OTRAS APLICACIONES DE LOS ISÓTOPOS
 

57. ¿Pueden las radiaciones nucleares aliviar los trabajos rutinarios del hombre?
Las radiaciones nucleares son entes reales del mundo físico, que pueden ser utilizados en beneficio del hombre para mejorar su calidad de vida. De hecho, las radiaciones nucleares emitidas por los átomos radiactivos, dada la facilidad con que pueden ser detectadas, permiten utilizar dichos átomos como trazadores radiactivos de los elementos químicos a los que pertenecen, lo que conduce a su empleo en la visualización de los caminos que siguen los elementos en los sistemas físicos, químicos y biológicos en la naturaleza.

Así pues, los trazadores radiactivos permiten desentrañar los mecanismos de funcionamiento o de transformación del mundo material, ahorrando la paciente tarea de laboratorio que tendría que realizarse mediante miles y miles de análisis para obtener un conocimiento semejante. Por ello, no resulta exagerado afirmar que, en los últimos cincuenta años, hemos más que duplicado el acervo de nuestros conocimientos actuales sobre el mundo físico, con la ayuda de los trazadores radiactivos, que son el gran paradigma de la investigación científica de los sistemas materiales.

Pero las aplicaciones de los átomos radiactivos no se limitan exclusivamente a esta ampliación de nuestra capacidad perceptiva con el auxilio de un detector; los átomos radiactivos, confinados herméticamente, se transforman en fuentes emisoras de radiaciones, cuya interacción con la materia nos aporta señales para medir propiedades de los objetos circundantes. Las radiaciones pueden atravesar los objetos opacos, sufriendo un debilitamiento en proporción a la materia que encuentran en su camino (figura 47); o pueden ser reflejadas, dándonos información sobre la densidad del medio donde rebotan; o pueden excitar la emisión de otras radiaciones, características de los elementos presentes.

Estos fenómenos de interacción son el fundamento de multitud de aparatos empleados en el control automático de procesos de fabricación de productos laminares (papel, plástico, chapas metálicas, etc.), de recubrimientos metálicos sobre sustratos plásticos o sobre otros metales (cincado, cromado, plateado, etc.), de interruptores de nivel en depósitos de líquidos, etc. Mediante estos aparatos de control, las radiaciones nucleares no sólo ahorran al hombre trabajos rutinarios de control "en diferido" de los procesos industriales, sino que permiten realizar el control "en tiempo real", con todas las ventajas que ello supone para la productividad, el ahorro de materias primas, o la calidad de los productos.

En resumen, las radiaciones nucleares -partículas alfa, beta, neutrones y fotones gamma- ofrecen un amplio repertorio de posibilidades interactivas con la materia, de las cuales se derivan múltiples aplicaciones, ya sea ayudándonos a detectar fenómenos imperceptibles, ya sea "midiendo" por transmisión, reflexión o fluorescencia las propiedades materiales que "ve" la fuente radiactiva.

 

58. ¿Pueden las radiaciones nucleares ser utilizadas en la restauración de objetos artísticos?
Las radiaciones nucleares (en especial, la radiación gamma) tienen dos propiedades características: por un lado, son ionizantes y forman radicales libres, lo que permite utilizarlas como catalizadores de polimeración cuando actúan sobre monómeros conteniendo dobles enlaces (como los compuestos etilénicos, vinílicos, etc.); por otro lado, las radiaciones ionizantes tienen, a altas dosis, efectos biocidas, esto es, inhiben la reproducción biológica y, como consecuencia, producen la muerte celular, de lo cual se deriva su uso como agentes esterilizantes.

En una obra de arte en estado de franco deterioro (trátese de una estatua de madera, un pergamino, etc.), nos encontramos con que lo primero que hay que hacer es esterilizarla, para erradicar insectos xilófagos, eliminar hongos, etc.; y, en segundo lugar, es necesario consolidarla, de modo que el medio ambiente (humedad, compuestos químicos contaminantes de la atmósfera, etc.) no sigan deteriorándola.

