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| ALATI en contacto - Nº2 |
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La utilización de la irradiación gamma en México y su estado actual
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Se presentan los aspectos relevantes de las instalaciones de irradiación gamma en México, y el
desarrollo de las aplicaciones de la tecnología de irradiación gamma en México en las distintas
instituciones involucradas desde hace más de 40 años.
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Por Miguel Irán Alcérreca Sánchez
Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ), La Marquesa-Ocoyoacac, México
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1. INTRODUCCIÓN
Desde hace 37 años la irradiación gamma con irradiadores
industriales (Planta MOSCAMED 1979, ININ 1980), se viene utilizando cada vez más en México, por las ventajas que tiene sobre otros métodos de desbacterización, sanitización, esterilización, y tratamiento fitosanitario entre otros. Sus instalaciones y aplicaciones en el país abarcan diversos sectores agrícolas e industriales, desde la producción de moscas estériles, la investigación para diferentes propósitos (apoyada también desde hace más de 50 años con irradiadores autoblindados), hasta el procesamiento de una diversidad de productos frescos y deshidratados, productos para la industria farmacéutica y el sector salud, y también se tratan algunos polímeros para mejorar sus propiedades fisicoquímicas FIG. 1.1. En 1986 el Instituto de Ciencias Nucleares de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) inició la operación de un irradiador semi-industrial “Gammabeam 651PT” y en el año 2000, como resultado de la alta demanda de servicios se instaló en Tepeji del Río, Hidalgo una nueva planta de irradiación gamma con capital privado, que actualmente es propiedad de la empresa Sterigenics , se trata de una unidad multipropósito que tiene la capacidad para atender también productos frescos o deshidratados. El irradiador más nuevo en México, de la empresa Benebión inició operaciones en 2011 en Matehuala, San Luis Potosí, y está destinado principalmente al tratamiento como control fitosanitario de frutas y verduras frescas para
exportación a Norteamérica, así como, para movilización hacia el norte del territorio nacional de productos hospederos de plagas.
El mercado de fruta y vegetales frescos irradiados para el
tratamiento fitosanitario está en crecimiento en el mundo y
actualmente México presenta los mayores volúmenes de exportación hacia los E.E.U.A. por lo que una alternativa viable para reemplazar a otras tecnologías existentes (fumigación con químicos y procesos hidro-térmicos) es tener la capacidad de irradiación instalada necesaria en los lugares estratégicos, para esto existen algunas organizaciones de productores y comercializadores ya interesadas en proyectos de aceleradores de haces de electrones que sean viables de instalarse en la zona centro o en el norte del país. También hay buenas expectativas para la esterilización de productos médicos ya que el crecimiento de la demanda interna y de la industria maquiladora de dichos productos es evidente.
Algunos de nuestros irradiadores (el de la UNAM y el del ININ), han tenido que ser actualizados para poder atender la
demanda actual; aunque como sabemos están limitadas por el blindaje de diseño, la modernización de la instrumentación y control de los irradiadores para la operación de sus procesos ha hecho posible que continúen operando a niveles de mayor eficiencia. El irradiador industrial más antiguo, el JS7400 de Moscamed tendrá que ser actualizado una vez que inicie su
operación el nuevo irradiador que se está construyendo en
Metapa de Domínguez, Chiapas para el incremento de la
producción de mosca estéril.
En este trabajo se describen cada una de las instalaciones mencionadas y sus aplicaciones, se muestra un concentrado de las características de ellas y un resumen de las mejoras
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2. La Planta MOSCAMED, Chiapas
La planta MOSCAMED de la SAGARPA [1.1], inició su operación en Metapa de Domínguez en 1979 para producir insectos estériles requeridos para controlar y erradicar brotes de la mosca del mediterráneo Ceratitis Capitata FIG.2.1. Con la producción de 1000 millones de pupas macho por semana se puede
contribuir tanto al sostenimiento de la barrera de contención fronteriza México-Guatemala; así como al avance en territorio guatemalteco de un plan gradual de erradicación (2000-5000 moscas/ha.) para alejar la plaga de las fronteras mexicanas [1.2]. La planta de PINO en Guatemala provee de 70 litros de huevo por semana para producir en la planta Moscamed 500 millones de pupas-macho de mosca del Mediterráneo estériles irradiadas a 125 Gy. La cepa TLS (de sensibilidad letal a la
temperatura por sus siglas en inglés) se desarrolló al principio de la década de 1990 en los laboratorios del IAEA en
Seibersdorf Austria [1.3]. En 1974 se construyó la Planta
Productora de Moscas Estériles para combatir la mosca del
gusano barrenador junto al río Grijalva, a 10 kms de la capital de Chiapas, Tuxtla Gutiérrez [1.4].
