Manejo del biodeterioro de recursos culturales mediante la aplicación de radiaciones ionizantes

Objetivo

Este trabajo se plasmó con el fin de formalizar un procedimiento para manejar el biodeterioro de obras culturales sin producir alteraciones significativas en las piezas, respetando el ambiente, protegiendo la salud del personal involucrado y el público.

Introducción

Todas las materias primas y productos elaborados con materiales de origen orgánico, son susceptibles de ser atacados por una enorme variedad de organismos del reino animal produciendo daños desde poco relevantes hasta irreparables. Entre estos individuos encontramos insectos y otros artrópodos (arácnidos, miriápodos), quienes pueden producir daños de diferente magnitud en los materiales que atacan.

El control de esas poblaciones dañinas ha sido un problema a resolver desde la antigüedad. Se han practicado desde entonces diferentes procedimientos para superar este asunto pero no se han obtenido felices resultados, ni siquiera con el empleo de potentes productos químicos biocidas (insecticidas, acaricidas y otros).

Si bien no se conoce otro procedimiento tan efectivo en la inmediatez para producir la muerte de invertebrados, también es cierto que con la aplicación de productos químicos de síntesis se registra toxicidad durante y después del empleo, olor indeseable del sustrato procesado, incremento de la humedad del producto tratado, posibles cambios en los colores y otras consecuencias. En el largo plazo, puede desarrollarse el fenómeno de la resistencia en el material biológico perjudicial, acompañado de altos costos económicos al aplicar engorrosos procedimientos durante tiempos prolongados.

Fauna artropódica que visita objetos de valor cultural

Estos bienes elaborados tanto en diferentes especies de madera (pino, sauce, ébano) como empleando hilados naturales (algodón, hilo, lana, seda), hueso, cuero, papel, etc. pueden ser atacados por una amplia diversidad de grupos animales, en particular especimenes del phylum Artropoda (invertebrados con su cuerpo articulado) y dentro de este mayoritariamente de la Clase Insecta (3 pares de patas). Tales individuos encuentran en ese medio todos lo necesario para desarrollar su vida.

En estos objetos se localizan insectos del orden Coleoptera de las familias Curculionidae, Cerambicidae, Anobiidae, Dermestidae, Tenebrionidae, Lyctidae, Bostrichidae, Ptinidae, Curculionidae, Trogositidae, Silvanidae y Cucujidae principalmente, cuyas orugas cavan galerías en el interior de la madera, cartón y otros productos vegetales y animales, llegando a afectar de modo directo la resistencia y otras propiedades del material y luego daños indirectos por la generación de polvillo, sustrato de desarrollo de plagas insectiles secundarias y ácaros.

En el caso del orden Lepidoptera, al menos las polillas Tinea spp, Tineola spp, Anagasta spp, Trichophaga spp y Ephestia spp, depositan sus huevos sobre los tejidos vegetales de los tapices, alfombras, cortinados, etc y animales o sus derivados. Luego de la eclosión las larvas se alimentan de esas fibras con el fin de incorporar las proteínas que necesitan para la prosecución de su ciclo biológico; en este estado los lepidópteros producen el mayor daño. Cuando pasan al tercer estado del ciclo, se transforman en pupas y tal estructura (el pupario) está protegido por fibras del hilado que hospeda a este insecto, incrementándose así el daño ya producido por la larva. Debido a las características morfológicas del órgano ovipositor de las hembras de este Orden, no pueden perforar sustratos de modo tal que las polillas depositan sus huevos sobre los hilados.

Los individuos en estado de ninfa y adulto del Orden Orthoptera (Grillus domesticus) se alimentan de hilados de diferente textura y coloración. Las cucarachas (Orden Dictyoptera) Blatella germanica, Periplaneta americana y Blatta orientales, principalmente son omnívoras, por lo tanto atacan a todos los sustratos en los que encuentren atributos para desarrollar su vida.

En cambio los piojos de los libros Liposcelis divinatorius y Trogium pulsatorium (Orden Psocoptera [= Corrodentia]), el pez de plata Lepisma saccharina y rapaz de fuego Thermobia domestica (Orden Zygentoma [= Thysanura]), ocasionan severos daños en los libros, papiros, cartones, etc. ya que luego de ser atraídos por algunos de sus componentes, se alimentan casi insaciablemente de las fibras celulósicas que conforman su estructura.

