COBRE Saúde, Meio Ambiente e Novas Tecnologias · Metabolismo do colágeno da elastina ... homem...

COBRESaúde, Meio Ambientee Novas Tecnologias

Copper Connects Life. ™


3 Copper Connects Life. ™

ÍNDICE

Conteúdo Página

Introdução 5

Capítulo 1: o cobre e nossa saúde 7

• O cobre: um elemento essencial para a vida 9• O metabolismo do cobre 11• De onde obtemos o cobre que necessitamos para viver? 13• Quando a falta de cobre pode ser considerada um problema de saúde? 17• Qual a quantidade ideal de cobre? 21• Exames de laboratório para medir o cobre em nosso organismo 25• O cobre na medicina 27

Capítulo 2: Propriedades antimicrobianas do cobre 31

• Atividade antimicrobiana do cobre 33• Cobre e micro-organismos: por que o cobre tem propriedades antimicrobianas? 37• Bactérias e biopelículas: um sério problema de saúde (biofilmes) 39• Cobre: potencial conservante de alimentos 41• O cobre e suas excelentes propriedades antivirais 43

- Efeitos antivirais do cobre sobre o vírus da imunodeficiência humana (HIV) 43- Atividade antiviral do cobre sobre o vírus da influenza aviária 43- Novos usos do cobre no vestuário e na indústria têxtil 44- O cobre é um potente agente fungicida, algicida e herbicida 46

• O cobre é aprovado como um potente agente antimicrobiano 47- O papel do cobre no controle das infecções hospitalares 48

• Cobre: elemento-chave na descontaminação da indústria de alimentos 51• Estudo multicêntrico sobre o efeito de ligas de cobre no combate às infecções hospitalares 55

Capítulo 3: O cobre e o meio ambiente 57

• O cobre no ambiente 59• O contexto do cobre do mundo 61• Ciclo de vida do cobre 65• Usos, aplicações e reciclagem do cobre 67• Regulamentação para a saúde e o meio ambiente 75

Capítulo 4: A Tecnologia nas novas aplicações de cobre 89

• Introdução 91• Prioridades do Guia de Inovação 95• Inovação na indústria do cobre 113• Propriedades fundamentais do cobre 115• O cobre e a sociedade 117• O cobre hoje em dia 119• Tendências e desafios que influenciam o uso do cobre 121• Implementação do Guia de Inovação Tecnológica 123

Instituições e contatos 126


Introdução

Na década de 90 surgem os primeiros requerimentos

reguladores exigindo que o mundo do cobre forneça

informações sobre os efeitos do metal na saúde do ser

humano. Isto resultou em uma série de estudos científicos

que comprovaram seus benefícios à saúde e ao meio ambiente,

o que até então somente se conhecia por meio de informações

transmitidas desde tempos remotos.

Após quinze anos de pesquisas, podemos mostrar estes

resultados em uma linguagem simples e de fácil compreensão.

Os temas apresentados neste texto reúnem tudo o que se

refere às propriedades benéficas do cobre em relação à saúde,

ao meio ambiente e ao seu desenvolvimento tecnológico.

Um capítulo especial é dedicado às suas propriedades

antimicrobianas, pelo fato de ser o único metal que tem esta

qualidade cientificamente comprovada, o que destaca a

vulnerabilidade mundial diante do perigo de transmissão de

doenças, possíveis de serem prevenidas com o uso do cobre

em locais públicos, centros de saúde e indústrias alimentícias.

A edição deste livro é direcionada à indústria do cobre, para

que sua aplicação seja difundida entre os consumidores,

mostrando que o uso desta matéria-prima gera benefícios.

O cobre está presente em todas as atividades humanas e

é um fator primordial na qualidade de vida e no progresso da

humanidade, como demonstra o material aqui apresentado.

O Cobree nossa saúde

Magdalena Araya • Manuel Olivares Grohnert • Fernando Pizarro

Principais enzimas que necessitam do cobreEnzima

Estresse oxidativo

Metabolismo do colágeno da elastina

Metabolismo do ferro

Síntese de melanina(coloração da pele e pelos)

Superoxido-dismutase

Lisil-oxidasa

Ceruloplasmina

Dopamina-monooxigenada

Tirosinasa

Função

Produção de catecolaminas,hormônios e neurotransmissores = morte

= ovo

= desenvolvimento primitivo

= desenvolvimento do sistema nervoso transparente

= desenvolvimento do sistema nervoso colorido, que indica o crescimento normal

0

0

1

2

3

4

5

5 643210Tempo (dias)

Co

ncen

traç

ão d

e co

bre

Ilustração da importância do cobre

O Cobre,um elemento essencial

para a vida

- O cobre é um mineral essencial para as funções desem-penhadas em nosso organismo.

Assim como outros minerais, o cobre pode ser produzidopelos organismos vivos. Como é necessário para manter asfunções vitais, ele é chamado de “essencial”. Por isso ohomem deve absorvê-lo da natureza por meio da ingestão dedeterminados alimentos e da água.

Por que o cobre é essencial?

É essencial porque faz parte de algumas proteínas necessáriaspara processos indispensáveis para que o organismo semantenha vivo, desde a concepção e por toda a vida.

Algumas destas proteínas denominadas “enzimas” têm afunção de permitir que se realizem os processos citados.No quadro há alguns exemplos das principais enzimas esuas funções.

Para entender em que consiste a importância do cobreforam feitos testes com ovos de peixes-zebra encubados,acompanhando o seu desenvolvimento.

Foram observadas as seguintes etapas:

- Quando não há cobre suficiente: os peixes não sedesenvolvem e morrem.

- Quando há cobre, mas não o suficiente: o desenvolvimentotem início, mas eles morrem em poucos dias.

- Quando há quantidades maiores de cobre: eles sedesenvolvem até a formação do sistema nervoso, querepresenta um dos primeiros sistemas que aparecem duranteo amadurecimento do peixe.

- Somente quando há cobre suficiente para atender a todassuas necessidades, o sistema nervoso que havia se formadoe que era transparente adquire cor, o que significa o completodesenvolvimento do peixe.


10

No homem, as enzimas dependentes de cobre são vitaisdurante o desenvolvimento embrionário e cerebral:participam ativamente estimulando o crescimento dascrianças e os mecanismos imunológicos de defesa,contribuem na prevenção da anemia e da fragilidadeóssea, ajudam a melhorar a qualidade dos tecidos e dapele e estão ativamente presentes na formação de algunshormônios e neurotransmissores.

A percepção da importância do cobre se dá de formaintensa com a morte ou em menor grau com o surgimentode doenças. No dia a dia percebe-se esta importância énotada ao se analisar que uma dieta pobre em cobreocasionará uma diminuição das funções essenciais à vida.Estes aspectos serão revistos com mais detalhes na seçãosobre deficiência do cobre.