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La planta cuenta con un irradiador industrial JS7400 para la mosca del mediterráneo FIG. 2.2, un irradiador tipo batch Gamma Beam 127 para mosca de la fruta FIG. 2.3, y un irradiador autoblindado Gammacell que se describen a continuación:
-Irradiador con fuente de almacenamiento húmedo modelo JS-7400 (Wet storage irradiator Category IV), diseñado y fabricado por la AECL (ahora Nordion) inició su operación en 1979. Blindaje de 3M Ci, actualmente tiene 15.2 kCi de actividad.
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- Irradiador con fuente de almacenamiento en seco modelo Gamma Beam 127, inició su operación en el 2008 (Dry storage irradiator category II). Blindaje de diseño 100 kCi,
capacidad máxima de fuente 60 kCi y actualmente tiene 16 kCi de actividad. Se utiliza para esterilización de moscas de la fruta (Anastrepha ludens, Anastrepha obliqua) a dosis de 80 Gy, y para tratamiento de larvas para producción de parasitoides a dosis de 45 Gy. La producción semanal es de 600 millones de pupas y 50 millones de parasitoides.
- Gammacell 220, Autoblindado en operación desde 1982, actualmente con 82 Ci.
- 4 irradiadores Husman 521, marca “Isomedix”, diseñados ex profeso para la mosca del gusano barrenador e instalados en la planta de Tuxtla Gutiérrez. Cada irradiador posee 3 fuentes de Cesium-137, doblemente encapsuladas en acero inoxidable, con una carga inicial de 46,800 Curies. Los insectos son irradiados en etapa de pupa o crisálida a 5.5 Gy, y luego son enviados a centros de distribución para dispersión aérea en los países en erradicación.
- En 2015 se inició la construcción de una nueva planta que tendrá un Irradiador Gamma FIT Automático de dos Pases. Con esto se tendrá capacidad para tratar 1000 millones de pupas semanales.
La dosimetría de rutina es Fricke y Gafchromic.
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3. La Planta del ININ
Esta planta inició operaciones en 1980 como proyecto demostrativo de los usos pacíficos de la energía nuclear y diseñada por la AECL con enfoque a la esterilización de productos médicos desechables [2.1]. La infraestructura del ININ en el Centro Nuclear de México se encuentra a disposición de la planta con una diversidad de departamentos, laboratorios y servicios administrativos para el soporte de sus operaciones y de sus mejoras, esto ha permitido su operación ininterrumpida durante 36 años; Aunque es una instalación industrial y atiende las necesidades de clientes privados también clientes internos utilizan los servicios de irradiación [2.2]. En febrero de 2002 se obtiene el certificado de Calidad ISO 9001: 2000, en noviembre de 2005 se recibe un reconocimiento a la excelencia y en 2009 se obtiene el certificado de Calidad ISO 9001: 2008 y opera también conforme los estándares de ISO 11137.
Está equipada con un irradiador JS6500 FIG. 3.1, categoría IV, de almacenamiento húmedo con blindaje de diseño para 1M Ci. Cuenta además con dos irradiadores autoblindados, a saber: un Gammacell 220 con actividad actual de 50.6 Ci, FIG. 3.2, y un Transelektro LGI-01 de fabricación húngara con actividad actual de 1567 Ci, FIG. 3.3.
Desde1980 el Irradiador Gamma del ININ brinda servicio a diversas empresas. Los productos que se irradian principalmente son alimentos deshidratados, herbolarios / naturistas deshidratados, cosméticos, desechables y medicamentos. Con la actividad actual de su fuente de alrededor de 900 kCi se procesan diariamente más de 40 toneladas de productos a diferentes dosis de catálogo FIG. 3.4. Desde 2012 (hace 4 años) se opera anualmente un promedio de 7300 horas por año y la producción es mayor a las 13,000 toneladas anuales o 44703 m3.
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4. El Irradiador de la UNAM.