Otros insectos dañinos que pueden afectar el acervo cultural son los correspondientes a los Ordenes Hymenoptera (avispas Sirex noctilio, Sceliphron spp y Vespula spp, la abeja Xilocopa violacea, la hormiga Camponutus spp), Isoptera (termitas subterráneas, de la madera seca y de la madera húmeda) y Diptera (moscas). Estas formas se definen como "plagas migratorias", es decir si bien necesitan ese medio para sostener su vida generándole daños desde leves hasta severos y de diferente tipo (humedecen, comen, manchan, etc.), no viven dentro de él por lo tanto no se requiere la aplicación de radiaciones ionizantes para superar este problema.

Una atención particular merecen las pulgas (insecto que pertenece al orden Siphonaptera) y los ácaros (clase Arachnida: orden Acarina) que si bien viven en algunas de estas piezas, se alimentan de restos que en ellas encuentran y generan molestias a las personas por las alergias que pueden producir.

La presencia del Orden Araneida (clase Arachnida: arañas) aunque genera rechazo por si mismo y por a formación telas, no afectan a estos productos y además por su condición de individuos carnívoros, se constituyen como enemigos naturales de las especies dañinas.

Arthropoda (de arthros, articulación + podos, pié), son los invertebrados que constituyen el phylum mas grande del reino animal, se presenta en todos los biomas terrestres y tienen una gran importancia económica y social.

La lucha del hombre contra los artrópodos se inició mucho antes del comienzo de la civilización y continuará mientras alguno de los dos frentes exista como hasta el presente. Esta competencia se debe a que ambas partes desean las mismas cosas y al mismo tiempo.

Procedimientos de control

Frecuentemente se emplean terápicos de síntesis química con fines de control. Sin embargo las incorrectas e inoportunas aplicaciones causan una cantidad de inconvenientes, algunos de los cuales se describen a continuación:

4.1) Estos productos son pulverizados, es decir el húmedo spray incide negativamente en la obra.

4.2) Respecto del modo de aplicación, no son muchas las personas que se han especializado para tratar obras de arte, por lo tanto corrientemente no se usa el terápico indicado para cada caso, no se respeta la distancia de aplicación, la frecuencia de las aspersiones, las condiciones ambientales de la sala, depósito o vitrina, etc. Aquí también debe contemplarse el problema de la contaminación ambiental, la toxicidad para los aplicadores (son lugares cerrados), la acción residual, la no selectividad (afectan a todos los seres vivos), la aparición de la resistencia y los costos económicos de los terápicos y de su aplicación.

4.3) Estos productos actúan a nivel superficial, de modo tal que sólo afectarán a formas que se encuentren sobre el objeto, mientras que los estados inmaduros (que es cuando provocan los mayores daños) se encuentran dentro de la pieza.

Otros procedimientos convencionales para el control de plagas que afectan el patrimonio cultural son los modificadores de temperatura, microondas, radiación ultravioleta y el ultrasonido. Los problemas mas significativos para el primer caso, son las modificaciones estructurales (dilatación y compresión) que sufre un objeto al ser sometido a la acción del calor y el frío para dañar a los artrópodos, lo que significará que luego de repetidas operaciones aparezcan resquebrajamientos, desgarros y roturas en el objeto. Lo mismo ocurre con la aplicación de microondas.

El ultrasonido, en cambio, si bien es efectivo para producir la muerte de artrópodos por lo daños que les produce en su exoesqueleto, también esto ocurre con la estructura de la pieza tratada.

La radiación ultravioleta actúa en superficie, acelera el envejecimiento y opaca colores.

La anoxia es un medio muy eficaz técnicamente, pero para matar a todas las formas artropódicas que puedan encontrarse en una pieza dada, ese material debe permanecer varias semanas en una cámara con nitrógeno (o algunos otros gases) con una concentración de O2 < 0,05 %, con el 40% de humedad y durante 45 días.

Por estas razones principalmente, es que el uso de estos medios se ve desalentado técnica o económicamente ya que se ha pensado en el control de las plagas pero se desconsideró la protección del objeto dañado y ambas cuestiones que tienen que ser contempladas a la hora de tomar decisiones.

Radiodesinfestación

Así se designa al método que consiste en la aplicación de radiaciones ionizantes para el manejo y control de la fauna artropódica que afecta a un sustrato dado.

La bibliografía, experiencias internacionales y resultados propios coinciden en que el tratamiento de materiales orgánicos a la dosis de radiación ionizante necesaria para producir daños funcionales irreparables en la fauna artropódica infestante, se presenta como un procedimiento viable ya que esas aplicaciones no afectan al material tratado a niveles detectables por métodos convencionales, lográndose halagüeños resultados en poco tiempo, sin riesgos ni acción residual y sin producir contaminación.