Referências:- International Programme on Chemical Safety (IPCS). Copper. Environmental Health Criteria 200. Geneva: World Health Organization, 1998.- Linder MC, Hazegh-Azam M. Copper biochemistry and molecular biology. Am J Clin Nutr. 1996; 63:797S-811S- Mertz W. The essential trace elements. Science. 1981 Sep 18;213(4514):1332-8.- Olivares M, Uauy R. Copper as an essential element. Am J Clin Nutr. 1996;63:791S–6S.- Ralph A, McArdle H. Copper Metabolism and copper requirements in the pregnant mother, her fetus, and children. New York: Internatinal Copper Association, 2001- Uauy R, Olivares M, Gonzalez M. Essentiality of copper in humans Am J Clin Nutr. 1998;67:952S-9S- WHO/FAO/IAEA. Trace elements in human nutrition and health. Geneva: World Health Organization, 1996

O cobre é indispensável à vida, por isso o organismobusca na natureza a sua forma de absorção.


O Metabolismodo Cobre

- A entrada e a saída do cobre no organismo são fortementecontroladas.

Para que o organismo possa assimilar o cobre obtido pormeio dos alimentos e da água são necessários algunspassos que modificam os materiais que o contém e otransporta. Primeiro ele é digerido no estômago e no intestino,que representam um intermediário entre o meio ambientee o interior do organismo. Depois entra no organismo paraser utilizado nas funções mencionadas.

Vamos revisar alguns detalhes que são interessantes. Oestômago possui um ambiente ácido que favorece a liberaçãodo cobre existente na água e nos alimentos. O processo deabsorção ocorre principalmente no intestino delgado e paraisso é necessário que este esteja sadio.

A quantidade de cobre absorvida depende em parte daquantidade total contida na dieta e dos componentes que oacompanham. Há substâncias que favorecem a sua absorção(como as carnes) e outras que a diminuem (como o leite,alguns açúcares e outros minerais como o zinco).

Quando o cobre é absorvido no intestino, ele é levado aofígado, onde é armazenado e distribuído (de maneira muitocontrolada) aos diferentes sistemas que dele necessitam.

O cobre que sai do fígado para os tecidos nunca está livre, vaisempre unido a uma proteína muito importante no seumetabolismo, chamada “ceruplasmina”.

O cobre não utilizado é eliminado pela bílis, devolvido aointestino e eliminado nas fezes. Como é muito importante nofuncionamento do organismo, cada passo ou atividade em queestá envolvido é altamente controlada. Por exemplo, quandoseu nível na dieta é baixo, a absorção aumenta e a eliminaçãopela bílis diminui.

A absorção minimiza e a excreção aumenta quando os níveissão maiores que os necessários. Este processo de controlar asquantidades de cobre no organismo, garantindo que estejaonde for necessário sem que haja carências ou excessos,chama-se homeostasis e é fundamental para o bom manejodo cobre e para a saúde do indivíduo. A figura ilustra ometabolismo do cobre.

Metabolismo do cobre

Frequentemente perguntamos se a saúde dos trabalhadoresde minas de cobre e fundições está em risco devido àpossível absorção do metal pelas vias respiratórias e pelapele. Os fatos mostram que a absorção de cobre desta maneiraé quase nula.

O cobre é metálico nestes locais de trabalho e não absorvívelpelas vias respiratórias e pela pele. O risco que estas pessoascorrem depende de fatores como os outros elementos contidosnas partículas do ar e o tamanho de tais partículas.

Excreçãopor urina

0,1 mg/dia

Excreçãopor suor

0,001 mg/dia

Absorção12 – 60%

Ceruloplasmina 95%TranscupreínaAlbúmina 5%Aminoácidos

Proteínas de cobre Tisular

SuperoxidismutasaTirosinasa

Citocromo C oxidasaLisiloxidasa

Excreçãopor fezes

2,4 mg/dia

Dieta decobre 2,5

mg/dia

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Referências:- Linder MC, Hazegh-Azam M. Copper biochemistry and molecular biology. Am J Clin Nutr. 1996; 63:797S-811S- Lonnerdal B. Bioavailability of copper. Am J Clin Nutr. 1996; 63: 821S-9S- Lonnerdal B. Intestinal regulation of copper homeostasis: a developmental perspective. Am J Clin Nutr. 2008; 88: 846S-50S- National Academy of Sciences. Institute of Medicine. Food and Nutrition Board. Dietary reference intakes for vitamin A, vitamin K, arsenic, boron, chromium, copper, iodine, iron, manganese, molybdenum, nickel,

silicon, vanadium, and zinc. Wahington DC: National Academy of Sciences, 2001.- Ralph A, McArdle H. Copper Metabolism and copper requirements in the pregnant mother, her fetus, and children. New York: Internatinal Copper Association, 2001- Turnlund JR. Human whole-body copper metabolism.

A ação do cobre no organismo é altamente controlada,minimizando os riscos de deficiência e excesso.


Legumes

• Feijão• Grão-de-bico• Lentilha• Soja

Outros

Quais são os alimentos com maior teor de cobre?Frutos do mar

Fungos

• Cogumelos em geral

Vísceras

• Fígado• Rins

Sementes

• Amêndoa• Amendoim• Girassol• Nozes

• Batata• Cereais integrais• Chocolate• Frutas secas• Ovo

• Camarão• Marisco• Mexilhão• Ostra• Outros moluscos

De ondeobtemoso Cobre

que necessitamospara viver?

- As fontes naturais das quais retiramos o cobre são osalimentos e a água.

- Situação da nutrição em diversos países.

O cobre nos alimentos

O nosso organismo não tem capacidade de produzir cobre,de modo que somente o obtemos por meio da alimentação.A maior parte do que necessitamos deste metal éproporcionada pelos alimentos e a diferença é complementadapela água e pelo consumo de suplementos minerais (o queocorre mais frequentemente nos países desenvolvidos).

O nível de cobre dos alimentos varia conforme o seu tipoe sua forma de processamento. Nos vegetais e nos animaishá variações do nível de cobre de acordo com a espécie eas condições em que crescem e se desenvolvem. Nos vegetaishá a influência das condições do solo e do tipo de fertilizanteutilizado, enquanto que nos animais o nível deste mineraldepende, em parte, da sua alimentação.

Com relação aos efeitos do processamento dos alimentoscabe destacar que estes procedimentos modificam seu nívelde cobre. Os cereais processados têm menor quantidade decobre que os integrais. Do mesmo modo, os alimentos ácidoscozidos ou armazenados em recipientes de cobre têm o níveldeste mineral aumentado.