En 1986 el Instituto de Ciencias Nucleares de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) inició la operación de un irradiador semi-industrial “Gammabeam 651PT”, con blindaje de diseño de aprox. 200kCi FIG. 4.1. En este irradiador se realizan trabajos de investigación (más de 100 proyectos actualmente), así como irradiaciones de material industrial para cerca de 60 clientes FIG. 4.2. Es un irradiador de tipo alberca, está acondicionado en una instalación especial con los equipos necesarios para garantizar la seguridad de su operación FIG. 4.3. Su carga con lápices de Co 60 ha sido actualizada en varias ocasiones, y en la actualidad cuenta con aproximadamente 85 kCi para irradiar un promedios de 70 toneladas de materiales por semana [3.1]. Cuenta también con un gammacell 220 adquirido en 1967 FIG. 4.4, y un gammacell 3000 (Elan Blood Irradiator) de Cs-137 de reciente adquisición (junio de 2015) FIG. 4.5, como apoyo a programas relacionados de investigación.
En 2006 se cambió la consola de control del gammabeam 651-PT y en 2011 se reemplazaron cables de acero de todos los módulos que alojan las fuentes de Co-60 en el irradiador gammabeam 651PT.
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5. La Planta de Sterigenics
El 7 de abril del año 2000 las compañias Ion Beam Applications (IBA) y MDS Nordion, inauguraron oficialmente, bajo el nombre de NGS Enterprises (NGS), la planta de irradiación gamma que se unió al consorcio con la planta de Griffith Micro Science (operada con Óxido de Etileno en Cuautitlán, México) FIG. 5.1. Actualmente esta planta es propiedad de la compañía Sterigenics.
El irradiador es categoría IV (almacenamiento húmedo) con doble bastidor de fuentes y el blindaje de diseño soporta hasta 5M Ci, FIG. 5.2. La planta es multipropósito y el transportador interno tiene capacidad para 45 Totes de 59 cm ancho x 92 cm largo x 142 cm altura y peso máximo por tote de 440 kg, FIG. 5.3 y FIG. 5.4. Actualmente su actividad es de 2 M Ci. Cuenta con certificación ISO 9001: 2000 por DNV, opera conforme los estándares de ISO 11137 y la NOM-022-FITO-1195; está certificada por APHIS desde septiembre de 2008, a partir de aquí se inició el procesamiento de guayaba destinada a los mercados de exportación y en 2009, mango y cítricos [4.1]. Se han realizado estudios de la calidad de irradiación en la planta para guayaba y mango. Para 12 plagas se han determinado las dosis adecuadas: Anastrepha Ludens, Mosca de la Fruta (150 Gy), Sternochetusmangiferae, gusano de la semilla del Mango, 300 Gy de dosis mínima y dosis para 8 plagas adicionales 60-300 Gy. |
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6. La Planta de Phytosan/Benebión
Conceptualizada desde un principio mediante un plan de negocios para control fitosanitario FIG. 6.1. El proyecto se inició alrededor de 2005 y la planta inició finalmente su operación en julio de 2011 con una carga inicial de aprox. 200kCi. Se ubica estratégicamente en la frontera de la región de control fitosanitario para poder atender los embarques de frutas y vegetales frescos que cruzan esta división [5.1]. El irradiador GammaFIT Automatic Pallet (Interchange), de esta planta fue diseñado por MSD NORDION, cuenta con doble bastidor de fuentes y su actividad de diseño es para un máximo de 1.5 MCi, el sistema de ingreso y salida de la cámara es con banda transportadora de tarimas industriales FIG. 6.2. Para el diseño de esta planta se consideraron las oportunidades de mercado para frutas tropicales (guayaba, carambolo, lima dulce, pitaya, higo, chile manzano) que no se pueden exportar debido a las restricciones cuarentenarias por insectos y la tolerancia a los tratamientos convencionales de calor/frío/ MB.
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El Gamma FIT Automatic Pallet (Interchange) FIG. 6.3, es un irradiador de dos pases paralelos, su baja actividad actual de 330 kCi es suficiente para fruta, no obstante se incrementará a 540 kCi durante este año. La dosimetría de rutina se realiza con Alanina.
Con una operación de 8000 hr/año y 200 kCi tiene una capacidad de 3.089 m3 para productos médicos a 20k Gy, o 41600 toneladas a 400Gy, o 1660 toneladas para deshidratados a 10 kGy. Dose uniformity: 1.66 for 0.1 g/cc, 2.36 for 0.4 g/cc. Process product up to 0.4 g/cc.
APHIS certification: Biological safeguarding, Dosimetry, Dose mapping/ calibration of the field, Procedures and SOPS, Workplan compliance, Data management system.
