Palavras chave: Radiação ionizante, conservação, desinfestação, desinfecção, bens culturais

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1 A CÁPSULA DO TEMPO E O USO DA RADIAÇÃO IONIZANTE NA CONSERVAÇÃO DE ACERVO DOCUMENTAL 1. Ms.Antonio Gonçalves da silva Graduado em Engenharia Química /UERJ Coordenação de preservação Acervo- Arquivo Nacional antonio@arquivonacional.gov.br 2.Fernando Menezes Amaro Laboratório de Restauração Fundação Biblioteca Nacional - MinC fernando@bn.br Resumo: Há alguns meses foi divulgado na mídia, a descoberta da cápsula do tempo enterrada em subssolo encharcado do antigo traçado do Porto da cidade do Rio de Janeiro, onde está sendo realizada a revitalização da área.. A abertura da cápsula do tempo que estava enterrada por mais de 100 anos foi realizada após a desinfecção dos documentos por radiação ionizante, no Instituto de Pesquisas Energérticas e Nucleares de São Paulo-IPEN/USP. Palavras chave: Radiação ionizante, conservação, desinfestação, desinfecção, bens culturais Abstract/ Résumé/Resumen A few months ago it was disclosed in the news, the discovery of a time capsule buried underground of the port of the city of Rio de Janeiro, where revitalization is being held. The opening of the time capsule that was buried for more than 100 years was made after disinfection of documents by ionizing radiation in the Energérticas and nuclear research Institute of São Paulo-IPEN/USP. Keyword/ Clemoins/ Palabraschave Ionizing radiation, conservation, disinfection, disinfestation, cultural heritage. 1. Introdução A luz e as radiações são formas de energia que se propagam, sendo sua principal característica a ausência de criação, conforme a Lei ou Teoria de conservação de energia, a mesma não pode ser criada, apenas poder ser transformada, como por exemplo, uma usina hidroelétrica transforma a energia da queda da água em energia elétrica. Durante a segunda guerra mundial, após a detonação da bomba atômica nas cidades de Hiroshima

2 e Nagasaki no Japão, com a perda de milhares de vidas e muita destruição, a humanidade passou a associar a radiação à destruição. No entanto, atualmente isto não é verídico, já que várias áreas como: medicina, farmácia, química, agropecuária e outras, utilizam a radiação para diversas finalidades. A radiação gama é utilizada na área de agropecuária para esterelizar, desinfestar e desinfectar alimentos, aumentando sua durabilidade, evintando que os hortifrutigrangeiros e agropecuários fiquem com resíduos de produtos tóxicos, como no tratamento convencional com inseticidas. Na medicina é utilizada na esterelização de instrumentos cirúrgicos e nos exames por imagem, por exemplo: ultrasonografias, mamografia, ecodoppler, ressonância magnética, etc. e os radiológicos, como por exemplo, chapas de raio X. Além dos exemplos citados anteriormente, na área de conservação, a radiação tem diversas aplicações, como na análise não destrutiva de bens culturais para determinar suas características, auxiliando na sua conservação e na restauração, para que neste tratamento sejam utilizados materias de composição química similar. Além distos, os raios gama podem ser empregados na desinfestação e na desinfecção de acervos documentais, sendo esta metodologia o objeto deste estudo. 2 Histórico da radiação ou irradiação A radiação pode ser definida como a passagem de energia através de um corpo em um espaço de tempo, a mesma foi descoberta no ano de 1895 por Wilhelm Conrad Roentgen que a descobriu acidentalmente, durante a descoberta do raio X, que recebeu este nome por ser desconhecido neste período. Posteriormente, Antoine Henri Becquerel também passou a trabalhar com materiais luminescentes, que são aqueles que emitem luz quando submetidos a alguns estímulo que pode ser reação química ou radiação ionizante, sendo os mesmos descobertos em seus experimentos sobre o raio X e a estes materiais ele denominou de fluorescentes. Com a ajuda dos cientistas Pierre e Marrie Curie, Becquerel descobriu que a fluorescência não era propriedade específica de apenas um elemento químico. Anos após, Marrie e Pierre Currie descobriram a radioatividade de um elemento químico, sendo este posteriormente chamado de polônio em homenagem a Polônia, país de origem de seus descobridores. Quando submetemos os elementos químicos, como o polônio (Po) ou o rádio (Ra), às emissões radioativas naturais, um campo elétrico ou magnético, ocorre a emissão de três tipos bem distintos de radiação denominadas de: alfa, beta e gama, sendo as mesmas descobertas separadamente e em períodos distintos, a diferença entre elas está na quantidade de energia que cada uma delas possui e o tipo de carga. A radiação alfa é emitida com alta energia, perdendo a mesma quando passa através de materiais pouco espessos como uma ou duas folhas de papéis, são suficientes para poder detê-la, por esta