Na indústria alimentícia são utilizados recipientes de cobre paraa preparação de queijos, bebidas alcoólicas (uísque,aguardente) e amendoim açucarado. Para prevenir a deficiênciade minerais, alguns alimentos também são enriquecidos comestas substâncias.

Em alguns casos o cobre é adicionado, especialmente nosleites para os bebês e em cereais para o café da manhã. NoChile, por exemplo, o leite que as crianças menores de 18meses de idade recebem gratuitamente é enriquecido comferro, zinco e cobre.

Entre os alimentos ricos em cobre encontram-se os mariscos,os miúdos, os ovos, algumas sementes, os legumes, os cereaisintegrais, os cogumelos, as frutas secas, a batata e o chocolate(uma vez que o cacau possui um alto conteúdo deste mineral).

Todos os tipos de carnes, apesar de um menor teor de cobreque os alimentos anteriores, são uma boa fonte deste mineral.As frutas, as verduras e os derivados do leite são alimentospobres em cobre.

O cobre é um micronutrientenecessário ao organismo para que

haja uma boa saúde.

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Vegetais folhosos Outros vegetaisAcelga 0,09 0,32

0,080,240,050,020,04

Aipo 0,02Alface 0,06Espinafre 0,16Legumes

0,260,310,86

Frutas

0,07 0,100,050,020,010,080,080,020,050,35

0,79Tubérculos

0,110,190,040,05

CereaisSementesAmêndoa 1,03Amendoim 0,85Nozes 1,77Lacticínios

0,000,060,060,110,010,410,010,020,01

0,100,070,110,210,080,160,250,26

0,000,070,030,02

0,440,110,141,130,17

0,060,100,250,090,040,100,090,110,100,170,090,13

Peixes

Frutos do mar

Aves0,090,740,100,04

CarnesSobremesas à base de leite

0,000,090,250,090,22

Doces

Açúcar 0,00Chocolate doce 0,51

GordurasAzeite 0,01Maionese 0,00Margarina 0,01Cereais matinais

Outras bebidasAveia 0,34Cereais com chocolate 0,62

Coca Cola 0,02

Cereais sem chocolate 0,03 Água mineral 0,01Bebidas alcóolicasCerveja 0,01Vinho tinto 0,03

Dados para alimentos crus e alguns processados.Obtidos de Olivares e colaboradores.

Teor de cobre (mg por 100g) de alguns alimentos

Ervilha em consevaFeijãoFeijão preto Feijão verdeLentilha

Batata descascadaBatata fritaCebola Cenoura

Arroz Biscoito de chocolateBiscoito de soda Farinha de trigoPão de forma brancoPão de forma integralPão francêsTalharim

Atum em conservaCavala em conserva MerluzaMoreia negra

CamarãoMexilhãoMoluscoOstraVôngole

Carne assadaCarne moídaChuleta bovinaChuleta de porcoHambúrguerLinguiçaLombo de porcoMortadelaOssobucoPresuntoRosbifeSalsicha

ManjarPudim de baunilha/carameloPudim de chocolateSorvete de baunilhaSorvete de chocolate

Coxa de frangoOvoPeito de frangoPeito de peru

Iogurte batido Leite com chocolateLeite condensado Leite instantâneoLeite longa vidaLeite em pó fortificadoQueijo amareloQueijo frescoQueijo gouda

Banana prataLaranjaMaçãMelãoPêraPêssegoPêssego em conservaUvaUva passa

AbacateAbóboraCogumelosMilho verdePimentãoTomate Grupo de alimentos Contribuição (%) Grupo de alimentos Contribuição (%)

Frutas 6,4Vegetais 13,3Cereais e legumes 42,4Leite e derivados 2,4Ovos 8,3

* (bovina, suína, aves e cordeiro) Dados obtidos de Olivares e colaboradores

Carnes* 16,8Peixes e frutos do mar 0,9Gorduras 0,2Outros 9,2

Em um estudo realizado entre 1997 e 1998 em Santiago (Chile)ficou comprovado que os cereais e as leguminosas eram osalimentos que mais levavam ao consumo de cobre (tabela 1).A baixa porcentagem em relação aos frutos do mar e aos peixesse explica pelo reduzido consumo destes produtos no país.

Tabela 1. Diferentes grupos de alimentos no consumo de cobreentre a população adulta de Santiago (Chile).

O quadro apresenta os níveis de cobre dos alimentos demaior consumo:

Quando se analisa a presença de cobre na alimentação, é neces-sario considerar não só seu conteúdo nos alimentos como tambéma quantidade que é absorvida de cada um deles. Nos alimentosde origem animal o cobre é muito melhor absorvido que nos deorigem vegetal. O mesmo acontece com o leite materno em com-paração ao leite de vaca. A mistura de alimentos com cobre queuma pessoa come determina se ele será mais ou menos absorvidopelo organismo, o que chamamos de “biodisponibilidade”.

O cobre na água potável

O cobre é um elemento encontrado naturalmente nas rochas eno solo, por isso está presente nas águas superficiais esubterrâneas. Ao ser transportada por canos de cobre, a águapode ter este mineral aumentado pela liberação dos próprioscanos, principalmente em algumas condições, como nos casosde águas ácidas ou potáveis (que permanecem no canodurante a noite, por exemplo) e com aumento da temperatura.

Se quisermos diminuir o nível de cobre da água potável, bastaabrir a torneira por cerca de 30 a 60 segundos ou acionar adescarga. A liberação de cobre é maior nas tubulações novas,uma vez que o tempo promove nas mais antigas a ocorrênciade uma crosta (corrosão) em seu interior, diminuindo aliberação de cobre.

A água potável apresenta um teor de cobre baixo (normalmentemenor que 0,1 mg por litro). Já as águas não tratadas(especialmente as de poço) podem promover uma liberaçãoexcessiva de cobre do solo.


Grupo Recomendação (mg/dia)

1 – 3 anos 0,34

4 – 8 anos 0,44

9 – 13 anos 0,70

14 – 18 anos 0,89Maior de 18 anos 0,90Gestantes 1,00Lactantes 1,30

Grupo Limite máximo (mg/dia)

1 – 3 anos 1

4 – 8 anos 3

9 – 13 anos 5

14 – 18 anos 8

Maior de 18 anos 10

Gestantes < 18 anos 8

Gestantes > 18 anos 10

Lactantes < 18 anos 8

Lactantes > 18anos 10

Quando a água que bebemos tem uma concentração decobre inferior a 0,1 mg por litro, o conteúdo de cobre dosalimentos representa 90% das necessidades do adulto. Noentanto, quando a concentração está entre 1 a 3 mg por litro,esta proporção pode chegar a 50% do cobre ingerido.

Em crianças menores de um ano alimentadas com leite empó enriquecido com cobre, a água utilizada para preparar oleite leva menos de 10% do cobre consumido. Já no leite não-enriquecido, este índice é em torno de 50%, especialmentequando o teor de cobre na água está entre 1 a 2 mg por litro.