Pues bien, las propiedades anteriormente mencionadas permiten utilizar la radiación gamma para realizar ambas operaciones a la vez, la esterilización y la consolidación; para lo cual lo único que se requiere es haber impregnado la obra de arte, después de su limpieza, con una disolución monomérica que, por efecto de la radiación y se transformará in situ en una sustancia polimérica, la cual le dará consistencia y le protegerá de la posible acción nociva medioambiental.

En las figuras 55 y 56 se muestran varias tallas de madera en fase de irradiación y el detalle de una estatua consolidada por este procedimiento, como ejemplo de aplicación e las radiaciones nucleares para conservar el patrimonio artístico y cultural.

 

59. ¿Podrían las radiaciones nucleares contribuir a que desaparezca el hambre el mundo?
Las radiaciones nucleares, especialmente la radiación gamma, tienen una aplicación de gran alcance para la humanidad, que es la conservación de alimentos por Irradiación, en la que se saca partido a la propiedad esterilizante de las radiaciones (destrucción de microorganismos) y, también, al retardo enzimático de la maduración de frutas, inhibición de la germinación de semillas, etc.

La irradiación es un procedimiento más en el acondicionamiento de alimentos, que viene a sumarse al largo repertorio de los ya existentes -cocción, congelación, refrigeración, deshidratación, envasado al vacío, fermentación, salado, ahumado, adición de preservantes químicos, etc.,- cada uno de los cuales tiene su ámbito propio de aplicación, si bien nada impide que se emplee una combinación de ellos, como en nuestro caso la irradiación de alimentos congelados, desecados o envasados al vacío, etc., o la aplicación de los procedimientos culinarios normales a los alimentos irradiados; en algunos casos, por otro lado, las autoridades sanitarias están prohibiendo el uso de los preservantes químicos (bromuro de metilo, dibromoetileno, etc.) cuyo hueco está siendo ocupado (o puede serio en un futuro próximo) por la irradiación con fotones gamma del cobalto-60.

La irradiación de alimentos tiene actualmente dos vertientes principales de desarrollo; la reducción de las pérdidas de alimentos tras su recolección, y la mejora de la calidad sanitaria de los alimentos en general.

En cuanto a la reducción de pérdidas, pueden citarse los casos siguientes:

  • la Irradiación de fruta fresca, para eliminar insectos (mosca de la fruta, sobre todo), que causan verdaderos estragos en más de un centenar de variedades de frutas durante su almacenamiento, a la vez que se retrasa también el proceso de maduración, prolongando su vida comercial útil;
  • la destrucción de larvas en cereales, legumbres y semillas, que devoran, en su fase de gorgojo, grandes cantidades de las reservas almacenadas;
  • la inhibición de la brotación en bulbos y tubérculos (patata, cebolla, ajo, etc.), que detiene el proceso germinativo espontáneo de estos productos.
  • En los países del Tercer Mundo se estima que se pierden entre el treinta y el cincuenta por ciento de los alimentos recolectados.

    La otra vertiente tiende hacia el cumplimiento de especificaciones microbiológicas, cada vez más estrictas, en los alimentos, que muchas veces son portadores de cantidades inaceptables de gérmenes patógenos (salmonella, trichina, campyiobacter, etc.); también se aplica la irradiación a la higienización de especias (sobre todo, para la fabricación de embutidos), y en la preparación de dietas especiales para enfermos con escasas defensas inmunológicas. En cuestión de higiene alimentarla queda mucho camino por recorrer, incluso en los países más desarrollados, donde anualmente una de cada dos personas padece algún episodio infeccioso transmitido por vía alimentarla.

    Como se deduce de lo dicho, la conservación de alimentos por irradiación encierra un gran potencial para remediar el problema del hambre en el mundo, pero el nivel de desarrollo tecnológico y cultural del Tercer Mundo impide, hoy por hoy, beneficiarse de esta técnica, desarrollada por los países más avanzados, que son los que menos la necesitan.