3 possuir cargas elétricas maiores que as outras radiações. Já que estas possuem baixa velocidade se comparada a velocidade da luz. Já as partículas beta se caracterizam como elétrons emitido pelos núcleos dos elementos químicos instavéis e se propagam com velocidade quase igual à da luz, podendo penetrar mais de um centrímetro no caso da madeira. Estas duas radiações possuem cargas elétricas opostas. A radiação alfa possui carga positiva por ter 2 prótons e 2 nêutrons, em oposição as partículas betas possuem cargas negativas por ser constituida por 1 prótons e 1 elétrons. No entanto, os raios gama não têm carga elétrica, e se assemelham ao raio-x, no entanto, normalmente possuem um comprimento de onda mais curto. Esses raios são fótons (partículas de radiação eletromagnética) e se propagam com a velocidade da luz, sendo muito mais penetrantes do que as partículas alfa e beta. Os diversos tipos de radiações da natureza são representados através do espectro eletromagnético, mostrado a seguir na figura1. Figura 1: Espectro eletromagnético Disponivel em: ID_OBJETO=108043&tipo=ob&cp=996633&cb=&n1=&n2=M%C3%B3dulos%20Did %C3%A1ticos&n3=Ensino%20Fundamental&n4=Ci%C3%AAncias&b=s Acesso dia7/06/2013 As radiações mostradas anteriormente no espectro eletromagnético podem ser divididas em dois tipos, conforme a intensidade de energia emitida e estas se encontram descritas a seguir. 3. Tipos de radiação Na natureza, a radiação pode ser classificada em dois tipos, que estão relacionados ao comprimento

4 de onda e à quantidade de energia emitida. Podendo elas serem classificadas como ionizante ou não ionizante, sendo as primeiras altamente energéticas e possuem baixo comprimento de onda que são inferiores a nanômetros (Nm); um namômetro equivale a 10-9 metros. A radiação gama é classificadas como radiações energéticas e de alta frequência, possuindo intensidade energética superior a Hertz, o hertz (símbolo Hz) é a unidade de frequência expressa no Sistema Internacional de unidades para frequência, expressa em ciclos por segundo, e esta intensidade energética é capaz de transpassar corpos que são opacos para a luz natural. Isto possibilita sua utilização em diversos fins, conforme descrito a seguir no item 4. A elevada energia da radiação gama e do raio X são utilizadas na área de bens culturais para diversas finalidades, como por exemplo, em análises de determinação das suas caracteristicas. A elevada energia das radiações ionizantes podem danificar células e afetar o material genético, como o ácido desoxiribonucleico, também conhecido como o DNA, podendo causar doenças graves. Isto ocorre porque elas ao passarem através de moléculas de água, eles a ionizam, gerando radicais, e estes são os responsáveis pelo extermínio de insetos e microrganismos na desinfestação e na desinfecção de bens culturais tratados por irradiação com raios gama, por eles reagirem com o DNA desativando-o, conforme descrito no item 6. Por causa da inonização de moléculas é que estas radiações recebem esta denominação. As radiações não ionizantes, não causam alterações químicas ou fisicas em moléculas e elas estão sempre próximas do ser Humano, como por exemplo, nas ondas de rádio e de televisão. Estas possuem baixa energia. Sem as radiações não ionizantes seria impossível assistitir um programa de TV em nossos lares ou aquecer comida no forno de microndas. 4.Emprego da radiação na conservação de Bens Culturais A utilização da luz na conservação de bens culturais se iniciou com o emprego de várias formas de iluminação, com ou sem o emprego de filtros na identificação de craquelês ou de outos tipos de danos na camada pictórica de pinturas. Mais tarde foi desenvolvido a caracterização dos pigmentos utilizados em pinturas com o emprego do corte estatigráfico, que tem a composição química das tintas determinadas por análises não destrutivas se empregando de vários métodos físicos, que se utilizam da energia luminosa com comprimento de onda na faixa do raio X. SILVA e APPOLONI (2004, p.42.) descrevem que as ciências físicas têm contribuído sobremaneira nos estudos etnoarqueológicos e arqueológicos sobre o ciclo de vida dos artefatos cerâmicos. Auxiliando na compreensão da cadeia de eventos pela qual estes artefatos passaram. CALZANS (2010, 20.p.) descreve que a análise científica de obras de arte e objetos de valor arqueológico- denominada de arqueometria vem adquirindo crescente interesse, possibilitando o envolvimento de restauradores, conservadores, arqueólogos, historiadores, físicos e químicos em

