Aplicações nas Áreas Agrícolas e Alimentos

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1 Aplicações nas Áreas Agrícolas e Alimentos Antonio Figueira Centro de Energia Nuclear na Agricultura CENA Universidade de São Paulo - USP

2 Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA) Piracicaba, SP

3 Centro de Energia Nuclear na Criado em 1966 Agricultura - CENA Convênio USP/ESALQ-CNEN Financiado pela International Atomic Energy Agency (IAEA,Vienna) e CNEN Incorporado à USP em 1980 como Instituto Especializado 39 Professores e 130 funcionários 20 pós-docs 160 pós-graduandos no PG-CENA, 97 no PPGI 112 estagiários de graduação

4 Centro de Energia Nuclear na Agricultura - CENA Pós-graduação em Ciências (1972) Conceito estudantes Áreas de concentração: Energia Nuclear na Agricultura e Ambiente (1972) Química na Agricultura e Ambiente (2004) Biologia na Agricultura e Ambiente (2004) Alumni: 374 Ms 268 Ds Pós-graduação em Ecologia Aplicada (2001) Conceito 5-97 estudantes

5 Divisões Científicas Funcionamento de Ecossistemas Tropicais DVECO Produtividade Agroindustrial e Alimentos DVPROD Desenvolvimento de Métodos e Técnicas Analíticas e Nucleares - DVTEC

6 Aplicações de Energia Nuclear I. Uso de traçadores radioativos e estáveis na Agricultura e no Ambiente II. Fontes radioativas seladas na Agricultura e no Ambiente III.Uso de radiação na indução de mutação e conservação e qualidade de alimentos

7 Uso de traçadores radioativos e estáveis na Agricultura e no Ambiente

8 Traçadores Radioativos Artificiais 3 H, 14 C, 32 P, 33 P, 35 S, 45 Ca, 54 Mn, 59 Fe, 57 Co, 60 Co, 65 Zn 75 Se, 86 Rb, 109 Cd, 125 I, 131 I, 203 Hg 4 sistemas de cintilação líquida (cintilação líquida e efeito Cerenkov) β 1 espectrômetro multicanal cintilador sólido NaI(Tl) - γ 1 espectrômetro multicanal alta resolução HPGe - γ

9 Traçadores Radioativos Artificiais ESTUDOS EM: Nutrição vegetal Nutrição animal Fertilidade de solo Biogeoquímica do solo Microbiologia de solo Química analítica Bioquímica Biologia celular e molecular Agrotoxicologia Radioentomologia

10 Traçadores Radioativos Naturais antropogênico - Fallout 137 Cs - Avaliação de erosão do solo e sedimentação 4 espectrômetros multicanais alta resolução HPGe - γ

11 Traçadores Radioativos Naturais 14 C - datação de matéria orgânica 2 sistemas de cintilação líquida de baixo background 1 linha de síntese de benzeno

12 Espectrometria de raios gama Segurança alimentar: contaminação radioativa e alimentos orgânicos radioatividade ambiental natural 2 espectrômetros multicanais de raios gama, detector HPGe

13 Isótopos Estáveis Naturais Espectrometria de massa Ciclo da água 1 H/ 2 H, 16 O/ 18 O Ciclo do carbono 12 C/ 13 C Ciclo do nitrogênio 14 N/ 15 N 4 espectrômetros de massa

14 Enriquecimento de Isótopos Estáveis 15 N, 34 S, 10 B Linhas de troca iônica 1 espectrômetro óptico ( 15 N/ 14 N)

15 Fontes radioativas seladas na Agricultura e no Ambiente

16 Fontes Radioativas Seladas Emissoras de raios gama Atenuação de raios gama densimetria de madeira umidade de solo 1 densitômetro dual de raios gama 241 Am e 137 Cs 100 milicurie 1 sistema de tomografia de raio gama 241 Am e 137 Cs 100 milicurie

