POLUIÇÃO AMBIENTAL: Poluição Radioativa ou Nuclear
Bruno Paiva da Silva1; Danila Guimarães de Carvalho2; Matheus Gonçalves de Oliveira3; Sabrina Julia Silva4
Universidade Federal da Bahia - Instituto Multidisciplinar em Saúde - Campus Anísio Teixeira
Poluição Ambiental: Profª Elenir Souza Santos Rocha
RADIAÇÃO
A radiação é caracterizada como ondas eletromagnéticas ou partículas que são capazes de se propagar em determinadas velocidades. Essas ondas e partículas apresentam energia, carga elétrica e magnética, sendo bastante presentes no cotidiano da sociedade. As ondas radioativas estão presentes na luz proveniente da eletricidade, microondas, ondas de rádio, radar, laser, raios X, enquanto as partículas radioativas normalmente são provenientes de elementos radioativos de forma mais isolada (Fiocruz, 2011).
A tendência dos isótopos dos núcleos atômicos é atingir a estabilidade. Se um isótopo estiver numa configuração instável, ele irá emitir radiação para atingir um estado estável em um processo de decaimento radioativo. Este decaimento pode resultar em radiação do tipo ionizante, a qual tem energia suficiente para remover elétrons de outros elementos químicos, resultando em um processo de ionização. A radiação ionizante é um grande fator de preocupação no âmbito da saúde e da ecologia, uma vez que ela é capaz de causar graves danos biológicos e ambientais. Os elementos radioativos são capazes de emitir radiação ionizante (Fiocruz, 2011).
A radiação ionizante pode ser dividida em 3 tipos: Alfa, Beta e Gama. A radiação do tipo Alfa libera partículas Alfa de grande massa com 2 prótons e 2 nêutrons, apresentando cerca de 5% da velocidade da luz e com baixa capacidade de dano tecidual por menor poder de penetração. A radiação do tipo Beta libera elétrons de um núcleo atômico instável, apresentando cerca de 95% da velocidade da luz e com média capacidade de dano pela maior grau de penetração de elétrons. A radiação do tipo gama libera ondas eletromagnéticas no processo de decaimento, apresentando velocidade semelhante à da luz e altíssima capacidade de dano com um poder de penetração altíssimo capaz de atravessar diversos sólidos (Fiocruz, 2011).
RESÍDUOS RADIOATIVOS
Resíduos radioativos é todo e qualquer material que seja intrinsecamente radioativo ou que tenha sido contaminado por radioatividade e que seja considerado sem uso posterior.
As indústrias que produzem resíduos radioativos incluem energia nuclear, medicina nuclear, pesquisa nuclear, mineração de carvão e terras raras, fabricação, construção e reprocessamento de armas nucleares (Zhang, Gu, & Liu, 2019 ).
Durante as últimas décadas, a energia nuclear tem sido amplamente utilizada para a produção de eletricidade. Com base na situação atual, não haverá redução significativa no uso de urânio nos próximos anos, o que implica uma tendência crescente de produção de resíduos radioativos (Ma, Gamage, Rathnaweera, & Kong, 2019 ).
Para tanto, O artigo "Radioactive waste: A review," publicado na revista "Water Environmental Research," oferece uma revisão abrangente de estudos relacionados a resíduos radioativos em todo o mundo realizados em 2019.
O artigo aborda estudos relacionados à avaliações de segurança, desativação e descontaminação de instalações nucleares, incluindo usinas nucleares e instalações de fusão nuclear.
Em seguida, cita a descontaminação de águas residuais radioativas onde destaca o tratamento e a descontaminação de águas residuais radioativas. Assim como, o gerenciamento de resíduos de baixo e alto nível inserindo soluções de gerenciamento para a disposição final de resíduos radioativos de baixo e alto nível (LLRW e HLRW).
Logo após, discute opções para o armazenamento temporário e a disposição final de combustível nuclear usado (SF).
O artigo também trata do gerenciamento de resíduos tritiados, com ênfase nos impactos ambientais devido à mobilidade de radionuclídeos no ecossistema, água e solo.
Além disso, o artigo menciona que existe uma tendência atual em buscar soluções seguras e amigáveis ao meio ambiente para o gerenciamento de resíduos radioativos. O avanço significativo na disposição geológica de resíduos radioativos nas últimas duas décadas é destacado como um desenvolvimento positivo na área.
Em suma, o artigo fornece uma visão abrangente das pesquisas e desenvolvimentos relacionados a resíduos radioativos e destaca a importância de garantir a segurança pública e a proteção do meio ambiente na gestão desses materiais.