Certification: Boxes, sizes, varieties, Simplification needed.
7. Resumen de datos
A continuación se presentan algunas tablas que resumen algunos de los datos presentados sobre las instalaciones de irradiación en México al 30 de mayo de 2016. Estas muestran con más claridad las diferencias existentes entre las plantas citadas, así como las oportunidades que pueden obtener. Los datos de las actividades son aproximados. |
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En resumen tenemos 4 irradiadores industriales (Categoría IV) de proceso continuo con capacidad disponible de 10500 kCi y capacidad instalada de 3469 kCi; 1 irradiadores semi-industrial tipo batch (Categoría IV) y otro Categoría II con capacidad disponible de 300 kCi y capacidad instalada de 101 kCI y finalmente 9 irradiadores autoblindados (Categoría I) con fuentes demasiado decaídas.
8. Modernización de la planta de irradiación gamma del ININ
Como resultado de la aplicación de los programas de inversión para la modernización de las instalaciones, el proceso de irradiación ha mejorado significativamente, logrando con ello elevar la calidad del servicio y atender con oportunidad el incremento de la demanda de los mismos. La facturación se ha incrementado de 13,106 miles de pesos en 2001 a 47, 300 miles de pesos en 2015 es decir 3.6 veces el ingreso registrado en 2001 en una década y media, significando un promedio de 25.7 % anual de incremento promedio por año. Así mismo la capacidad de ocupación real de proceso aumento en 1.59 veces.
Descripción de Mejoras
Consola de Control:
En el periodo 2008-2010 se concluyó el diseño, construcción y puesta en servicio de la nueva consola de control del irradiador, con lo que se mejora la confiabilidad y eficiencia de la operación del proceso.
Detectores de Radiación
Se instalaron 2 nuevos detectores en 2010, para fortalecer la integridad de los sistemas de seguridad.
Transportadores:
Se instalaron en 2004 secciones más largas de transportadores de rodillos, a la entrada y salida de contenedores a la cámara de irradiación, interconectando ambas. Esta medida permite tener 120 contenedores en línea y facilita la operación del Irradiador, ya que proporciona más tiempo al personal de operación para realizar adecuadamente las actividades de control y registro. En el periodo 2008-2012 se adquirieron transportadores con mejor tecnología que facilitan la operación e incrementan la durabilidad de los contenedores.
Carga y descarga de producto y Sistema Neumático:
Se acondicionaron ambas áreas en 2005. Se instalaron mesas hidráulicas para facilitar estas tareas. Se mejoró el sistema neumático para agilizar el ciclo de proceso y poder ofrecer dosis más bajas de proceso.
Sistema de elevación del bastidor de la fuente:
En diciembre de 2015 fue cambiado el sistema de elevación de la fuente ya que para el original no se fabrican ya partes de repuesto.
SISIG:
Se implementó en 2002 el sistema informático para la administración del servicio de irradiación gamma.
Mejoras en Equipos auxiliares:
Extractor de Ozono:
Se instaló uno de mayor capacidad para reducir los tiempos de espera para que el personal de producción pueda ingresar sin riesgo a la cámara de irradiación cuando se requiera.
Sistema Contra Incendio:
se rehabilitó el sistema original de la planta y se instaló una nueva red de hidrantes en el almacén.
Suministro de aire comprimido para el Sistema Neumático:
se rediseñó el circuito en 2010 para incorporar un compresor de tornillo sinfín y mejorar la confiabilidad y eficiencia del suministro
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Deionizador:
En 2006 se incorporó una mejora basada en un lecho mixto de resinas aniónicas y catiónicas.
Planta Eléctrica de Emergencia:
Debido a las continuas interrupciones de energía eléctrica en el Centro Nuclear en la temporada de lluvias y la limitada capacidad y antigüedad de planta de emergencia para responder a esas interrupciones afectando de manera importante la productividad del irradiador, se adquirió una Planta nueva en 2010 con capacidad de 100 KVA.
Almacén y patio de maniobras:
En el periodo 2001-2002 se terminó la construcción del nuevo almacén de productos y del patio de maniobras para incorporar andenes de descarga y espacios para la atención simultanea de hasta 6 transportes.
Rampas Niveladoras:
En el de recibo y entrega de se instalaron 2 rampas niveladoras automáticas en 2008, otras 2 en 2009, y otras 2 en 2014 con lo que hemos logrado mayor rapidez y seguridad en la carga y descarga de los transportes.