Qual é o consumo de cobre recomendado?

Vários órgãos nacionais e internacionais estabeleceramrecomendações de consumo diário de cobre que supram asnecessidades dos diferentes grupos da população. Elas sãodistintas para cada uma das faixas etárias, assim como para asmulheres grávidas ou que estejam amamentando. Além disso,há variações nas demandas entre as pessoas de cada grupo.As recomendações atendem às necessidades de 97, 5% dosindivíduos. Ficou estabelecida também a quantidade máximadiária de consumo contínuo, para evitar qualquer risco à saúde.

A recomendação mais utilizada foi a determinada pelo Institutode Medicina dos Estados Unidos no ano de 2002, apresentadanas tabelas 2 e 3. A Organização Mundial da Saúde estimou asnecessidades de cobre em 12,5 mg/dia por kg de peso nosadultos e em torno de 50 mg/dia por kg de peso para osmenores de um ano.

Tabela 2. Consumo diário de cobre recomendado pelo Instituto deMedicina dos Estados Unidos da América.

Como os dados sobre as crianças menores de um ano eraminsuficientes, tomou-se como referência a quantidade decobre contida no leite materno e os volumes habitualmenteconsumidos pelas crianças nessa idade, chegando-se aestimar a marca de 0,2 mg por dia como a quantidadeadequada para os primeiros seis meses de vida e 0,22 mgpor dia no segundo semestre da vida.

O conteúdo máximo aceitável de cobre na água potávelfoi estabelecido pela Organização Mundial da Saúde e poroutras instituições como a Agência de Proteção Ambientaldos Estados Unidos. A OMS estabeleceu para a água potáveluma quantidade máxima de cobre de 2 mg por litro.

Quantidade cobre na alimentação em diferentespaíses

Nossos hábitos de alimentação mudaram notavelmente nasúltimas décadas, em que progressivamente aumentou-se oconsumo de gorduras, cereais refinados, bebidas açucaradase reduziu-se o de outros alimentos, como os legumes. Istolevou a uma diminuição do cobre que retiramos de nossadieta alimentar.

Tabela 3. Consumo máximo diário seguro de cobre estabelecido peloInstituto de Medicina dos Estados Unidos da América

Abreviaturas: miligrama (mg), Organização Mundial da Saúde (OMS), menor (<), maior (>).

16

Em 1998 a OMS analisou as dietas de diferentes regiões,descobrindo que em países desenvolvidos o consumo médiode cobre oscilava entre 0,9 e 2,2 mg por dia. Na Europa esteconsumo variava de 1 a 2,26 mg diários para os homens e0,9 a 1,1 mg para as mulheres.

Dos 849 casos avaliados na Europa e nos Estados Unidos,30% revelaram o uso de menos de 1 mg de cobre por dia.Com base nesta análise, a OMS concluiu que há um riscomaior de problemas de saúde devido à deficiência deingestão de cobre que pelo excesso, especialmente naEuropa e nas Américas.

Cabe ressaltar que nos países desenvolvidos se acrescentaem torno de 2 mg de cobre nas dietas, proveniente doconsumo de suplementação que em geral é de amplo usopela população.

A água potável aumenta entre 0,1 e 1 mg a quantidade diária deingestão de cobre. Várias pesquisas recentes realizadas empaíses desenvolvidos e em vias de desenvolvimento mostraramconsumos médios de cobre próximos aos recomendados,indicando que um número significativo dos indivíduos ingeremenos cobre que o recomendado. Em um estudo realizadoem Santiago (Chile), observou-se que o consumo médiodos adultos foi de 1 mg de cobre por dia, destacando que46,3% dos homens e 66,1% das mulheres recebiam menoscobre que o recomendado.

É praticamente impossível consumir mais cobre que omáximo recomendado como seguro. Isso geralmente ocorreem situações excepcionais, em que são ingeridos alimentoscontaminados com cobre ou água potável não tratada quecontenha uma alta concentração do mineral.

Referências:- Committee on Copper in Drinking Water. Board on Environmental Studies and Toxicology. Commission of Life Sciences. National Research Council. Copper in drinking water. Washington D.C.: National Academy Press, 2000.- Georgopoulos PG, Wang SW, Georgopoulos IG, Yonone-Lioy MJ, Lioy PJ. Assessment of human exposure to copper: a case study using the NHEXAS database. J Expo Sci Environ Epidemiol. 2006;16:397-409.- International Atomic Energy Agency (IAEA). Human dietary intakes of trace elements: a global literature survey mainly for the period 1970-1991. I. Data list and sources of information. Vienna: IAEA, 1992.- International Programme on Chemical Safety (IPCS). Copper. Environmental Health Criteria 200. Geneva: World Health Organization, 1998.- National Academy of Sciences. Institute of Medicine. Food and Nutrition Board. Dietary reference intakes for vitamin A, vitamin K, arsenic, boron, chromium, copper, iodine, iron, manganese, molybdenum, nickel, silicon,

vanadium, and zinc. Wahington DC: National Academy of Sciences, 2001.- Olivares M, Araya M, Uauy R. Copper homeostasis in infant nutrition: deficit and excess. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2000;31:102-11.- Olivares M, Pizarro F, de Pablo S, Araya M, Uauy R. Iron, zinc and copper: contents in common Chilean Foods and daily intakes in Santiago, Chile. Nutrition 2004;20:205-12.- Organización Mundial de la Salud (OMS). Guías para la calidad del agua potable. Primer apéndice a la tercera edición. Vol. 1: Recomendaciones. Ginebra: Organización Mundial de la Salud, 2006. Disponible en:

http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/gdwq3_es_fulll_lowsres.pdf- Sadhra SS, Wheatley AD, Cross HJ. Dietary exposure to copper in the European Union and its assessment for EU regulatory risk assessment. Sci Total Environ. 2007;374:223-34.- WHO/FAO/IAEA. Trace elements in human nutrition and health. Geneva: World Health Organization, 1996.

Devemos prestar atenção à quantidade de cobreque consumimos, já que os níveis contidos nos

alimentos e na água nem sempre são suficientesem algumas fases da vida.


- Causas da carência de cobre- Conseqüências da deficiência deste mineral

A deficiência do cobre é o principal problema de saúderelacionado com esse mineral. Afeta com mais frequênciaas crianças, embora também tem sido descrita em outrasfaixas etárias. Recentemente há um aumento de casos entreos idosos.

A deficiência de cobre pode apresentar vários níveis degravidade, indo desde alterações leves ou moderadas (que nãosão aparentes) até as formas severas em que aparece umasérie de manifestações clínicas que descreveremos mais adiante.A deficiência severa de cobre é a ponta do iceberg, já que épouco frequente, enquanto as formas menos aparentessão mais abundantes.