IMPACTOS
A poluição radioativa pode apresentar sequelas graves ao meio ambiente a saúde humana, sendo normalmente proveniente de acidentes, falhas de gestão e descuido humano. A Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) criou a Escala Internacional de Eventos Nucleares (INES) com o objetivo de promover a troca eficiente de informações cruciais sobre segurança em casos de acidentes nucleares, bem como aumentar a conscientização do público e da mídia sobre sua relevância na segurança. Esta escala estabeleceu uma série de critérios e indicadores para garantir que haja uma comunicação consistente sobre incidentes nucleares entre várias autoridades governamentais. Ela é composta por sete níveis distintos, classificando os mesmo pelo grau de impacto que um acidente pode apresentar. Acidentes como o da Usina Nuclear de Chernobyl e o acidente Nuclear de Fukushima, são classificados na escala máxima de 7.
Um dos exemplos da gravidade dos resíduos atômicos foi o acidente nuclear de Chernobyl, que ocorreu em 25 de abril de 1986, na Ucrânia, com uma explosão de um reator próximo à cidade de Pripyat. Produtos de fissão nuclear como o Césio-137, Estrôncio-90 e Plutônio-239 foram liberados a mais de 200 mil Km quadrados ao redor da área da explosão. Entretanto, o ambiente de Chernobyl se tornou uma ferramenta de análise para impactos biológicos da radiação, uma vez que apresenta repercussões ecológicas e um tempo considerável desde o seu acontecimento (Mousseau e Møller, 2011).
A radiação é um fator de mutação no material genético dos seres vivos, proporcionando um alto grau de mutação de incidência aumentada de câncer em humanos e outros animais. Alguns estudos demonstraram que as Andorinhas de Celeiro sofreram alta taxa de mutações no ambiente de Chernobyl, sendo uma espécie de alta mobilidade e de biologia consideravelmente conhecida para estudo. Foram feitas análises de distinções morfológicas, mutações hereditárias e padrões alimentares das aves de Chernobyl, sendo encontrados principalmente mutações morfológicas em bicos, membros, estruturas faciais e penas (Mousseau e Møller, 2011).
Por outro lado o Acidente Nuclear de Fukushima ocorreu quando terremotos na magnitude 8.9 na escala Richter ocasionaram em tsunamis que danificaram instalações da Usina Nuclear de Fukushima, possibilitando o vazamento de vários elementos radioativos como gasosos voláteis como Césio-137 e Iodo-131, emissores de curta duração como Iodo-133, e Bário-140 e emissores de longa duração como plutônio , Iodo-129 e Estrôncio-89. Uma vez que o desastre japonês apresentou um grande grau de alastramento da poluição ambiental, ele foi alvo de diversos estudos sobre as consequências dos seus eventos (Hirose et al, 2016).
Um dos impactos mensurados foi o atmosférico, onde foi realizada uma análise atmosférica da liberação de elementos radioativos após o acidente no Japão e por todo o mundo. As análises detectaram picos de atividade de decaimento, com picos de Césio-137 na região de Kanto e no centro de Fukushima, com oscilações mais presentes em outras províncias. As detecções de elementos radioativos permaneceram ao longo de vários continentes, mesmo que com valores de referência bem inferiores. As massas de gás radioativa foram previstas com modelos matemáticos e computacionais de dispersão radioativa com simulações virtuais, possibilitando uma mensuração de resultados não detectados, indicando impactos preocupantes em relação à área de poluição (Povinec et al, 2013).
Outras análises realizadas foram as de monitoramento da deposição de elementos radioativos no solo ao longo da extensão do território japonês. O mapeamento da área contaminada com radioatividade foi realizado com base em medições de radioatividade obtidas em amostras de solo em grande escala na província de Fukushima e monitoramento aéreo utilizando detectores colocados em um helicóptero. Com grandes extensões de solo e relevo sendo afetadas ao longo da região de Fukushima. Essa análise foi afetada por chuva, topografia, intemperismo e limitação de áreas altamente contaminadas (Sanada et al., 2014).
Um impacto de altíssima relevância foi o impacto oceânico ocasionado por esse acidente, uma vez que a localidade da usina japonesa propiciou altos índices de contaminação de água. Foram realizadas análises de amostras de água e organismos nativos de águas japonesas para avaliação da dispersão de elementos radioativos e bioacumulação desses mesmos elementos. Infelizmente a limitação amostral, problemas com sedimentação e alterações por correntes marítimas limitaram as análises em questão. Modelos de predição consideram incidentes passados (bombas nucleares e descarte indevido de material radioativo) para avaliação da dispersão oceânica de substâncias radioativas. As análises demonstraram deslocamento de várias massas de água contaminadas ao longo do Oceano Pacifico, com os modelos de predição determinando dispersão de elementos radioativos por correntes marítimas e contaminação em escala intercontinental (Inomata 2014).
DETECTORES
Câmara De Ionização
Os detectores gasosos, quando expostos à radiação, geram pares de íons que podem ser detectados por um dispositivo conhecido como eletrômetro. Esses detectores podem pertencer a categorias como câmara de ionização, contador proporcional ou Geiger-Mueller.