9. Conclusiones
Con los más de 40 años de aplicación de la tecnología de irradiación en México en investigación, desarrollo y procesamiento industrial, la viabilidad de esta tecnología y la utilidad de la misma es evidente; siendo la difusión de las aplicaciones pacíficas de la energía nuclear uno de los objetivos principales desde sus inicios, se ha logrado desarrollar un mercado local que atiende requerimientos propios y cubre algunas necesidades para la importación y exportación de insumos y productos. Este mercado ha crecido y se ha fortalecido, por lo que el número de participantes ha aumentado. En este mismo sentido, persiste la disposición de contar con un mayor número de irradiadores (con inversión privada principalmente) para el tratamiento en el control fitosanitario.
La experiencia muestra que la dinámica de una planta de irradiación se debe mantener, debido a que dentro de ella se produce la inyección de vitalidad necesaria para que las instalaciones, equipos y recursos humanos se desempeñen eficientemente bajo el concepto de la mejora permanente. De no ser así, una planta reduce significativamente su capacidad, sus recursos humanos se van disminuyendo en actualización y número; y los clientes, que siendo parte de los mercados globales requieren respuestas rápidas, voltean a buscar otras alternativas de valor agregado para sus productos. Estas son razones incuestionables para conseguir las inversiones que toda instalación de cualquier sector industrial necesita, para que el negocio (razón de su existencia) compita en su mercado. El suministro de cobalto para recargas se ha encarecido significativamente, principalmente por el rubro de transportación. No obstante se deben hacer estudios de mercado y promover los servicios (buscar clientes) para apoyar la toma de decisiones respecto a la compra requerida de cobalto. Un estudio de costo-beneficio es fundamental para apoyar el monto de la inversión.
Entre los retos futuros, se tiene el interés y la responsabilidad de continuar con las actividades de difusión, investigación y desarrollo de esta tecnología. La formación de recursos humanos y el reentrenamiento de personal es una de las tareas que están en curso y que se deben fortalecer de inmediato. Especial énfasis reciben las acciones orientadas a mejorar los sistemas dosimétricos, la seguridad física y radiológica de las instalaciones, los sistemas de gestión de la calidad, y los sistemas de automatización de los irradiadores.
El fin será siempre brindar información clara y objetiva a usuarios y potenciales inversionistas con el objeto de hacer crecer el mercado y la infraestructura de plantas. El resultado será una mayor actividad económica, creación de empleos y mayores beneficios para la sociedad. La irradiación gamma es una alternativa segura y confiable.
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Referencias
• 1.1 página senasica: www.senasica.gob.mx
Planta de Cría y Esterilización de la Mosca del Mediterráneo “Ing. Jorge Gutiérrez Samperio”. Septiembre 2015.
• 1.2 Gutiérrez Ruelas J.M., Santiago Martinez G. Villaseñor C. A., Enkerlin H. W.R., Hernández López F. Los programas de moscas de la fruta en México, su historia reciente. Cap. 7 Innovaciones Técnicas. Publicación SAGARPA, 2015.
• 1.3 Wedekind Lothar, Communications IAEA. Vienna 8 TSL, Boletín OIEA 48/2 Julio 2007
1.4 García Manrique J., SAGARPA. Gusano Barrenador del Ganado: Avances en su Erradicación, Riesgos de Infestación y su prevención en las Américas. Conferencia OIE, 2000.
• 2.1 Rangel Urrea J.W., Instituto nacional de Investigaciones Nucleares. Uso de la Irradiación en México: una herramienta de apoyo a la industria alimentaria y al sector salud. ININ, pdf. ININ Octubre 2014.
• 2.2 Alcérreca Sánchez M.I., Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares. América Latina, Situación Actual y Plantas de Irradiación en México. Foro de Aplicaciones en la Industria Tecnología de la Irradiación. Laboratorio Tecnológico del Uruguay. Julio 2011.
• 3.1 Cruz Zaragoza E. Instituto de Ciencias Nucleares UNAM. Energía Nuclear para Beneficio Social y Científico. Boletín UNAM-DGCS-726, ciudad Universitaria. Diciembre 2015.
• 4.1 Maricarmen Casar Lara. Sterigenics, servicios de irradiación como tratamiento postcosecha. 32av reunión anual NAPPO, Octubre 2008.
• 5.1 Arved Deke, Benebion: phytosanitary irradiation as a business. IAEA Project RLA 5066 workshop, Toluca Mex., October 2015.
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