17 Fontes Radioativas Seladas Emissoras de nêutron Moderação de nêutrons balanço hídrico em solos 2 sondas portáteis de nêutrons 241 Am/Be 10 milicuries

18 Fluorescência de raios X Poluição ambiental (particulados suspensos; água, solo; sedimentos; resíduos agroindustriais, etc), nutrição vegetal e animal EDXRF: excitação radioisotópica ( 55 Fe, 109 Cd, 238 Pu, 241 Am) milicuries EDXRF: excitação de tubo de raio X (Fe, Mo, W) 2 kw TXRF: excitação de tubo de raio X com reflexão total 2 SEM/EDS (campus) EDXRF e TXRF (radiação síncrotron - LNLS) 3 Si(Li) espectromêtros multicanais de raios X 2 microscópios de varredura (SEM) com fluorescência de raios X por energia dispersiva (EDS: campus)

19 Espectrometria de raios gama Ativação Neutrônica (reator: IPEN) 3 espectrômetros multicanais HPGe de alta resolução para raios gama 1 espectrômetro multicanal HPGe de raios gama, com supressão Compton

20 Irradiador de raios gama ( 60 Co) Conservação de alimentos Sterile Male Insect (SIT) - Esterilização de insetos machos 1 irradiador Gamma-beam 580 curies 1 irradiator semi-comercial 100 kilocuries (em projeto)

21 Irradiação de Alimentos Esterilização Inibição de Brotamento Pasteurização a Frio Retardo de Maturação

22 Irradiador de raios gama ( 60 Co) Indução de mutação de plantas Esterilização de insetos machos (SIT) 1 Gamma-cell 1300 curies

23 Original Mutantes de Laranja Original Mutante Precoce Mutante Sem Sementes

24 Crisântemo Controle Mutante

25 Perspectivas de Aplicações na Agricultura e Ambiente

26 Centro de Energia Nuclear na Agricultura 1º momento foco principal na agricultura aumento de rendimento de culturas e conservação de recursos (solo, água) Indução de mutação; SIT; traçadores artificiais ou estáveis em nutrição animal e vegetal; erosão; técnicas analíticas; irradiação de alimentos;... Agricultura

27 Centro de Energia Nuclear na Agricultura Mais recente/ foco no Ambiente Sustentabilidade e segurança alimentar Ciclos da H 2 O, N, C -> uso eficiente de H 2 O (WUE), NUE, balanço de CO 2 (GEE); contaminações ambientais (metais pesados, agroquímicos,..);... Ambiente Agricultura

28 Centro de Energia Nuclear na Agricultura Mais recente/ foco no Ambiente Sustentabilidade e segurança alimentar Ciclos da H 2 O, N, C -> uso eficiente de H 2 O (WUE), NUE, balanço de CO 2 (GEE); contaminações ambientais (metais pesados, agroquímicos,..);... Ambiente Agricultura Segurança alimentar

29 Tendências Técnicas alternativas e/ou aumento da sensibilidade Espectrometrias; transgenia x mutação Uso de outros traçadores (ex. fluorescentes), incluindo isótopos estáveis Abordagem Hipotética x Metodológica Redução nos ganhos incrementais resolução dos grandes problemas (?) Dificuldades inerentes aos métodos Importação, segurança, 9/11,..

30 Perspectivas PORÉM, TECNOLOGIAS AINDA COM USO ESPECÍFICO E ÚNICO! POTENCIAL DE NOVAS APLICAÇÕES Ambiental, forense, comercial,... Necessita de formação específica!

31 Perspectivas Conjuntura favorável a energia nuclear Retomada do interesse pela tecnologia Pressão por informações ambientais oportunidades para aplicação uso de isotopia aplicada

32 Core Competency Perspectivas Competência central do CENA Uma geração de cientistas aposentando, e... Necessidade de formação de pessoal!

33 Obrigado!

Espectrometria de fluorescência de raios X

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