     

    60. ¿Se induce radiactividad en la conservación de alimentos por irradiación?
    En el sector de la alimentación, algunas autoridades nacionales, algunos empresarios industriales y algunos consumidores asocian la irradiación de alimentos con la inducción de radiactividad en los mismos, con la pérdida de poder nutritivo, y con posibles riesgos a largo plazo producidos por el consumo continuado de estos productos; esto, sin contar con la fuerte oposición de determinados grupos seudoecologistas que creen que toda técnica relacionada con lo nuclear es intrínsecamente rechazable.

    Por lo tanto, la irradiación de alimentos cuenta, de entrada, con un ambiente muy desfavorable para su despliegue industrial, paso imprescindible para mejorar la calidad de la alimentación en general y el problema del hambre en el mundo, en particular. Esta singular situación ha motivado, desde hace años, el desarrollo de extensos planes de investigación sobre alimentos irradiados, coordinados por las Organizaciones de las Naciones Unidas -FAO, OMS, OIEA, y la Comisión del "Codex alimentarius"- en virtud de su doble misión, tanto de promover el desarrollo como de remediar los problemas más urgentes en las poblaciones más desfavorecidas (figura 65).

    El problema de la inducción de radiactividad hay que reconocer que tiene un remoto fundamento científico, que se junta con una actitud de desconfianza radicalizada hacia los científicos y las instituciones oficiales. En efecto, ¡qué duda cabe! que irradiando alimentos, o cualquier otro material, con radiaciones dotadas de suficiente energía induciremos reacciones nucleares, y que éstas producirán átomos radiactivos. Por ello, se especifica en los procedimientos de "buena práctica", autorizados por la Comisión del "Codex alimentaras", que:

    a) La radiación gamma, utilizada en la irradiación de alimentos, deberá tener energía inferior a 5 MeV, lo que garantiza la ausencia de reacciones nucleares en los elementos componentes de los alimentos.

    b) Los electrones acelerados, que se emplean como alternativa, deberán tener energía inferior a 10 MeV, porque tales electrones no pueden inducir -indirectamente, a través de la radiación gamma de frenado- reacciones nucleares en proporción significativa.

    Por lo tanto, las ciencias nucleares y las instituciones reguladoras han previsto las salvaguardias tecnológicas necesarias para prevenir la inducción de radiactividad; es más, basta con que la radiación gamma utilizada proceda de fuentes isotópicas (como el cobalto-60), para que las condiciones previstas se cumplan automáticamente, porque no hay radionucleidos que emitan fotones gamma por encima de unos 3 MeV.

    Actualmente, medio centenar de países (los más desarrollados) han autorizado la irradiación de alimentos para el consumo público, condición ésta imprescindible para que pueda existir un comercio internacional de los mismos. En parte, también, esta lentitud de penetración comercial que citábamos al principio es debida al carácter enormemente conservador de la industria alimentarla, que no arriesga su dinero mientras no se hayan allanado todos los escollos reglamentarios y se haya informado correctamente al público, para que éste quede predispuesto para su aceptación.


    61. ¿Cómo se ha determinado la edad de la Tierra?
    La edad de la Tierra se ha medido utilizando los relojes atómicos contenidos en los materiales más primitivos del sistema solar a los que hemos tenido acceso, como son:

    a) Las rocas terrestres más antiguas;

    b) las rocas lunares traídas por americanos y soviéticos; y

    c) los meteoritos que la Tierra intercepta en su deambular alrededor del Sol.

    Dos han sido las clases de relojes utilizados: unos, con "poca cuerda", que se pararon mientras transcurría el Intervalo de transición y otros, con "mucha cuerda", que han llegado en marcha hasta nuestros días. Los prototipos de estos relojes son los siguientes:

    El reloj de yodo-129, que impulsado por este radionucleido decae con un período de 17 Ma a xenón-129 (estable), y que permite medir lapsos de tiempo del orden de los cien millones de años. Las lecturas de este reloj pueden hacerse en los meteoritos que, por ser cuerpos celestes muy pequeños, se enfriaron inmediatamente después de su formación, así se ha observado por el xenón-129 acumulado, que todos los meteoritos se formaron durante el intervalo de transición, unos, como el meteorito Allede, en el inicio mismo del intervalo, y otros, como el meteorito Guareña (por citar sólo nombres hispánicos), unos 100 Ma después (como más tarde). En el ínterin de la transición se piensa
    que se formaron también los planetas, por acreción gravitatoria de pequeños asteroides; pero esto ha sido conocido, en parte, con el concurso de los relojes de "mucha cuerda", cuyo prototipo se cita a continuación.