Quando a deficiência do cobre pode ser umadoença?

A deficiência do cobre pode ser de origem genética oumais frequentemente um fenômeno adquirido. Ocorrehabitualmente em indivíduos ou grupos de pessoas queseguem uma dieta com baixo nível de cobre e/ou apresentapobre absorção do mineral. Estes fenômenos têm especialimportância quando se associam a um aumento das necessidadesdevido à grande demanda imposta pelo crescimento (na criança)ou gravidez e também a um aumento das perdas de mineralpor diarreias. O quadro mostra as diferentes causas da origemde uma carência de cobre.

Ao nascer, as crianças contam com uma grande quantidadede cobre acumulado no fígado, formando assim uma reservapara suprir suas necessidades durante os primeiros meses devida, período em que o fornecimento deste mineral por meio daalimentação é baixo. Durante os últimos três meses da gravidez,o feto recebe da mãe a maior proporção do cobre, de modoque os bebês que nascem prematuros apresentam uma menorquantidade de cobre no fígado, e por isso esgotam estareserva precocemente e podem desenvolver a deficiência.

Uma dieta pobre em cobre é a principal causa da deficiênciadeste elemento. As crianças alimentadas com leite maternocorrem menos risco que as que recebem o leite de vaca, umavez que o primeiro é mais rico em cobre. Por isso há leitesespecificamente enriquecidos com cobre para as crianças.

Pirâmide da carência do cobre

Deficiênciaclínica

Deficiência moderada

Deficiência leve

Manifestações clínicas

AtividadesCupro-enzimas

alterada

Cobre eceruloplamina

no plasmadiminuído

Causas de deficiência de cobre adquiridaReservas reduzidas ao nascer (bebês prematuros)Cota insuficiente

• Dieta com baixo conteúdo de cobre• Diminuição da absorção de cobre

Aumento das necessidades• Crescimento• Gravidez• Amamentação

Aumento das perdas• Diarreias frequentes• Diarreias prolongadas

Quando a faltade Cobre

pode ser consideradaum problema de saúde

Em algumas fases da vida uma dieta pobre em cobre éa causa mais frequente desta carência. Há condições emque o cobre não é bem absorvido. O consumo de zinco emaltas doses diminui a absorção de cobre, assim como algunsoutros componentes da dieta. Nos idosos, a capacidade dedigerir os alimentos diminui progressivamente e os mineraisnão são totalmente liberados na dieta, por isso a quantidadede cobre absorvida é menor.

Existem alguns casos em que ocorre um problema deabsorção intestinal, como na doença celíaca, em que aabsorção de diversos componentes dos alimentos émenor, entre eles o cobre e outros minerais. Há tambémperíodos do ciclo vital nos quais as necessidades de cobresão elevadas.

A deficiência de cobre é maisfrequente na infância, períodoem que as necessidades domineral são elevadas pelasexigências do crescimento. Issoé particularmente importanteem crianças menores de umano, já que nessa idade avelocidade de crescimento énotavelmente acelerada. Háainda um aumento da demandade cobre na gravidez, pois amãe deve prover os mineraisque o feto necessita paraseu desenvolvimento, e tambémpara a mulher que estáamamentando, devido a presençado cobre no leite que ela produz.

A perda de cobre por consequência de diarreias prolongadasou frequentes é uma causa comum de deficiência do mineralnos países de terceiro mundo, especialmente em criançaspequenas. As crianças desnutridas costumam apresentarvárias condições que levam a esta deficiência.

Em geral são bebês prematuros, que tiveram um períodomuito curto de amamentação materna ou que apresentaramdiarreias frequentes. Normalmente recebem uma dietabaseada em leite de vaca não fortificado e alimentospredominantemente de origem vegetal, ricos em açúcares.Uma vez tratados, a necessidade de cobre volta a crescer.Os primeiros casos de deficiência de cobre severa foramobservados em crianças em recuperação nutricional, nosanos 60 (no Peru) e na década de 70 (no Chile).

Existe uma moléstia genética rara chamada de “doença deMenkes”, em que se desenvolve uma deficiência grave de cobredevido a uma falha em sua absorção. Manifesta-se no cursodos três primeiros meses de idade e habitualmente leva à morteantes dos cinco anos. Essa doença está relacionada ao sexo(afeta os homens) e ocorre um caso a cada 250 mil nascimentos.

Até hoje não existe um tratamento realmente efetivo paraessa deficiência. Há uma forma menos severa, denominadacorno occipital, em que os sintomas são mais leves e de avançomais lento, permitindo que a pessoa chegue à vida adulta.Nesse caso, a radiografia do crânio mostra uma espécie decorno ósseo na parte posterior da cabeça, por isso o seu nome.

Qual a frequência da carência de cobre?

A deficiência de cobre é menos comum que as de ferro ezinco e afeta predominantemente as crianças, especialmenteaquelas desnutridas. Recentemente essa carência foi observadaem idosos, em especial com idade superior aos 70 anos.Não há informação de qual é a sua frequência em âmbitomundial. Alguns estudos realizados na América Latina, emcrianças, grávidas e idosos, indicam a existência da carênciade cobre na população (tabela 1). Isso é importante porque háprofissionais nos países desenvolvidos que pensam que adeficiência de cobre é tão rara que não merece atenção.

Tabela 1. Frequência da carência de cobre nos estudosrealizados em alguns países da América Latina.

Como se manifesta a carência do cobre?

Os principais sintomas da deficiência severa de cobre sãoanemia, diminuição dos glóbulos brancos, redução dasplaquetas e alterações ósseas. Essa carência impede aabsorção e a mobilização do ferro que está armazenado nonosso organismo, o que leva a uma insuficiente produção deglóbulos vermelhos e, portanto, o desenvolvimento de anemia,que pode ser curada aumentando-se a ingestão de cobre.

18

Santiago, Chile(década de 70)

Cochabamba, Bolivia

Cochabamba, Bolivia

Lima, Perú

Lima, Perú

Zona suburbana daProvincia de BuenosAires, Argentina

Santiago, Chile

Crianças desnutridas

Crianças com desnutrição severa

Crianças com desnutrição moderada

Crianças menores de 2 anos

Gestantes

Pré-escolares e escolares

Adultos

40

91

64

20

9

8,5

30

Percentual comcarência de cobre

Grupo estudado Cidade / País

Colaboram com o desenvolvimento da anemia a destruiçãodos glóbulos vermelhos (já que a capacidade de proteçãodestas células dos efeitos dos oxidantes está afetada) e umamenor produção ou efeito do hormônio necessário para aprodução dos glóbulos vermelhos (eritroproietina).