Em grande parte das câmaras de ionização usadas para monitorar radiações, o ar ou outros gases são contidos em um compartimento selado. A sensibilidade destes detectores é influenciada pelo volume e pressão dos gases presentes, bem como pelos componentes eletrônicos de leitura correspondentes. As câmaras de ionização ativas fornecem leituras imediatas em um ambiente de radiação, convertendo diretamente a corrente de ionização em um circuito externo conectado à câmara. Os pares de íons gerados no interior da câmara de ionização variam conforme a energia dos raios-X.
Detector Proporcional
Os detectores proporcionais são capazes de identificar diversas formas de radiação e, quando as condições são apropriadas, de quantificar a quantidade de radiação. Após os raios-X interagirem com o gás dentro de um recipiente, os íons resultantes são acelerados e, por sua vez, ionizam outras moléculas de gás que não estavam ionizadas previamente. Esse processo resulta em uma multiplicação do número de íons por um fator constante (C), o que gera um pulso cuja amplitude está diretamente relacionada à energia dos raios-X.
Detectores de Cintilação
Cintiladores são substâncias que emitem luz quando são expostas à radiação. Eles podem ser encontrados em formas sólidas ou líquidas. Por exemplo, os cristais cintiladores feitos de iodeto de sódio (NaI) são comumente empregados em equipamentos de medicina nuclear para detectar radiações gama. Por outro lado, cintiladores líquidos são utilizados na detecção de emissores de radiação beta de baixa energia.
Semicondutores
Um detector de semicondutores é um dispositivo usado para medir o efeito de partículas ou fótons carregados que incidem sobre um material semicondutor, como silício ou germânio. Os semicondutores, que podem ser tanto materiais inorgânicos quanto orgânicos, possuem a capacidade de regular sua condutividade com base em fatores como sua estrutura química, temperatura, iluminação e a presença de impurezas. Esses materiais são chamados de semicondutores porque sua condutividade elétrica está situada entre metais, como cobre e ouro, e isolantes, como vidro.
Dosímetros
O dosímetro é como é considerado qualquer dispositivo utilizado para medir o nível da exposição de um ambiente ou pessoa à radiação e produtos químicos específicos. Os principais dosímetros são:
Dosímetro Termoluminescente (TLD)
Os dosímetros termoluminescentes, muitas vezes abreviados como TLDs, são dispositivos de medição que se aproveitam da capacidade de certos materiais de emissão de luz quando são expostos à radiação. A quantidade de luz emitida está diretamente relacionada à quantidade de radiação à qual o dosímetro foi exposto.
Filmes Radiográficos ou dosimétricos
Os filmes radiográficos são compostos, principalmente, por material rádio fotossensível, semelhante ao utilizado em radiografias dentárias. As placas atuam como barreiras para a radiação. Todos esses componentes são armazenados dentro de uma estrutura de PVC.
GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS RADIOATIVOS
O gerenciamento de resíduos radioativos é o conjunto de ações e procedimentos que visam controlar, armazenar, transportar e dispor de forma segura os materiais que contenham substâncias radioativas, a fim de minimizar os riscos à saúde humana e ao meio ambiente. É necessário manter e gerenciar o descarte de resíduos radioativos, tratando-os com métodos físicos, químicos e biológicos (Natarajan et al., 2020). Os métodos químicos envolvem:
Precipitação Química: Este método envolve a adição de reagentes químicos a soluções contendo resíduos radioativos para precipitar os radionuclídeos na forma de sólidos. Esses sólidos podem então ser separados e armazenados adequadamente
Oxidação Úmida/Troca Iônica: A troca iônica é frequentemente usada para separar íons radioativos de íons não radioativos. Resinas de troca iônica específicas são usadas para absorver os radionuclídeos, que podem ser posteriormente eluídos e isolados
Digestão Ácida: Neste método, os resíduos radioativos são decompostos por ácido forte em misturas como ácido nítrico e ácido fosfórico. Os tratamentos são realizados em alta temperatura e pressão atmosférica adequada, o que leva à quebra das ligações dos componentes do resíduo. Os produtos de degradação consistem em líquidos inorgânicos e gases como O2, CO2, etc. Os métodos físicos também são utilizados no gerenciamento de resíduos radioativos e envolvem:
Incineração: Este processo de tratamento de resíduos envolve a combustão de resíduos radioativos sólidos a alta temperatura, liberando CO2º, H2ºO, S e ácido clorídrico como subproduto. Este método requer sistemas de filtragem de gás para controlar as descargas radioativas
Destilação: O método de tratamento de resíduos envolve a redução do volume de rejeitos radioativos em sólidos. Trata-se de uma técnica de pré-tratamento de incineração. A desvantagem deste método é que ele requer alta energia e saída lenta
Evaporação: É um tipo de operação unitária que envolve a remoção de sais, metais pesados e outros resíduos perigosos, como os rejeitos radioativos, presentes nos efluentes. Ajuda na redução do volume de resíduos radioativos e outros materiais tóxicos dos resíduos de nível baixo e intermediário.