Nuestras investigaciones han demostrado que al aplicar muy bajas dosis de radiaciones ionizantes, se generan daños irreversibles y progresivos en la fauna perniciosa, no se afectan las piezas y demanda poco tiempo de uso de la facilidad de tratamiento, por lo tanto también se reducen los costos.

Fundamentos básicos de las radiaciones ionizantes

Son ondas electromagnéticas del mismo tipo que la luz pero de origen nuclear, con mayor energía y gran poder de penetración. Luego de ser emitida la radiación, que para el caso que estamos contemplando proviene de una fuente radioisotópica de cobalto 60 (60Co) y al ser absorbidas por la materia que se trata, los rayos gamma interactúan indiscriminadamente con todos sus componentes produciendo cambios que están en relación directa con la cantidad de radiación absorbida, es decir con la dosis de radiación, la cual también se relaciona con el tiempo de exposición (superior dosis, más tiempo, mayor efecto).

La tolerancia o sensibilidad a las radiaciones tiene que ver con los diferentes tipos de sustratos a ser procesados, es decir hay materias primas y productos que son mas resistentes o mas alterables que otros.

Es muy importante recordar que el 60Co, con una vida media de algo mas de 5 años, tiene baja energía (1.17 MeV) por lo tanto no hay posibilidades de transformar al producto irradiado en un objeto radiactivo, independientemente de la dosis de radiación que se aplique.

La unidad de radiación es el Gray (Gy), que equivale a 1 Joule de energía por cada kilogramo de masa tratada.

La radiación absorbida por el sustrato, ocurre dentro de un recinto de irradiación, el que esta adecuadamente blindado con plomo u hormigón armado y, desde la legislación, habilitado para este cometido por el organismo nacional correspondiente (Autoridad Regulatoria Nuclear) quien también tiene a su cargo la capacitación y el reentrenamiento del personal de operación respecto de la seguridad nuclear, operarios que por lo citado tampoco están expuestos a riesgo por radiaciones. En este sentido, se han maximizado hasta tal grado los sistemas de seguridad que el numero de contingencias ocurridas es el mas bajo del que los registros accidentológicos industriales en general indican.

El uso de la tecnología de las radiaciones (que puede ser implementada con la totalidad del material requerido y el conocimiento nacionales) acarrea mínimos riesgos, los que se posicionan en niveles desde bajos hasta nulos.

Consecuencias de la aplicación de radiaciones ionizantes a artrópodos

Han sido muy estudiadas, y aún lo siguen siendo, las consecuencias que sufren estos individuos del reino animal en todos sus estados del ciclo biológico (huevos, larvas, ninfas, pupas, adultos) a ser tratados a dosis letales, potencialmente letales y subletales de radiación ionizante.

Las conclusiones a las que arribamos, algunas coincidentes con trabajos publicados y otras originales, nos permiten asegurar que la aplicación de radiaciones ionizantes ocasionan a ese material biológico efectos deletéreos que se manifiestan mas significativamente en la fisiología de los sistemas, los cuales son crecientes según aumenta la dosis de radiación.

Para el caso de aplicación de dosis de radiación a niveles subletales hasta el orden de los 6 kGy, los daños que se producen en el material infestante pueden llegar a ser lo suficientemente severos como para impedir la alimentación y reproducción de adultos, deshidratación y muerte de huevos, irritabilidad exacerbada en larvas y otras disfunciones orgánicas poco reversibles o irreversibles y de magnitud creciente con el transcurrir de las horas prioritariamente en el sistema digestivo, nervioso, genital, hormonal y en la musculatura estriada, lo que acorta el tiempo de vida y deprecia su calidad de esos artrópodos en cualquiera de sus estados del ciclo biológico, conduciéndolos a la muerte prematura en menos de 100 horas después de la radiodesinfestación.

Una aplicación de radiaciones a dosis letales superior a 10 kGy, o sea una dosis mayor que en el caso anterior, produce en el blanco daños bioquímicos permanentes impidiéndose la restauración del organismo y el mantenimiento normal de sus funciones vitales ocasionándole una muerte súbita.

Nosotros no recomendamos la implementación de esta última práctica ya que se ha comprobado que determinadas estructuras de algunos objetos también sufren daños de variada intensidad, principalmente al ser sometidos a algún movimiento luego de la aplicación de altas dosis de radiación.

Efectos de las radiaciones ionizantes en el material infestado

En principio recordemos que sólo debe ser aplicado esté método, como cualquier otro, cuando se detecte la presencia activa de material biológico dañino. Debido a las propiedades de estabilidad y firmeza que presenta el acerbo malogrado por artrópodos, las dosis de radiación necesarias para afectar el material biológico pernicioso es marcadamente menor que la que produciría efectos indeseables en el producto que los hospeda.