Nessa carência também há menor produção de um tipo deglóbulo branco chamado neutrófilo e de plaquetas,encontrando-se uma diminuição de ambas as células nosangue. Outra manifestação de deficiência severa de cobreem crianças é a diminuição acentuada na força e densidadeóssea, causando osteoporose e fragilidade e aumentando osriscos de fraturas. Nos adultos, a osteoporose ocorre pordiversos fatores, sendo um deles a falta de cobre.

As carências moderada e severa de cobre acompanhamoutras alterações, como exemplo o lento crescimento emcrianças, a alteração da capacidade dos glóbulos brancos dese defenderem das bactérias e a diminuição da imunidade, oque leva a uma maior frequência de infecções pulmonares.

Manifestações menos comuns são a diminuição dapigmentação da pele e de cabelo, as alterações nometabolismo do colesterol e da glicose, o aumento da pressãoarterial e o surgimento de anormalidades no ritmo do coração(palpitações e batidas irregulares, por exemplo).

Verifica-se em adultos que a falta de cobre pode produziralteração na medula espinhal, que leva a alterações da forçamuscular, da sensibilidade e da coordenação dos movimentos,que podem ou não ser acompanhada de anemia, o que émuito parecido ao que ocorre quando há falta da vitamina B12.

A carência de cobre durante a gravidez pode produzir abortoou malformação do feto ou lentidão do seu crescimento.Na doença de Menkes, a carência de cobre afeta as criançasdesde o útero e continua depois do nascimento. Logo podeapresentar outras manifestações tais como retardo mental,convulsões, fragilidade e dilatação dos vasos sanguíneos(aneurismas), cabelo torcido e alteração da visão.

Efeitos da carência de cobre

• Anemia• Redução de glóbulos brancos• Diminuição de plaquetas• Osteoporose e fragilidade dos ossos• Menor crescimento• Diminuição das defesas• Infecções pulmonares severas• Menor pigmentação da pele e cabelos• Elevação do colesterol• Aumento da glicose no sangue• Alteração do ritmo cardíaco• Aumento da pressão arterial• Malformação ou crescimento reduzido do feto• Comprometimento da força, da coordenação muscular

e da sensibilidade• Dano cerebral e retardo mental (na doença de Menkes)• Cabelo torcido (na doença de Menkes)• Dilatação dos vasos sanguíneos (na doença de Menkes)


Os principais problemas de saúde causados peladeficiência de cobre são a anemia, a diminuição de

glóbulos brancos e a osteoporose.

Referências:- Castillo-Durán C, Fisberg M, Valenzuela A, Egaña JI, Uauy R. Controlled trial of copper supplementation during the recovery from marasmus. Am J Clin Nutr. 1983;37:898-903.- Danks DM. Copper deficiency in humans. Ann Rev Nutr 1988;8:235-57.- FAO/WHO/IAEA. Trace elements in human nutrition and health. Geneva: World Health Organization, 1996.- Ilich JZ, Kerstetter JE. Nutrition in bone health revisited: A story beyond calcium. J Am Coll Nutr 2000;19:715-37.- Kumar N, Gross JB, Ahlskog JE. Copper deficiency myelopathy produces a clinical picture like subacute combined degeneration. Neurology 2004;63:33-9.- Madsen E, Gitlin JD. Copper deficiency. Curr Opin Gastroenterol 2007;23:187–192.- Muñoz C, Ríos E, Olivos J, Brunser O, Olivares M. Iron, copper and immunocompetence. Brit J Nutr 2007;98 (Suppl 1):S24-S28.- Olivares M, Araya M, Uauy R. Copper homeostasis in infant nutrition: deficit and excess. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2000;31:102-111.- Olivares M, Hertrampf E, Uauy R. Copper and zinc interactions in anemia:a public health perspective. In: Kraemer K., Zimmermann M.B., editors. Nutritional Anemia. Basel, Switzerland: Sight and Life Press; 2007.

(Chapter 8): 99-109.- Olivares M, Uauy R. Copper as an essential element. Am J Clin Nutr 1996;63:791S–6S


- Estudos experimentais pesquisam a quantidade ideal de cobrepara o ser humano.

Explicando-se o importante papel que o cobre exerce noorganismo, é surpreendente a escassez de informações sobreos efeitos do cobre nos seres humanos.

Há evidências que sugerem que alguns grupos da populaçãose beneficiariam se complementassem sua dieta comcobre. No entanto, não está claro quem deve elevar oconsumo do mineral e em que quantidade para que seobtenham os benefícios e fiquem em uma dose segura.Essa ideia nasce da nova maneira de enxergar as coisasna medicina e na nutrição.

Antigamente uma pessoa que tivesse um mal-estar eraconsultada e só então se dava um tratamento para aliviaros sintomas e para eliminar a causa, se fosse possível.Hoje, com mais conhecimentos disponíveis, é possível terum olhar diferente. Tenta-se reconhecer antecipadamenteas pessoas propensas ao risco de sofrer uma doençaantes que ela se desenvolva, de maneira a evitá-la oudesacelerá-la substancialmente. Então fica aí o interesseem saber a quantidade de cobre a ser complementado paraestes indivíduos.

A figura mostra a relação entre as doses de cobre e seusefeitos, o que ocorre na população na medida em que seaumenta ou diminui a ingestão de cobre. No eixo vertical,aparece a proporção da população que manifesta sintomasrelacionados à quantidade de cobre ingerida, enquanto noeixo horizontal aparece a ingestão de cobre, que é mínimana extrema esquerda e que aumenta até a extrema direita.

Para analisar quem necessita desta complementação e aquantidade, é necessário observar algumas condições:- Saber a partir de qual dose do metal começa a aumentar o

número de indivíduos que apresentam efeitos colaterais equando o cobre ingerido é muito pouco ou excessivo.

- Definir os efeitos significativos mais precoces, que aparecemantes que haja algum dano.

- Diferenciar os efeitos que aparecem imediatamente depois deconsumido o cobre (agudos) daqueles que levam um tempopara aparecer (crônicos).

- Contar com exames laboratoriais sensíveis e específicos, quepermitam detectar antecipadamente tais efeitos, importantespara a saúde humana.

Revisaremos passo a passo esses temas.

Modelos de avaliação de risco

Existe muito interesse em identificar o uso do cobre namedicina. Como os estudos disponíveis são insuficientes, amaneira mais frequente utilizada para averiguar a quantidadede cobre que podemos ingerir é aplicando os modelos deavaliação de risco.

O modelo atualmente em uso leva em conta a zona em queatuam os mecanismos fisiológicos que permitem se adaptar egerenciar mudanças em mais e em menos, e que anteriormentedefinimos como homeostase.

