Ensalada con rayos
Una manera de desinfectar y conservar que llegó para quedarse.
gamma
Gabriela Frías Villegas y David Venegas Uno de los visitantes más insólitos del
Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la UNAM ha sido el famoso violinista
ruso Boris Dinerchtein. Los institutos de investigación cientíï¬ca no son
precisamente los lugares más frecuentados por los violinistas, sin embargo,
pueden ser el mejor lugar para un violín en apuros. Dinerchtein acudió al ICN porque estaba consternado. Una plaga de termitas estaba devorando su querido violín, obra
artesanal única. El valioso instrumento, de 300 años de antigüedad, no
podía someterse a ningún tratamiento químico, pues se podrían dañar las maderas
de pino y arce con que está construido, o bien su delicado barniz. Cualquier
deterioro sería irreparable y el sonido característico del violín se
perdería para siempre. El violinista le expuso su problema a Epifanio Cruz,
jefe de la Unidad de Irradiación y Seguridad Radiológica del ICN, que tiene a
su cargo el irradiador Gammabeam 651, una máquina que podría salvar el
instrumento musical. La solución que propuso Cruz fue irradiar el violín con
rayos gamma, un tipo de radiación electromagnética
parecido a la luz, pero de muy alta energía. Para eso, Cruz calculó la
dosis y el tiempo de irradiación adecuado para el instrumento. Una vez que evaluó los riesgos, el cientíï¬co metió el instrumento
en la cámara de irradiación por espacio de media hora. Para sorpresa del
violinista, el procedimiento liberó al violín de la plaga sindañarlo en lo más
mínimo. Unos días después, Epifanio recibió como regalo de agradecimiento dos
boletos para asistir al concierto en el que Boris Dinerchtein, acompañado por
la Orquesta Sinfónica Nacional, tocó hermosas obras musicales con el violín
irradiado.
Dosis controladas
La irradiación no solamente sirve para erradicar plagas. Tiene muchas otras aplicaciones en la vida cotidiana. Una de las más importantes es la irradiación de
scómoves?
Foto: Gabriela Frías
Alimentos, cosméticos y material quirúrgico, entre otros, se someten a
cantidades controladas de radiación para eliminar microorganismos, plagas o
gérmenes.
varios tipos de productos para esterilizarlos y para
prolongar su vida útil. Todos los días, miles de toneladas de diversos
artículos entran en las cámaras de irradiación de todo el mundo: alimentos,
cosméticos, material quirúrgico y muchas otras cosas que deben estar libres de
microbios y en buen estado para su consumo o su utilización, se someten a
cantidades controladas de radiación, suficiente para eliminar cualquier
microorganismo o plaga y para detener el proceso de descomposición sin dañar el
producto ni a los consumidores. Dados los problemas asociados al uso de la energía nuclear, a mucha gente le resulta difícil
aceptar que la irradiación sea un procedimiento seguro. Pero antes de salir a
las calles a protestar contra los productos
irradiados, evaluemos esta tecnología y veamos si aporta beneï¬cios a las
industrias, a los consumidores y al ambiente.
Después del susto atómico
En 1945,tras la explosión de las bombas atómicas en Hiroshima y Nagasaki, a ï¬nales
de la Segunda Guerra Mundial, hubo un repudio generalizado a todo lo que sonara
a radiación. Sin embargo, los cientíï¬cos ya tenían la mira puesta en
aplicaciones benéï¬cas de la energía nuclear, y en la década de los años 50 se
construyeron las primeras máquinas de irradiación. Al
principio sólo se utilizaban en
laboratorios especializados, pero a medida que avanzaron las investigaciones,
se fue revelando el verdadero potencial de la irradiación a nivel industrial.
Los primeros países que utilizaron los irradiadores en la
industria alimentaria fueron Rusia, Francia y Estados Unidos, en la década de
1950. Durante las dos décadas siguientes surgieron las
primeras compañías dedicadas a diseñar y comercializar irradiadores. Durante el decenio de 1960, México se inició en esta tecnología
cuando el Laboratorio Nuclear de la UNAM (hoy ICN) adquirió el irradiador de
rayos gamma Gammacell 200. Luego, en 1986, la
institución adquirió el irradiador semiindustrial Gammabeam 651, que se utiliza
hoy en día. Hay otros irradiadores en México: en el Instituto Nacional
de Investigaciones Nucleares, cerca de Toluca, así como en Tepeji del Río, en el estado de Hidalgo,
y en Matehuala, San Luis Potosí. Sin embargo, el irradiador
que se encuentra en la UNAM es el único que tiene la capacidad de variar con
exactitud la cantidad de radiación a la que se exponen los productos, por lo
que es de gran utilidad no sólo para la industria, sino también para la
investigación.