El procesamiento por radiaciones no humedece el producto y la temperatura durante la aplicación no se incrementa por encima de los 30 C. En este caso particular, además no se acelera el envejecimiento ni se alteran los colores (según la información obtenida después de aplicación de radiación ultravioleta y luz incandescente por ciertos períodos de tiempo y a diferentes distancias), ni perjudica la textura (determinado con texturometría) y no se afecta el sonido de los instrumentos musicales.

Facilidad empleada para realizar el tratamiento

Los trabajos de investigación para estudiar los efectos de las radiaciones sobre el material biológico infestante, las consecuencias de estas aplicaciones en los sustratos que puedan ser hospedados por los artrópodos y luego los servicios de irradiación, se realizan mediante la modalidad "estática" en la Planta de Irradiación Semi Industrial (PISI) instalada en el Centro Atómico Ezeiza.

Este emplazamiento dispone de una fuente de 60Co y estos trabajos se realizaron cuando la misma tenía una actividad promedio de 600 kCi y una tasa de dosis del orden de 7 kGy/hora.

Dosimetría

Para determinar la dosis de radiación absorbida por los sustratos irradiados, el Sector Dosimetría de Altas Dosis del Centro Atómico Ezeiza, empleó dosímetros Ag2 Cr2 O7.

Servicios brindados

• Instrumentos musicales de cuerda de la Orquesta Estable del Teatro Colón, de la Filarmónica y de la Banda Sinfónicas Municipal.

• Piezas del Museo Histórico Saavedra del Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires, del Museo Bernardo Hussay de la Facultad de Medicina de la Universidad e Buenos Aires y del Museo Brigadier Rosas (Pdo. de La Matanza, Buenos Aires)
• Instrumentos de cuerdas (violín y chelo), de viento (gaita) y partes de un piano de cola de músicos independientes.
• Cristo de madera de pino, tamaño natural, elaborado en España durante el siglo XVII y que se encuentra en el templo católico de la ciudad Alejo Ledesma, Córdoba.
• Colección mates de calabaza y madera.
• Tapices de lana e hilo procedentes de Salta, Bolivia, Perú y Ecuador.
• Enciclopedia de 24 tomos.
• 1 colección entomológica y 1 herbario.
• Aves y reptiles embalsamados y pequeñas momias de colecciones privadas.

• Servicio de asesoramiento previo a la remodelación del Teatro Colón.

• Juguetes pertenecientes al Ministerio de Acción Social de la Nación.

• 1 pintura al óleo (30 X 50 cm).

• Canastos de mimbre.

• Partes de osamenta de ballena.

• Cueros, plumas y puntas de flecha de indios fueguinos.

A nivel internacional, se han desarrollado trabajos de investigación con el Pratt Institute de Nueva York en pinturas al fresco, al óleo, témpera, acuarela y cerámica, se trataron con radiaciones ionizantes algunas máscaras del Metropolitan Museum of Art de Nueva York y en 2003 se participó de la Idea de Proyecto ARCAL para Conservación del Patrimonio Cultural Latinoamericano y Caribeño (junto con Ecuador, Perú y Cuba).

En 1999, año de iniciación de este plan de trabajo al haberse finalizado la fase de investigación, Argentina fue el tercer país en implementarlo y el primero en el hemisferio sur.

Conclusiones

El empleo de radiaciones ionizantes se presenta como un procedimiento seguro para el manejo de poblaciones de insectos y otros artrópodos que infestan estas piezas únicas, antiguas y de alto valor cultural, religioso y económico.

Inmediatamente después del tratamiento a dosis bajas (subletales para las plagas artropódicas), no se registran cambios estructurales ni de otro tipo en los materiales irradiados, su manipulación puede realizarse sin ningún inconveniente y con absoluta seguridad ya que no están radiactivos ni son tóxicos y sólo se perciben disfunciones en la fauna infestante la que ha sido lesionada de modo irreversible estado que la conduce a una muerte anticipada.

El costo económico de estas aplicaciones compite con el de otros medios.

Agradecimientos

Piñeiro, A. y Luco, E. (GCBA), Del Federico, E. (Pratt Institute, NY), Delloca, T. y Repetti, M (pasantes del laboratorio), a Bof, E. y Pawlak, E. (dosimetristas) y a todo el personal de la Planta de Irradiación Semi Industrial del Centro Atómico Ezeiza.

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Investigador consulto CNEA

Autor:

Miguel Ritacco.