100

50

0

classe aceitávelde ingestão oral

Homeostase

Baixa ingestão Alta ingestão

% p

op

ulaç

ão b

aixa

def

iciê

ncia

% p

op

ulaç

ão b

aixa

to

xici

dad

e

Ingestão / exposição oral total

Qual a quantidadeideal de Cobre?

22

Quanto menor o consumo de cobre, maior é a proporção depessoas que sofrem sua deficiência. Na teoria, todas aspessoas morreriam se não ingerissem cobre, pois o mineralé essencial para a manutenção da vida. Já no caso de umaalta ingestão, a população morreria por intoxicação. A faixasegura é aquela na qual as pessoas não manifestamdeficiências ou efeitos prejudiciais pelo excesso do mineral,uma zona em que funcionam os sistemas de controle quedefinimos anteriormente como “homeostases”, em que oconsumo é adequado para manter a saúde.

O modelo é executado com dados existentes que derivam,na medida do possível, de estudos práticos. Quando nãohá dados em seres humanos, são usados resultados obtidosem animais e se aplica o “princípio de precaução”, queconsiste em dividir a dose que provou ser segura com basenos resultados experimentais, por fatores de 2, 5, 10 oumais, dependendo da qualidade dos dados e da relevânciados efeitos.

Efeitos medidos experimentalmente

Embora medir os efeitos do cobre mediante experimentaçãodireta seja a melhor maneira de definir o problema, os dadosdisponíveis na literatura científica cobrem só alguns aspectos.

Em seres humanos os estudos são limitados, pois não épossível carregar seus organismos com o cobre ou qualqueroutro elemento, devendo ser feitos de forma controlada eprogressiva, para estabelecer os sintomas adversos quepodem aparecer.

Por isso, a única opção possível é estudar modelos animais.Existe muita informação proveniente de estudos com animaispequenos de laboratório (por exemplo, os ratos), mas a maneiracom que essas cobaias metabolizam o cobre é muito diferenteda forma realizada pelo ser humano. Em muitos casos, osdados desses estudos servem mais para fazer um jogo decenários e estimativas de risco que para a descrição reale sistemática dos efeitos. Assim, os macacos (primatas nãohumanos) são considerados a melhor opção de estudo.

O Chile tem um papel importante na pesquisa que buscaentender os efeitos do cobre no ser humano. Boa parte dosresultados disponíveis foi obtida no país e serviu de base paraque a Organização Mundial de Saúde (OMS) pudesseestabelecer os limites seguros de concentração de cobre emágua potável.

Estes estudos distinguem os efeitos por excesso de cobresegundo a exposição ao metal (ou sua ingestão), sendo agudaou crônica.

Efeitos agudos

Os efeitos agudos estão relacionados principalmente com oconsumo de cobre por meio da água. Em estudos realizadoscom adultos chilenos e de outros quatro países, usando-sevárias qualidades de água e distintos compostos de cobre,notou-se que quando a água continha 4 mg de cobre por litro,os indivíduos sentiam sensação de enjoo ou náusea. Quando oconteúdo era aumentado para 10 mg/litro, 30% das pessoassentiam náusea.

O gráfico mostra a proporção de pessoas que apresentaramnáuseas quando tomaram água com diferentes quantidades decobre (como sulfato de cobre), administradas de formacontrolada na água da torneira.

Com base nas pesquisas, estima-se que se a água potávelapresentasse 16 mg de cobre por litro, todos os indivíduossentiriam náusea e uma parte deles também vomitaria. Essesdados são importantes porque a água potável contém menosde 2 mg de cobre por litro em qualquer lugar no mundo, sendoassim segura para o consumo.

A capacidade de sentir o sabor do cobre

O cobre tem um sabor metálico e a capacidade de percepçãodas pessoas é variada. Para alguns, basta que haja umpouco de cobre (1 ou 2 mg/litro de água) dissolvido emágua para sentir o mau gosto causado pelo sabor metálico.Em contrapartida, outros sentem o gosto do cobre somentequando está presente em quantidades maiores (6 a 10 mg/litro).

Cobre em água (mg/L)

100

20

0

Náu

seas

(%)

40

60

80

0 2 4 6 8 10 12


Nos testes que analisam pessoas que tomam água comcobre em diferentes quantidades, observa-se que elasprimeiro percebem o sabor do metal. Ao se aumentarprogressivamente estas quantidades, surgem sensações demau gosto e asco, seguidas de náusea e, em certos casos,a ocorrência de vômito.

Desta maneira, dadas as concentrações habituais de cobrena água potável, a água que habitualmente temos em casanão apresenta risco para saúde. Estes resultados indicamque a crença tradicional na qual se baseava a normativahistórica que regia o cobre, em que sua cor e sabor metáliconos protegeriam de ingeri-lo em excesso, é um erro, e abrea possibilidade de que poderíamos ingerir quantidadesimportantes de cobre de forma crônica, sem percebermos.

Efeitos crônicos

Os efeitos crônicos foram obtidos ao se administrar, emvoluntários sãos, quantidades de cobre que estão abaixo do“limite alto seguro” durante diferentes períodos de tempo.A medição se deu de várias maneiras: por mudanças nanutrição de cobre, variação na atividade de algumas enzimasque contém cobre em sua estrutura e o necessitam parafuncionar corretamente, alterações em exames de laboratórioque medem a função do fígado e modificações em indicadoresque medem o potencial dano por oxidantes.

Durante seis semanas, foram administrados 3 e 6 mg decobre ao dia. Depois 6 e 8 miligramas diários de cobre duranteseis meses e finalmente 10 mg de cobre/dia por dois meses.Todos esses estudos tiveram resultados negativos e nãorevelaram mudança clínica nos exames de sangue quesugerem riscos para a saúde.

Um estudo realizado em macacos conseguiu avaliar dosesmaiores de cobre. Em um deles, a inserção de cobre nadieta diária foi 4 a 5 vezes o limite alto seguro dos humanos,desde o nascimento até os seis meses de vida. O resultadofoi negativo, sendo que os animais cresceram normalmentee tiveram o desenvolvimento esperado. Os exames delaboratório e o da análise do fígado permaneceram normais.Depois dos seis meses, a absorção de cobre no intestinodiminuiu por volta de sete vezes, o que indica uma potentecapacidade de controle por parte do intestino.

Em uma segunda pesquisa com animais jovens e adultos, elesreceberam cerca de 50 vezes o limite alto seguro durante trêsanos. Não se detectaram efeitos clínicos prejudiciais nosexames de sangue ou na função do fígado. Estes resultadossugerem que o organismo dos primatas tem uma grandecapacidade de adaptação, que permite gerenciar quantidadeselevadas de cobre sem problemas. Também fazem referênciaque as pessoas que sofreram danos à saúde atribuídos aoexcesso de cobre poderiam ter características genéticas queas tornam mais vulneráveis.