Bajo lacámara de irradiación del
instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM hay un tanque de agua que funciona como una barrera que impide el paso de la radiación. En el fondo de este tanque se encuentran 18 barras radiactivas de
cobalto-60, que brillan con un color azul intenso.
En el interior de un irradiador
El irradiador del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM consiste en un
cuarto, llamado cámara de irradiación, con paredes blindadas de más de un metro
de espesor. Bajo la cámara hay un tanque de agua de siete metros de profundidad
que funciona como barrera que impide el paso de la radiación.
En el fondo de este tanque se encuentran 18 barras
radiactivas de cobalto-60. Si uno se asoma a la alberca, las puede ver brillar
con un color azul intenso (que proviene del paso de la radiación
por el agua y no de las propias barras). Dicho material no se encuentra en la
naturaleza, de modo que es necesario obtenerlo a partir de cobalto común y
corriente, el cual se somete a un proceso llamado enriquecimiento, que consiste
en bombardearlo con neutrones para volverlo radiactivo. Los átomos de los
elementos químicos (como
el cobalto) están compuestos de un núcleo formado de protones y neutrones, y
electrones que giran a su alrededor. En los reactores
nucleares, los átomos chocan continuamente, lo que hace que los núcleos emitan
neutrones. Estos neutrones quedan libres en el
reactor. Cuando los neutrones scómoves? 31
Foto: Gabriela Frías
libres se alojan en los núcleos de otros átomos, se crean formas inestables de
los elementosquímicos, llamadas isótopos. Los isótopos
radiactivos tienden a regresar a su estabilidad original. Para eso, se
deshacen de los neutrones que adquirieron en el reactor nuclear, produciendo de
paso oleadas de rayos gamma. Este proceso se llama
decaimiento, y puede prolongarse por años y hasta milenios. Los rayos
gamma son partículas de luz muy energéticas que pueden
atravesar casi cualquier objeto, por muy sólido que parezca, viajando a través
de los espacios que hay entre los átomos. Cuando llegan a chocar con uno de
ellos, lo pueden partir.
Matabichos súper eficaz
Pero, spara qué sirve este proceso? Veamos un ejemplo. A menudo los cultivos se riegan con agua que
proviene del
drenaje. Esta agua contiene una gran cantidad de desechos fecales y otros
contaminantes que sirven de alimento para distintas bacterias, por ejemplo, la
salmonela, y para otros microorganismos como las amebas. Debido a que las
plantas utilizan esta agua para su desarrollo, los contaminantes se pueden
quedar tanto en la superï¬cie como en el interior de las frutas y
verduras que consumimos. Imagínate que te dispones a
comer una rica ensalada de lechuga verde con champiñones, rebanadas de manzana
roja y unas jugosas uvas, todo aderezado con orégano y mostaza. Estás completamente seguro de que lavaste y desinfectaste las
frutas y las verduras por fuera, así que no temes enfermarte. Lo que no
sabes es que dentro de la estructura de los vegetales pueden medrar una gran
cantidad de amebas (también llamadas amibas) que llegaron ahí durante el crecimiento, lacosecha o el almacenamiento de los
productos. Sin saberlo tú, quizá estás a punto de comerte un
coctel de parásitos que podrían causarte enfermedades. Esto
se podría prevenir irradiando las frutas, las verduras y otros alimentos.
Los rayos gamma causan daños letales a los microorganismos porque rompen las
estructuras de las proteínas y el ADN, como si les hubieran disparado 32
scómoves?
con una escopeta. Si la radiación es muy intensa, o la
exposición muy prolongada, es como si la escopeta le disparara
muchas más veces a la célula. Los mecanismos de reparación de
ésta no pueden revertir el daño a sus estructuras vitales, y la célula muere.