5 torno de um objetivo comum. A maioria das análises físicas não destrutivas feitas pela arqueometria se utiliza de algum tipo de radiação para caracterização de materiais. No mês de junho de 2013, foi publicado no site Inovação Tecnológica, a utilização do emprego da microtomografia de raio X, que constrói um mapa tridimensional, mostrando a localização exata da escrita, acabando com a grande dificuldade dos historiadores em ter acesso as informações descritas em papiros errolados. A radiação ou irradiação gama pode ser empregada, na área de conservação de acervos documentais, na desinfestação e na desinfecção de acervos em suporte lignocelulósico, isto é, em materias feitos de produtos derivados da madeira, como o papel, móveis ou esculturas, conforme informações ministradas no Workshop "Preservação de papéis e bens culturais: o uso da radiação ionizante", realizado no IPEN em maio de Emprego da radiação ionizante na desinfestação e desinfecção de acervo documental RELA (2007, p.44.) descreve que no ano de 2005, o Banco Santos teve decretada sua falência, sendo sua coleção de bens culturais, como as matrizes de xilogravura, os impressos destas matrizes e os manuscritos de literatura de cordel, guardados em sua sede passaram para guarda da Polícia Federal, que lacrou o acervo no interior de um galpão na cidade de São Paulo. localizado em um local que foi inundado por águas pluvias de fortes chuvas. Numa das cheias ocorridas neste local de guarda, a água atingiu o acervo e os bens ficaram molhados por tempo indeterminado, causando assim sua deterioração. Além, dos estragos feitos pela água, o acervo foi infestado por insetos xilófagos e infectado por microrganismos. Posteriormente, o acervo foi cedido em caráter provisório pela Justiça Federal do Estado de São Paulo ao Instituto de Estudos Brasileiros (IEB) da Universidade de São Paulo. Para interromper a contaminação do acervo descrito anteriormente, e finalizar sua deterioração era preciso metodologia rápida e eficiente. No entanto, no Brasil neste período a desinfestação por congelamento ou por atmosfera anóxia, empregada no extermínio de insetos em bens culturais era muito lenta, assim como a técnica de desinfencção de acervo com ortofenilfenol diluído em etanol a 70% pulverizada no acervo folha a folha também é morosa. Nos estudos realizados pelo IEB foi constado a necessidade de um método de tratamento urgente, devido ao avançado estado de deterioração do acervo. Sendo assim, era preciso um método eficiente que possibilitasse a desinfestação e a desinfecção em grande escala, sem causar nenhum risco à integridade do acervo, dos técnicos e dos consulentes durante o manuseio. Rela (2007) descreve que após estudos e experiências prévias da desinfestação e desinfecção de bens culturais feitos de madeira, decidiram utilizar no tratamento deste acervo a radiação gama, este

6 procedimento foi realizado no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). 6. Cápsula do tempo e a radiação ionizante A cápsula do tempo é um recipiente preparado para armazenar objetos ou informações para serem repassados a gerações. Esta expressão começou a ser utilizada a partir de 1937, embora esta idéia seja muito antiga, quanto aos primeiros assentamentos humanos na Mesopotâmia, podendo ser classificada como intencional, àquela com o propósito de ser aberta após um determinado período de tempo, ou também ser não intencional, como por exemplo, aquelas de natureza arqueológica. No Brasil existem várias cápsulas do tempo enterradas neste país de dimensões continentais, como por exemplo, a que foi enterrada no ano de 2010, durante o lançamento da Pedra fundamental da construção da nova sede do Instituto de Ciência da Informação da Universidade Federal da Bahia em Salvador. Das cáspsulas enterradas em solos brasileiro, no ano de 2012, durante as obras de revitalização do Porto da cidade do Rio de Janeiro, foi encontrada a Cápsula do tempo no porto do Valongo: a pedra fundamental das docas D. Pedro II e seu acervo documental datava de 1871, conforme figura 2. Figura 2. A cápsua do tempo encontrada na cidade do Rio de Janeiro 2. Cápsula do tempo 2.1 Constituição da Cápsula Fonte: Laboratório de Restauração da Fundação Biblioteca Nacional A parte externa da cápsula era constituída por uma caixa feita de madeira e o recipiente do interior em que estava o acervo dobrado era feito de chumbo, um metal muito estável, mostrados a seguir na figura 2.1. A utilização da caixa de chumbo reduziu a deterioração do acervo por oxidação. Já que