Dumping: Os resíduos radioativos sólidos ou mistos são despejados no subsolo ou nas profundezas do oceano. Antes de serem despejados no oceano, os rejeitos radioativos são tratados, em ordem cronológica, por incineração, evaporação e compactação para evitar contaminação. A maior parte dos rejeitos radioativos produzidos até agora era armazenada por despejo.
Natarajan et al. (2020)
De acordo com Natarajan e colaboradores (2020) os principais métodos da literatura são de alto custo e de difícil manutenção quando comparados com a biorremediação e a remediação de plantas. O uso de microorganismos e plantas apresentam-se mais econômicos, viáveis e ecologicamente corretos. Embora os métodos biológicos não sejam amplamente utilizados no gerenciamento de resíduos radioativos, a pesquisa tem explorado a possibilidade de aplicar tecnologias biológicas para tratar e lidar com esses resíduos de forma mais segura e eficaz. Alguns métodos biológicos promissores incluem:
Biodegradação: Utilização de microrganismos para decompor resíduos radioativos.
Biorremediação: A biorremediação é um processo que utiliza organismos vivos, como bactérias, fungos ou plantas, para degradar ou imobilizar resíduos radioativos. Bactérias específicas, conhecidas como bacteriófagos, podem ser geneticamente modificadas para se ligar a radionuclídeos e ajudar na sua remoção. A atividade metabólica do microrganismo auxilia na remoção e conversão de composto radioativo para forma menos radioativa/não radioativa. O sucesso da remediação microbiana depende das propriedades físicas, químicas e biológicas do microorganismo. Este método consiste em processos de oxidação, redução, dissolução, precipitação, sorção e lixiviação que estão influenciando grandemente na redução da toxicidade dos rejeitos radioativos
Fitorremediação: A fitorremediação envolve o uso de plantas, muitas vezes chamadas de "plantas hiperacumuladoras", para extrair radionuclídeos do solo ou da água. Essas plantas absorvem os elementos radioativos, que podem ser posteriormente colhidos e acondicionados de forma segura.
Estudos de campo de novas técnicas de biorremediação mostram que ela é econômica e ecologicamente correta. Eles foram reservados para fins de pesquisa de longo prazo, o que oferece potencial para fins significativos. O microrganismo utilizado deve ter a capacidade de controlar a solubilidade dos radionuclídeos diretamente ou através de transformações indiretas através de vários mecanismos. Nas últimas duas décadas, a remediação ambiental baseada em plantas tem sido amplamente discutida como uma tecnologia de limpeza ambiental e é uma área de intenso tópico de pesquisa científica. Existem plantas que podem absorver altos níveis de contaminantes com suas raízes. Em geral, as plantas estão envolvidas na captação, translocação, sequestro e degradação de poluentes.
REFERÊNCIAS
Detailed deposition density maps constructed by large-scale soil sampling for gamma-ray emitting radioactive nuclides from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident. Journal of Environmental Radioactivity, v. 139, p. 308–319, 1 jan. 2015.
FIOCRUZ. Radiação. [S. l.], 2011. Disponível em: https://www.fiocruz.br/biosseguranca/Bis/lab_virtual/radiacao.html. Acesso em: 18 set. 2023.
HIROSE, K. Fukushima Daiichi Nuclear Plant accident: Atmospheric and oceanic impacts over the five years. Journal of Environmental Radioactivity, v. 157, p. 113–130, jun. 2016.
IAEA. International Nuclear and Radiological Event Scale (INES). [S. l.], 2012. Disponível em: https://www.iaea.org/resources/databases/international-nuclear-and-radiological-event-scale. Acesso em: 16 set. 2023.
INOMATA, Y. et al. Distribution of radionuclides in surface seawater obtained by an aerial radiological survey. Journal of Nuclear Science and Technology, v. 51, n. 9, p. 1059–1063, 6 maio 2014.
MOUSSEAU, T. A.; MØLLER, A. P. Landscape portrait: A look at the impacts of radioactive contaminants on Chernobyl’s wildlife. Bulletin of the Atomic Scientists, v. 67, n. 2, p. 38–46, jan. 2011.
POVINEC, P. P.; HIROSE, K.; AOYAMA, M. Fukushima Accident: Radioactivity Impact on the Environment. [s.l.] Newnes, 2013.
TAKEMURA, T. et al. A Numerical Simulation of Global Transport of Atmospheric Particles Emitted from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. SOLA, v. 7, p. 101–104, 2011.