Las bacterias, los parásitos, los insectos y otros organismos
que se pueden desarrollar en los alimentos —por ejemplo, en las frutas, las
verduras, la carne y las especias—, son seres vivos compuestos de células, de
modo que son susceptibles a los efectos de la radiación. Cuando esto ocurre, los productos quedan esterilizados. La
alteración que sufren los alimentos es mínima. Las proteínas que se rompen ya
no forman parte de un organismo vivo. Los productos sólo
pierden alrededor de 10% de sus propiedades alimenticias, lo cual no es signiï¬cativo
si lo comparamos con el 50% que pierden cuando los cocinamos o los almacenamos
en el refrigerador.
Fotos: www.pachd.com
Refrigeración vs. irradiación
Las ventajas que ofrecen los irradiadores sobre otros métodos para preservar y
esterilizar alimentos se deben, entre otras cosas, a que los rayos gamma
transportan la energía necesaria para estosprocesos en una forma muy
concentrada, lo que reduce el desperdicio de energía. No se necesitan
instalaciones tan complejas como las de otras industrias
similares, y comparadas con ellas, los irradiadores requieren menos energía.
Después de la irradiación, los productos se pueden transportar a los centros
comerciales en vehículos no refrigerados sin peligro de que se echen a perder
antes de llegar. En cambio en los procesos como la
refrigeración se requieren grandes cámaras de enfriamiento, además de vehículos
refrigerados, que suponen un gasto muy grande de energía, de instalaciones y de
equipo. Por si fuera poco, los
refrigeradores viejos consumen grandes cantidades de energía eléctrica.
Generar esta energía contamina la atmósfera, además de que los gases CFC
(clorofluorocarbonados) que se usan en los refrigeradores afectan la capa de
ozono cuando escapan al aire. Los irradiadores producen sólo
residuos radiactivos que se reciclan para usarse en laboratorios.
Fuente de la juventud
Actualmente se utilizan varios procedimientos para prolongar la vida útil de
los vegetales. En la mayoría se emplean sustancias químicas.
Estas sustancias evitan la germinación en el caso de las
papas y las cebollas, o retardan la maduración en las frutas, pero al mismo
tiempo dejan residuos que son tóxicos e incluso pueden ser cancerígenos.
El proceso de irradiación tiene el mismo efecto que los procesos químicos, pero
sin residuos tóxicos ni alimentos radiactivos. Los
alimentos no pueden volverse radiactivos durante el
proceso de irradiación, puesningún irradiador industrial genera suï¬ciente
energía para eso. Epifanio Cruz ha hecho experimentos sobre
la duración de las frutas y las verduras irradiadas. Una
vez compró dos lechugas en el mismo lugar, irradió una y metió ambas en el
refrigerador. La lechuga sin irradiar duró aproximadamente una semana;
la irradiada seguía fresca al cabo de 40 días. La irradiación afecta moléculas
de los vegetales que tienen que ver con la maduración, haciéndola más lenta.
Por lo tanto, los productos vegetales irradiados tienen una vida útil más larga
que los que no pasan por este proceso.
Un mundo de aplicaciones
La irradiación también tiene muchas aplicaciones en la vida cotidiana. Una de ellas es la irradiación de productos de belleza. Los cosméticos y los productos de baño pueden contener hongos,
bacterias y parásitos. Piensa en un delineador
negro que ha viajado desde los rincones más remotos de Egipto para llegar a
nuestras manos. En el trayecto quizá cruzó el desierto a lomos de un camello que tenía hongos en la joroba. Tiempo después, y
a miles de kilómetros de distancia, una muchacha encuentra el delineador en una
tienda y piensa que es el maquillaje ideal para ir a una ï¬esta con su novio.
La chica se maquilla con su delineador nuevo, lleno de hongos africanos. Aunque
se va feliz a su ï¬esta, tres días después tiene una
fuerte infección en los ojos. Esto se puede evitar irradiando
el maquillaje. La irradiación tiene aplicaciones importantes en lugares
en que las medidas de higiene son prioritarias, como los hospitales.
