METODOLOGIA IMPACTO-NANOTEC Avaliação de Segurança Avaliação de Magnitude Matriz de Índice de Impacto Geral Índice de Avaliação de Magnitude (indicadores de impacto) Dimensão Ambiental e Saúde (F) Dimensão Social, Capacitação e Ética (G) Dimensão Econômica e Política (H) Dimensão Institucional e Ciência, T & I (I) Dimensão Ocorrências inesperadas (J) Dimensão Indicadores Específicos (K)

24 Saúde Humana Recuperação Ambiental Conservação Ambiental Recursos Bióticos (microrganismo, flora e fauna) Recursos Hídricos,Solo e Ar Critério Peso Tabela 3: Indicadores da Dimensão ambiental e Saúde Indicador / Fator de moderação 2 Geração de resíduos químicos ou metais pesados de laboratório e/ou indústrias de nanocompósitos Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) 2 Monitoramento contínuo de produtos nanorelacionados Ocorre (+1) / Não Ocorre (-1) 2 Modificações nas características físico/químicas pedológicas devido à presença de nanocompósitos. Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) 2 Alteração na coloração da água com nanocompósitos Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) 2 Aumento da turbidez da água com nanocompósitos Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) Critérios Fator moderaçao 2 Alteração da temperatura da água* no entorno das indústrias que fabricam produtos nanorelacionados Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) 2 Alteração do potencial hidrogeniônico (ph)* da água em contato com nanocompósitos Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) 2 Alteração dos resultados dos testes in vitro em diversos cenários de exposição à nanocompósitos Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) 2 Efeitos adversos causados em organismos não-alvo da biota do solo ou da água onde foram aplicados os agroquímicos em nanoescala. Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) Geração de efluentes contendo nanopartículas de prata visando à preservação das características hidrobiológicas (organismos presentes na água, 2 Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) como algas, protozoários, bactérias, vermes, larvas de inseto). 2 Efeitos adversos na biodiversidade em decorrência da liberação de nanopartículas e do uso da técnica nanofabricação Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) Alterações na susceptibilidade de organismos às pragas, doenças e agentes patogênicos Fatores em decorrência de das moderação nanopartículas liberadas no meio 2 Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) ambiente 2 Necrose foliar em sistemas florestais em contato com nanocompósitos Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) 2 Perda de folhas em sistemas florestais em contato com nanocompósitos Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) 2 Alterações histopatológicas* constatadas em organismos aquáticos coletados em campo, após exposição à nanocompósitos Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) 2 Alteração na reprodução da espécie após exposição à nanocompósitos Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) 2 Alterações comportamentais* em animais após exposição à nanocompósitos Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) Ocorre menos que 48h (-2) / 2 Alterações ecotoxicológicas* em animais após exposição à nanocompósitos Ocorre mais que 48h (-1)/Não Ocorre (+1) Ocorre menos que 48h (-2) / 2 Alterações ecotoxicológicas* em plantas após exposição à nanocompósitos Ocorre mais que 48h (-1)/Não Ocorre (+1) 2 Mortalidade de espécies por causa relacionada à exposição às nanoestruturas Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) 2 Inibição da germinação da semente devido à fitotoxicidade das nanopartículas. Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) 2 Inibição do crescimento da raiz devido à fitotoxicidade das nanopartículas Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) 2 Avaliação do ciclo de vida* do produto nanorelacionado antes da liberação a campo ou para comercialização Ocorre (+1) / Não Ocorre (-1) 2 Avaliação da segurança de produtos nanorelacionados antes da liberação a campo ou para comercialização Ocorre (+1) / Não Ocorre (-1) 2 Modificação nos processos e nas dinâmicas dos sistemas ecológicos por estresse ambiental* devido à presença de nanopartículas. Ocorre (-1) / Não Ocorre (+1) Peso do indicador atribuído pelo sistema varia de Adoção do Princípio da Precaução* para produtos nanotecnológicos sem validação científica de segurança Ocorre (+1) / Não Ocorre (-1) 3 Realização de testes de pré-mercado* de produtos nanorelacionados Ocorre (+1) / Não Ocorre (-1) 3 Avaliação de segurança para agrotóxicos de nanoescala Ocorre (+1) / Não Ocorre (-1) 3 Monitoramento das áreas de risco (Laboratórios de estudo e fabricação de nanoestruturas) Ocorre (+1) / Não Ocorre (-1)

