As pesquisas científicas desenvolvidas no final do século 19 e princípio do século 20 sobre a estrutura da matéria abriram novos horizontes na aplicação da energia nuclear. Apesar de ser conhecida pelo uso em guerras, a energia nuclear pode ser manuseada para distintas finalidades, podendo aumentar o bem estar e a qualidade de vida da humanidade.
As primeiras utilizações para fins pacíficos ocorreram imediatamente após a Segunda Guerra Mundial e os bombardeamentos nucleares de Hiroshima e Nagasaki, em 1945. Desde então, o uso das chamadas radiações ionizantes, obtidas a partir de radioisótopos ou de aceleradores de partículas, vêm sendo utilizadas em setores tão diversos como saúde, produção de alimentos ou pesquisa de petróleo em águas profundas.
A revista Arco conversou com especialistas e organizou uma lista com algumas das aplicações da energia nuclear. Confira:
1. Conservação de frutas
Nos anos 1950, Estados Unidos e Canadá desenvolveram técnicas de irradiação com cobalto 60 – um isótopo radioativo ou radioisótopo – em batatas e cebolas, possibilitando guardá-las por mais tempo em bom estado de conservação e aumentando o chamado tempo de vida útil na prateleira. “Este processo se tornou industrial e atualmente é utilizado no mundo todo, embora não esteja no nosso cotidiano”, pontua o mestre e doutor em Engenharia Nuclear pela University of California – Berkeley (UCB) e professor aposentado do Departamento de Física da UFSM, Odilon Antonio Marcuzzo do Canto.
Frutas frescas, grãos e vegetais podem ter durabilidade três vezes maior com a irradiação, já que o uso de energia nuclear aumenta o tempo de conservação dos alimentos, previne o brotamento e retarda a maturação, de acordo com as informações apresentadas pela Comissão Nacional de Energia Nuclear (Cnen) na ExpoT&C, mostra de ciência, tecnologia e inovação da 64ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC), em 2012.
2. Esterilização de materiais cirúrgicos
As radiações ionizantes, sejam de aceleradores de partículas ou de radioisótopos, são utilizadas na esterilização de seringas, agulhas, fios de sutura e outros materiais cirúrgicos. Segundo publicação da Cnen, seria praticamente impossível esterilizar estes materiais pelos métodos convencionais, que necessitam altas temperaturas e, com isso, poderiam deformar ou danificar os materiais.
3. Produção de alimentos
A energia nuclear é capaz de modificar a estrutura genética das plantas e, com isso, criar novos cultivares. Segundo o professor do Departamento de Fitotecnia do Centro de Ciências Rurais da UFSM, Vanderlei Both, pesquisas investigam mutações em frutas cítricas a partir de irradiações, com o objetivo de produzir cultivares sem sementes. “Uma vez fixada essa característica na fruta, essa pode ser propagada de forma convencional por meio de enxertia [técnica que consiste em implantar parte de uma planta viva em outra de igual ou diferente espécie para propagar determinadas variedades], mantendo as características – no caso, a ausência de sementes -, o que é desejável para o consumidor”, explica o professor. No entanto, a prática ainda não é aplicada comercialmente devido ao alto custo.
Outra aplicação na âmbito da produção de alimentos, conforme o engenheiro Odilon, é no desenvolvimento de cultivares mais tolerantes à seca e capazes de reagir melhor ao estresse hídrico. As pesquisas sobre esta utilização são da Agência Internacional de Energia Atômica (Aiea), realizadas em laboratório austríaco.
4. Análise de estruturas
As aplicações na indústria são inúmeras, como a análise de grandes estruturas, possível com a técnica de radiografia com nêutrons. Os nêutrons, obtidos através de interação de radioisótopos, penetram na matéria e dão uma radiografia da situação, mostrando como estão organizados os átomos. A técnica pode ser aplicada em grandes estruturas metálicas ou de concreto, como em edificações.
5. Criminologia
A ativação neutrônica (processo pelo qual a radiação de nêutrons induz radioatividade em materiais) também é muito utilizada em criminologia, para saber, por exemplo, se a vítima foi envenenada. “Um fio de cabelo da pessoa é retirado e passa pela técnica de radiação de nêutrons. Neste processo é possível detectar se lá dentro tem o veneno”, explica o professor Odilon Antonio Marcuzzo do Canto.
6. Exploração espacial
É possível desenvolver motores foguete utilizando tecnologia nuclear – são os chamados foguetes termonucleares. O professor do Departamento de Engenharia Mecânica e coordenador do curso de Engenharia Aeroespacial do Centro de Tecnologia da UFSM, André Luís da Silva, comenta que, no geral, os motores foguete funcionam com base no princípio da ação e reação: uma massa de fluido é expelida em alta velocidade para fora do motor, a qual, por sua vez, empurra o motor na outra direção.
Os motores foguete mais tradicionais são chamados de químicos, pois usam princípios químicos para acelerar o propelente (substância capaz de efetuar a propulsão de um corpo sólido, como um foguete ou um projétil). A reação química pode ser de combustão, a mais tradicional, ou hipergólica (quando compostos químicos entram em ignição espontaneamente e sem a presença de oxigênio).