7 este metal não é facilmente deteriorado, apesar de ficar submerso por várias décadas, estando por causa dito encharcado. Após o receptáculo ser encontrado, foi encaminhado ao Laboratório de Conservação e Restauração da Biblioteca Nacional (FBN) para avaliação dos procedimentos técnicos para o seu manuseio e procedimentos de conservação. O acervo do interior da caixa de chumbo, mostrado na figura 3, estava molhado e apresentava contaminação por microrganismos (fungos+ bactérias+ leveduras), necessitando de tratamento de desinfecção para inativá-los e possibilitar o manuseio sem causar riscos à saude. Os técnicos do Laboratório Restauração da FBN que realizaram o curso do IPEN, citado anteriormente, recomendaram a realização da desinfecção do receptáculo neste Instituto por irradiação gama, por este ser um método garantido para esterelização de produtos. O acervo após separação está mostrato a seguir na figura 3.1. Figura 3. Acervo documental na cápsula do tempo da cidade do Rio de Janeiro após o tratamento e o mesmo após separação. 3. Acervo após saida da Cápsula 3.1 Acervo documental após separação Fonte: Laboratório de Restauração da Fundação Biblioteca Nacional 7. Como a radiação extermina com os insetos ou microrganismos Anteriormente descrevemos que a radiação ionizante causa alterações das moléculas de água dos seres vivos. Assim no tratamento de desinfestação e desinfecção de bens culturais por irradiação gama os íons gerados no interior dos organimos vivos, pela reação entre a irradiação e a molécula

8 de água, conforme mostrado abaixo na tabela 1, reagem com as moléculas do DNA dos organismos. vivos dos bens culturais, isto é insetos e microrganismos, matando todas as formas de vida dos materias irradiados. O Acervo tratado por irradiação não se transforma em acervo radioativo após o tratamento, não acarretando nenhum risco ao manuseá-lo. Pelo fato da energia da irradiação gama só atuar durante o período de retenção do mesmo no interior de uma câmara de radição, durante sua exposição à pilha irradiadora constituida de cobalto 60, que é instável. Após a irradiação, o acervo sai do interior da câmara tratado e recebe o símbolo, mostrado a seguir na figura 4, indicando o tratamento realizado. Tabela 1: Reação inicial e reação de propagação da radiação gama com a água gerando íons. 1º Reação entre a água e a radiação, gerando radicais e íons H2O Y e -, H2O +, H2O * Reações de propagação 1.H2O + + H2O v OH + H3O + H2O * v H + OH H + H v H2 H + OH v H2O OH + OH v H2O2 OH + H2O2 v HO2 + H2O Disponivel em: As Instituições e as Empresas que utilizam a energia atômica para fins pacíficos o fazem empregando rígido controle, conforme os parâmetros operacionais estabelecidos pela Agência Internacional de Energia Atômica.. Inclusive àquelas que utilizam a desinfestação e a desinfecção de acervo documental, por irradiação gama, necessitam segui-los. Além disto, no Brasil estas empresas ainda são fiscalizadas pela Comissão Nacional de Energia Atômica (CNEN) órgão do Ministérrio da Ciência Tecnologia e Inovação.