25 ação ntal Recursos Bióticos (microrganismo, flora e fauna) Recursos Hídricos,Solo e Ar Tabela 3: Indicadores da Dimensão ambiental e Saúde Critério Peso Indicador / Fator de moderação 2 Geração de resíduos químicos ou metais pesados de laboratório e/ou indústrias de nanoprodutos 2 Monitoramento contínuo das nanopartículas 2 Modificações nas características físico/químicas pedológicas devido à presença de nanopartículas. 2 Alteração na coloração da água com nanopartículas 2 Aumento da turbidez da água com nanopartículas 2 Alteração da temperatura da água* no entorno das indústrias que fabricam produtos nanorelacionados 2 Alteração do potencial hidrogeniônico (ph)* da água em contato com nanopartículas 2 Alteração dos resultados dos testes in vitro em diversos cenários de exposição à nanopartículas Efeitos adversos causados em organismos não-alvo da biota do solo ou da água onde foram aplicados os 2 agroquímicos em nanopartículas Geração de efluentes contendo nanopartículas de prata visando à preservação das características 2 hidrobiológicas (organismos presentes na água, como algas, protozoários, bactérias, vermes, larvas de inseto). Efeitos adversos na biodiversidade em decorrência da liberação de nanopartículas e do uso da técnica de 2 nanofabricação Alterações na susceptibilidade de organismos às pragas, doenças e agentes patogênicos em decorrência 2 das nanopartículas liberadas no meio ambiente 2 Necrose foliar em sistemas florestais em contato com nanopartículas 2 Perda de folhas em sistemas florestais em contato com nanopartículas Alterações histopatológicas* constatadas em organismos aquáticos coletados em campo, após exposição à 2 nanopartículas 2 Alteração na reprodução da espécie após exposição às nanopartículas 2 Alterações comportamentais* em animais após exposição às nanopartículas 2 Alterações ecotoxicológicas* em animais após exposição às nanopartículas O m 2 Mortalidade de espécies por causa relacionada à exposição às nanoestruturas 2 Inibição da germinação da semente devido à fitotoxicidade das nanopartículas. 2 Inibição do crescimento da raiz devido à fitotoxicidade das nanopartículas 2 Avaliação do ciclo de vida* do produto nanorelacionado antes da liberação a campo ou para comercialização

26 Saúde Humana Recuperação Ambiental Conservação Ambiental Recursos Bióticos (mic 2 Alterações comportamentais* em animais após exposição à nanocompósitos Tabela 2 3: Indicadores Alterações ecotoxicológicas* da Dimensão em animais após exposição ambiental à nanocompósitos e Saúde Tabela 3: Indicadores da Dimensão ambiental Saúde 2 Alterações ecotoxicológicas* (cont.) em plantas após exposição à nanocompósitos O m O m 2 Mortalidade de espécies por causa relacionada à exposição às nanoestruturas 2 Inibição da germinação da semente devido à fitotoxicidade das nanopartículas. 2 Inibição do crescimento da raiz devido à fitotoxicidade das nanopartículas Avaliação do ciclo de vida* do produto composto de nanopartículas antes da liberação a campo ou para comercialização Avaliação da segurança de produtos compostos de nanopartículas antes da liberação a campo ou para comercialização Modificação nos processos e nas dinâmicas dos sistemas ecológicos por estresse ambiental* devido à presença de nanopartículas. 3 Adoção do Princípio da Precaução* para produtos nanotecnológicos sem validação científica de segurança 3 Realização de testes de pré-mercado* de produtos compostos de nanopartículas 3 Avaliação de segurança para agrotóxicos compostos de nanopartículas 3 Monitoramento das áreas de risco (Laboratórios de estudo e fabricação de nanoestruturas)

27 Fórmula para calcular: o Índice de Magnitude Peso do Indicador a,l X Valor da Faixa de Peso a,l X + Σ (Fatores de Correção a,l ) = Peso Total dos Indicadores por Dimensão F = Peso Total da Dimensão F Σ (Peso Total da Dimensão F, G, H, I, J,K) / Número de Dimensões Analisadas = Índice de Magnitude (Índice de Impacto da Tecnologia)