Nos motores foguete químicos à combustão, conforme explica o professor, é necessário carregar o propelente e o combustível – ou seja, o material que será acelerado e aquele que provocará a reação de combustão. Por outro lado, em motores foguete termonucleares, uma reação nuclear libera grande quantidade de energia, a qual aquece o propelente e o acelera para fora do motor.
“Motores foguete termonucleares são bastante promissores do ponto de vista de eficiência, no entanto, envolvem o risco nuclear, pois acidentes podem causar sérias contaminações. Uma usina nuclear é perigosa, mas funciona em uma área controlada. Um foguete, por sua vez, em caso de pane, pode cair em áreas mais sensíveis”, explica o professor André.
Os norte americanos pesquisam na área de propulsão termonuclear desde a década de 1950, e inclusive alguns protótipos já foram testado. Além disso, existem conceitos de espaçonaves com propulsão nuclear, que ainda encontram-se em desenvolvimento.
7. Medicina Nuclear
Esta especialidade da medicina, conforme o professor do Departamento de Física do Centro de Ciências Naturais e Exatas da UFSM, José Antônio Trindade Borges da Costa, emprega materiais radioativos com finalidade diagnóstica e terapêutica. Na Medicina Nuclear, os isótopos radioativos são usados como traçadores de atividades metabólicas em exames como a cintilografia, que permite a visualização dos órgãos e auxilia no diagnóstico de doenças dos ossos, da tireoide, dos aparelhos respiratório e urinário.
Nesta técnica, o elemento é administrado no corpo e passa a emitir radiações do órgão onde têm preferência em ficar – o iodo, por exemplo, é absorvido pela glândula tireoide. Com a passagem do paciente pelo detector, é feito um mapeamento que identifica o nível de absorção do radioisótopo no corpo e, a partir disso, é realizado o diagnóstico.
Além disso, “o uso extensivo da radioatividade e de outras técnicas físicas na medicina tornou-se tão grande que gerou a necessidade da criação de novas especialidades, como a Física Médica, para dar suporte ao corpo médico naquilo que se refere à parte física das técnicas utilizadas”, comenta o professor José Antônio.
8. Produção de eletricidade
Os reatores de potência, por meio do processo de fissão dos átomos, produzem energia de fissão. O calor gerado produz vapor de água dentro do reator que, por sua vez, movimenta as turbinas gerando energia elétrica limpa e renovável. O elemento comumente utilizado nas usinas termonucleares é o urânio. No Brasil, a energia nuclear é responsável por 3% da matriz energética. O país possui a sexta maior reserva de urânio do mundo e é detentor do conhecimento completo do ciclo do combustível nuclear, desde a lavra, até o enriquecimento do urânio, a fabricação do combustível e a produção da energia.
9. Dessalinização da água
A dessalinização da água utilizando reatores nucleares já é aplicada em Israel, de acordo com o engenheiro nuclear Odilon Antonio Marcuzzo do Canto. Ele explica que quando o reator está conjugado a um sistema de dessalinização, o calor produzido vaporiza a água do mar, separando-a do sal. O vapor, em seguida, é condensado, e vira água limpa. Desta maneira, o processo serve tanto para o abastecimento hídrico quanto para a geração de eletricidade, possibilitando melhor aproveitamento dos recursos.
10. Controle de pragas
O controle de pragas acontece a partir da criação de machos estéreis por meio da irradiação nuclear, em laboratórios. “Quando ocorre a liberação dos machos-estéreis no campo, eles vão competir com os nativos e copular com as fêmeas, que dessa forma irão depositar ovos inférteis, ou seja: não irão se desenvolver as larvas indesejáveis nos frutos”, explica o professor do Departamento de Fitotecnia do Centro de Ciências Rurais da UFSM, Vanderlei Both.
Esta técnica é estudada em moscas das espécies Anastrepha fraterculus (mosca da fruta) e Ceratitis capitata (mosca do mediterrâneo), grandes pragas da fruticultura em todo o mundo, segundo o professor. Hoje, no Brasil, o controle de pragas é feito, principalmente, com inseticidas. Porém, o projeto Moscamed, no vale do São Francisco, região banhada pelo rio de mesmo nome, tem evitado o uso de toneladas do produto no controle de pragas na produção de frutas.
11. Acompanhamento de plantas e insetos
O uso de traçadores radioativos permite acompanhar o metabolismo das plantas, verificando o que elas precisam para crescer, o que é absorvido pelas raízes e pelas folhas, e onde um determinado elemento químico fica retido. Esta técnica também possibilita o estudo do comportamento de insetos. Ao ingerirem radioisótopos, os insetos passam a “emitir radiação” e podem ser acompanhados.
Reportagem: Andressa Motter
Edição: Tainara Liesenfeld, acadêmica de Jornalismo
Ilustrações: Pollyana Santoro