9 Figura 4: Símbolo internacional de tratamento por irradiação. Disponivel em: A unidade de energia utilizada na irradiação é o Kilogray, que significa a quantidades de energia aplicada por kilograma de material, e a dosagem de energia necessária para a desinfestação de acervo documental é em torno de 5 Kilograys. Porém a intensidade energética para matar os microrganismos é em torno de 10 kilograys. A radiação ou irradiação gama é diferente da radiação nuclear, na primeira não há alterações no núcleo dos elementos químicos instáveis, por ela ser gerada e ser semelhante a um fotón de radiação, como ocorre na radiação gama. Na radiação nuclear ocorre alterações no núcleo dos elementos químicos instáveis gerando energia através de alterações no núcleo por emissão de prótons. 8. Considerações finais Na natureza existem diversos tipos de radiação que emitem diferentes tipos energias. àquelas classificadas como radiação ionizante podem ser utilizadas na esterelização de materiais, como a radição gama descrita neste estudo. Na área de conservação, a radiação é utilizada para várias finalidades, como por exemplo na caracterização de materias utilizados na produção de bens culturais, na desinfestação e na desinfecção dos materias lignocelulósicos. O raio X foi descoberto nos experimentos realizados com materiais fluorescentes, recebendo este nome por ele ser desconhecido. Posteriormente, a radioatividade foi descoberta e em seguida a radiação alfa, beta e gama. Sendo estas representadas na natureza pelo espectro eletromagnético, podendo ser ionizantes ou não ionizantes.

10 A radiação ionizante é utilizada na área de conservação de bens culturais para realizar a desinfestação e a desinfecção de acervo documental, sendo diferente a quantidade de energia necessária ao extermínio dos organismos vivos contaminantes nestes tratamentos. O acervo irradiado com a radiação gama não fica radioativo, podendo ser manuseado após este tratamento não acarretando em riscos a saúde. 9. Referências ALUNOS ON LINE. A descoberta da radioatividade. Disponivel em: < online. com.br/quimica/a-descoberta-radioatividade.html>. Acesso em: 12 abr CALZA, Cristiane. Fluorescência de raio X aplicada a análise de bens culturais. Boletim Eletrônico da ABRACOR, Rio de Janeiro, n. 1, jun Boletim ABRACOR, n.1. Rio de janeiro, junho, Disponivel em: < com.br/ boletim/ / ArtigoCris.pdf >. Acesso em: 10de jun CANADIAN CENTRE FOR OCCUPATIONAL HEALTH AND SAFETY. Radiation - Quantities and Units of Ionizing Radiation. Disponivel em: < oshanswers/phys_agents/ ionizing.html >. Acesso em: 6 jun CRUZ, A. J. Aplicações não convencionais da radiação infravermelha no exame de objectos museológicos. Boletim da Associação para o Desenvolvimento da Conservação e Restauro, n.6, p. 4-5, Disponivel em: < Acesso em: 15 abr INOVAÇÃO TECNOLÓGICA.Tecnologia permite ler papiros sem desenrolá-los. Disponivel em: < Acesso em: 10 jun MAGAUDDA, Giuseppe. The recovery of biodeteriorated books and archive documents throughgamma radiation: some considerations on the results achieve. Journal of Cultural Heritage. n. 5, 2004, p Disponivel em: < patrimonioculturale.enea.it/ambiti-diricerca/diagnostica-avanzata-per-la-conservazione-ed-il-restauro/approfondimenti-e-immagini-pergli-interventi-di-diagnostica/articolo%20magaudda _pdf.pdf >. Acesso em: 10 jun OAK RIDGE INTITUTE FOR SCIENCE AND EDUCATION ORISE. Radiation Emergency Assistance Center Training Site REAC/TS. Basic of radiation. Guidance for radiation management. Disponivel em: < /guide/ define.htm >. Acesso em: 10 jun RADIATION EFFECTS RESEARCH FOUDATION. How radiation affects cells. Disponivel em: < Acesso em: 10 jun RELA, Paulo Roberto. et al. Recuperação de um acervo: uso da Radiação Gama (Cobalto 60) na descontaminação de objetos do acervo do Instituto de Estudos Brasileiros USP. Revista do IEB, n 45, set Disponivel em: < /rieb/ article/download/34609/37347 >. Acesso em: 10 jun

11 SILVA, Fabiola A. et al. A arqueometria e a análise de artefatos cerâmicos: um estudo de fragmentos cerâmicos etnográficos e arqueológicos por fluorescência de Raios X (EDXRF) e transmissão Gama. Revista de Arqueologia, n. 17 p , Disponivel em: < Acesso em:10 de jun WIKIPEDIA. Cápsula do tempo. Disponivel em: < psula_do_tempo, >. Acesso em: 7 jun Agradecimentos Fernando Menezes Amaro, chefe do Setor de Restauração da Fundação Biblioteca Nacional Cristiane Torrão e Alice Jesus Nunes, pela revisão deste artigo

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