28 Í N D I C E D E S E G U R A N Ç A Matriz de impacto resultado da avaliação 11 a 20 Segurança Muito Favorável 1 a 0 Segurança Favorável -20 a 0 Segurança Desfavorável -20 a -10 Muito Baixo Desempenho Do indicador a 0 Baixo Desempenho do Indicador 1 a 10 Médio Desempenho do Indicador ÍNDICE DE MAGNITUDE 11 a 20 Alto Desempenho do indicador

29 Gerenciamento do Impacto Recomendação por quadrante (1) Avaliação da segurança: avaliação de segurança muito desfavorável para a NANO/NANO em fase de implementação inicial (avaliação do impacto potencial) ou com baixa perspectiva de sucesso - Nanoproduto não é recomendado. (2) Avaliação da segurança: avaliação de segurança muito desfavorável para a NANO/NANO com baixo desempenho - restrições e ações corretivas são recomendadas para o nanoproduto. (3) Avaliação da segurança: avaliação de segurança muito desfavorável para a NANO/NANO com desempenho médio - o acompanhamento é recomendado com restrições ao nanoproduto. (4) Avaliação da segurança: avaliação de segurança muito desfavorável para a NANO/NANO com excelente desempenho - Nanoproduto é recomendado. (5) Avaliação da segurança: avaliação da segurança desfavorável a NANO/NANO em fase de implementação inicial (avaliação do impacto potencial) ou com baixa perspectiva de sucesso - Nanoproduto não é recomendado. (6) Avaliação da segurança: avaliação de segurança desfavorável a NANO/NANO com baixo desempenho - as ações corretivas são recomendadas para o nanoproduto. (7) Avaliação da segurança: avaliação de segurança desfavorável a NANO/NANO com desempenho médio - acompanhamento da gestão é necessária para o nanoproduto...

30 30 VANTAGENS DO MÉTODO Para uma avaliação mais criteriosa, é possível a inserção de indicadores específicos, possibilitando uma análise caso-a-caso. Nessa análise caso a caso os fatores de moderação e os índices são parametrizados para garantir a acuidade da avaliação.

31 Software Impactos Nanotec => registrado no Instituto Nacional da Propriedade Industrial no dia 04/03/2011 sob o número de protocolo publicado pela revista do INPI recebendo a numeração

32 Software Impactos Nanotec

40 Parcial Peso do Indicador a,l X Valor da Faixa de Peso a,l X + Σ (Fatores de Correção a,l ) = Peso Total dos Indicadores por Software Dimensão Impactos F = Peso Total Nanotec da Dimensão F

41 Σ (Peso Total da Dimensão F, G, H, I, J,K) / Número de Dimensões Analisadas = Índice de Magnitude (Índice de Impacto da Tecnologia) Software Impactos Nanotec

46 Σ (Ocorrência i,vii X Estágio de Desenvolvimento i,vii X Resultado obtido i,vii ) = Teste de Segurança (A) Software Impactos Nanotec

47 Teste de Segurança (A) + Caracterização e Destinação do Resíduo (B) + Características Toxicológicas ou Avaliação do Nanoproduto (C) + Características do Nanoproduto (D) + Percepção de Risco (E) = Índice de Avaliação de Segurança Software Impactos Nanotec

53 Impactos-Nanotec Conclusão (1) O Método Impactos-Nanotec funciona como um guia apontando os indicadores e a maneira para avaliá-los assim contribuindo com a transparência e reduzindo a subjectividade na avaliação

54 Impactos-Nanotec Conclusão (2) Desse modo, este método permite a redução impactos negativos e um melhor uso de recursos para a introdução das nanotecnologias, permitindo a prevenção e mitigação dos danos ambientais e para a saúde.

55 Obrigada! Katia R. E. de Jesus Embrapa Meio Ambiente Jaguariúna SP - BRAZIL Katia.Jesus@cnpma.embrapa.br ACKNOWLEDGEMENTS: The authors thank National Council for Scientific and Technological Development (CNPq Brazil) for the financial support.