Todos losdías, los centros de salud adquieren grandes
cantidades de materiales que tienen que estar perfectamente esterilizados para
no causar infecciones en los pacientes. Por ejemplo, se compran
cubrebocas, batas, gasa, guantes, instrumentos quirúrgicos
sondas y medicamentos. Uno de los métodos más eï¬caces para garantizar la
higiene de estos productos es la irradiación, pues ni
siquiera hace falta sacarlos de sus empaques para esterilizarlos. La ciencia se
ha beneï¬ciado de muchas maneras con la tecnología de la irradiación. Con el
irradiador del ICN se han hecho investigaciones acerca
de muy diversos temas. Por ejemplo, se ha descubierto que las semillas de arroz
irradiadas con una intensidad adecuada resisten más las sequías durante su crecimiento. Investigadores del
Instituto de Biotecnología de la UNAM están llevando a cabo experimentos sobre
venenos de alacranes, arañas y serpientes, irradiándolos para entender su
estructura y encontrar antídotos. Otra aplicación, que han
encontrado los investigadores del Instituto de Investigaciones en Materiales de
la UNAM, es irradiar distintos materiales para cambiar algunas de sus
propiedades y así desarrollar prótesis biocompatibles con el organismo humano. Las aplicaciones de esta tecnología alcanzan campos insospechados,
por ejemplo, la ecología. Actualmente se está
investigando la relación que existe entre el crecimiento de las plantas y la
presencia de organismos en el suelo tropical. El
experimento consiste en tomar dos tipos de muestras de suelo de la misma zona.
Una se irradia paraeliminar los organismos que pueda tener, y
se siembran plantas en ambas. La investigación sigue en curso, y los
resultados podrían ser muy interesantes.
Mas información
• Ramos Lara, María de la
Paz, Experiencia mexicana en aceleradores de partículas: investigación y
beneficios en la sociedad mexicana, Siglo XXI, México, 2004. • Cruz Zaragoza,
Epifanio, “Diversos usos de la fuente de rayos gamma en la UNAM” Educación
Química, Facultad de Química, Vol. 8, no. 1, enero-marzo de 1997, México. •
https://www.windows.ucar.edu/tour/ link=/physical_science/magnetism/
em_gamma_ray.sp.html
Solución para el espacio
Otra aplicación sorprendente de la irradiación es la que le dio la NASA en sus
programas espaciales. Los astronautas pasan temporadas cada
vez más largas en el espacio. Ahí nadie los puede
ayudar y no hay hospitales. Para
misiones que duran semanas, meses y en el futuro quizá años, los astronautas
deben llevar suficiente comida para sobrevivir hasta su regreso sin que los
alimentos se descompongan. Lo que en la Tierra es una infección intestinal sin
complicaciones, en una estación espacial puede ser grave. Por pasar largas
temporadas en un espacio tan reducido podría
contagiarse toda la tripulación. Por eso la NASA empezó a
irradiar la comida que se llevan los astronautas al espacio.
La comida irradiada no necesita congeladores ni
refrigeradores y dura mucho más que la comida sin irradiar. La primera vez que
se envió comida irradiada en una nave espacial fue en 1972, cuando los
astronautas de la misión Apolo 17 pudierondisfrutar un
rico jamón irradiado. En misiones posteriores los astronautas se han llevado al espacio diversos cortes de carne, pan, harina
y otros productos irradiados. También han llevado
frutas que forzosamente tienen que irradiarse para que se mantengan frescas
durante la misión. tNadie quiere tener un dolor de
estómago en su primera caminata espacial! Tanto en la Tierra como en el espacio,
la irradiación representa un avance en la tecnología de la esterilización y la
preservación de alimentos. Es un método seguro y eï¬caz
en muchos aspectos de nuestra vida. Por todo esto, podemos
asegurar que la esterilización por irradiación llegó para quedarse.
Los autores agradecen al Dr. Epifanio Cruz, jefe de la Unidad de Irradiación y
Seguridad Radiológica del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM, por
compartir con ellos su conocimiento y experiencia sobre los irradiadores en
México.
Gabriela Frías Villegas es matemática y maestra en losofía de
la ciencia. También es pasante de la carrera de Lengua
y Literatura Inglesas. Actualmente es coordinadora de difusión y
divulgación del Instituto de Ciencias Nucleares de la
UNAM. Es colaboradora frecuente de la revista sCómo ves?
Carlos David Venegas Suárez Peredo es pasante de biología por
la Facultad de Ciencias de la UNAM. Actualmente es becario de la
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, comisionado a la Unidad de
Difusión y Divulgación del Instituto de Ciencias Nucleares, donde es estudiante
asociado y colaborador de la sección de noticias.
scómoves?