    El reloj de rubidio-87, que impulsado por este radionucleido decae, con un período de unos 50.000 Ma, a estroncio-87 (estable), el cual se acumula en todo mineral que contenga rubidio; los datos aportados
    por diversos meteoritos confirman la linealidad de esta acumulación temporal de estroncio-87, lo que permite extrapolar los resultados al tiempo "cero", del inicio del intervalo de transición. Ello ha sido ratificado haciendo uso de otro reloj de la misma clase, el de uranío-238 (figura 74), que decae, con un período de 4.507 Ma, para dar plomo-206 (estable).

    En resumen, utilizando distintos relojes atómicos, ha sido posible determinar que la edad de la Tierra (y del sistema solar en su conjunto) es de 4.550 Ma, y que su formación requirió un intervalo de transición, entre la nébula galáctica y la concreción de los planetas, de unos 100 Ma.

     

    62. ¿Sabe Vd. que las radiaciones nucleares se emplean en la mejora de cultivos agrícolas?
    Actualmente la alimentación humana está basada en el cultivo de unas pocas especies vegetales, que han sido el resultado de unos diez mil años de prácticas agrícolas, encaminadas a la selección de las variedades más adecuadas para satisfacer las necesidades alimentarlas del hombre.

    Se sabe, desde principios de siglo, que la variabilidad de las especies es consecuencia de las mutaciones genéticas que se producen espontáneamente en las plantas; esto es, de pequeñas variaciones en alguno de los muchos genes -del orden de cien mil- que definen los caracteres de una especie vegetal. Estas mutaciones espontáneas tienen, no obstante, un ámbito muy limitado de aplicación, porque su frecuencia de aparición es muy baja, ya que son debidas a las radiaciones del fondo radiactivo natural o a compuestos químicos mutágenos existentes en el medio ambiente. A ello se une el hecho de que las mutaciones son de naturaleza aleatoria y modifican los caracteres de las plantas al azar, tanto mejorándolos como empeorándolos. Las prácticas agrícolas tradicionales lo que hicieron fue, en definitiva, seleccionar pacientemente las variantes que iban apareciendo y que presentaban modificaciones de aspecto positivo, esto es, con mayor resistencia a las condiciones climáticas, a los gérmenes patógenos, a las pestes, etc., o con mayor contenido en sustancias tróficas (proteínas, grasas, azúcares, etc.).

    Ahora que disponemos de un amplio repertorio de fuentes de radiación, el uso eficiente de las mutaciones nos invita a la inducción artificial de las mismas en las especies más prometedoras, con el fin de abreviar el lento proceso evolutivo natural, pasando de los milenios de la agricultura consuetudinaria a simples decenios; porque, si bien es fácil aumentar la tasa de mutaciones, es necesario pasar por la fase de expresión de las mismas, que son los cultivos de las plantas resultantes, sobre los cuales hay que realizar la selección de las variedades ventajosas, lo cual conlleva unos años de experimentación.

    Afortunadamente, hoy día son muchos los centros de investigación dedicados a la selección genética de semillas, y entre los años de 1970 y 1990 se han introducido más de un millar de cultivos, especialmente en el sector de los cereales, que cubren ahora grandes extensiones agrarias en los países con mayores problemas demográficos (China, India, Japón, etc.).

    La selección genética de los cultivos agrícolas es la verdadera "revolución verde" que necesita la humanidad, de la cual estamos aún en sus inicios. El cultivo in vítro de plantas (reproducción clonal rápida), recientemente desarrollada y la biotecnología (transferencia dirigida de genes entre especies diferentes), que ha hecho sus primeros balbuceos, son los dos grandes pilares en que se apoyará el futuro desarrollo agroalimentario, cuyas posibilidades son todavía insospechadas.