Dados experimentais que estudam os efeitos doconsumo prolongado de grandes quantidades de cobremostram que o organismo tem potentes mecanismos de

defesa que permitem evitar que o excesso de cobrecause danos à saúde.

Referências:- Araya M, Bingchen Ch, Klevay LM, Strain JJ, Johnson LA, Robson P, Shi W, Nielsen F, Shu H, Olivares M, Pizarro F, Haber LT. Confirmation of an acute no-observed-adverse-effect and low-observed-adverse-effect level for copper

in bottled drinking water in a multi-site international study. Regul Toxicol Pharmacol 2003; 38(3):389-399- Araya M, Kelleher SL, Arredondo M, Sierralta W, Vial MT, Uauy R, Lonnerdal B. Effects of chronic copper exposure during early life in rhesus monkeys. Am J Clin Nutr 2005; 81(5):1065-1071- Araya M, McGoldrick MC, Klevay L, Stain JJ, Robson P, Nielsen F, Olivares M, Pizarro F, Johnson L, Baker S, Poirier K. Determination of an acute no-observed-adverse-effect-level (NOAEL) for copper in water. Regul Toxicol

Pharmacol 2001; 34(2):137-145- Araya M, Olivares M, Pizarro F, Gonzalez M, Speisky H, Uauy R. Gastrointestinal symptoms and blood indicators of copper load in apparently healthy adults undergoing controlled copper exposure. Am J Clin Nutr 2003; 77:646-650- Araya M, Olivares M, Pizarro F, Llanos A, Figueroa G, Uauy R. Community-based randomized double-blind study of gastrointestinal effects and copper exposure in drinking water. Environ Health Perspect 2004; 112(10):1068-1073- Araya M, Olivares M, Pizarro F, Mendez MA, Gonzalez M, Uauy R. Supplementing copper at the upper level of the adult dietary recommended intake induces detectable but transient changes in healthy adults. J Nutr 2005; 135:2367-2371- Mendez MA, Araya M, Olivares M, Pizarro F, Gonzalez M. Sex and ceruloplasmin modulate the response to copper exposure in healthy individuals. Environ Health Perspect 2004; 112(17):1654-1657- Olivares M, Araya M, Pizarro F, Uauy R. Nausea threshold in apparently healthy individuals who drink fluids containing graded concentration of copper. Regul Toxicol Pharmacol 2001; 33:271-275- Organización Mundial de la Salud (OMS). Guías para la calidad del agua potable. Primer apéndice a la tercera edición. Vol. 1: Recomendaciones. Ginebra: Organización Mundial de la Salud, 2006. Disponible en:

http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/gdwq3_es_fulll_lowsres.pdf- Pizarro F, Olivares M, Araya M, Gidi V, Uauy R. Gastrointestinal effects associated with soluble and insoluble copper in drinking. Environ Health Perspect 2001;109:949-952- Principles and methods for the assessment of risk from essential trace elements (IPCS). Geneva: World Health Organization; 2002(WHO. Environmental Health Criteria; 228)- Suazo M, Olivares F, Mendez MA, Pulgar R, Prohaska JR, Arredondo M, Pizarro F, Olivares M, Araya M, Gonzalez M. CCS and SOD1 mRNA are reduced after copper supplementation in peripheral mononuclear cells of individuals

with high serum ceruloplasmin concentration. J Nutr Biochem 2008; 19(4):269-274- Zacarias I, Yañez CG, Araya M, Oraka C, Olivares M, Uauy R. Determination of the taste threshold of copper in water. Chem Senses 2001; 26:85-89


Exames delaboratóriopara mediro Cobre

em nosso organismo

- Os testes sobre os efeitos do cobre são aplicados para seobter diagnósticos. Ou seja, são úteis em pessoas doentes.

- Definir novos indicadores que permitam medir os primeiros emenos intensos efeitos do cobre é um dos maiores desafios.

Os efeitos da deficiência e excesso de cobre são conhecidosporque existem duas doenças genéticas que representamesses casos extremos. A doença de Menkes, anteriormentemencionada, é o modelo clássico de grave deficiência decobre. Já a doença de Wilson é o exemplo mais conhecidodos efeitos que o excesso de cobre produz, devido à faltade eliminação pela bílis (ver seção Metabolismo), acumulandocobre e desenvolvendo cirrose e insuficiência hepática.

Ambas são de origem hereditária e os exames laboratoriaisdisponíveis atualmente servem para fazer seus respectivosdiagnósticos.

A medicina moderna possui outra visão. Não só trata osdoentes que se consultam por seus males, mas tambémprevê os riscos de que as pessoas adoeçam, antes queocorram danos à saúde. Trata-se então de detectar mudançasmenores do metabolismo.

Esses casos se referem a pessoas que não possuem osfatores hereditários mencionados, mas que respondem aquantidade de metal consumido (dieta e água com pouco oumuito cobre). Nesse caso o problema é muito mais complexoe os exames laboratoriais existentes não conseguem detectaras alterações. É por isso que atualmente existe um enormeinteresse na busca de novos exames.

Os estudos realizados nesse sentido têm demonstrado que,no caso de deficiência, a diminuição da atividade de algumasenzimas que contêm cobre é um bom para a detecção dedeficiências leves e moderadas.

Já na ocorrência de excesso de cobre, até hoje não há bonsresultados. Estudos recentes estão focados em medidascomplexas, que buscam determinar as mudanças ocorridasem algumas células do organismo, capazes de responder àsmodificações no consumo de cobre. Essas atividades estãobem encaminhadas, mas ainda há muito trabalho a fazer.

Os exames laboratoriais disponíveissão úteis para diagnosticar as

doenças relacionadas ao cobre, masbuscam-se testes capazes de mediros efeitos precocemente, antes que

apareça a doença. Embora isso estejaem nível avançado, ainda falta muitopara se conseguir estes resultados.

Referências:- Araya M, Koletzko B, Uauy R. Copper deficiency and excess in infancy: developing a research agenda. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2003; 37(4):422-429- Araya M, Olivares M, Pizarro F, Gonzalez M, Speisky H, Uauy R. Copper exposure and potential biomarkers of copper metabolism. Biometals 2003; 16(1):199-204- Arredondo M, Gonzalez M, Olivares M, Pizarro F, Araya M. Ceruloplasmin, an indicator of copper status. Biol Trace Elem Res 2008; 123(1-3):261-269- Danzeisen R, Araya M, Harrison B, Keen C, Solioz M, Thiele D, McArdle HJ. How reliable and robust are current biomarkers for copper status? Br J Nutr 2007; 98(4):676-683- Suazo M, Olivares F, Mendez MA, Pulgar R, Prohaska JR, Arredondo M, Pizarro F, Olivares M, Araya M, Gonzalez M. CCS and SOD1 mRNA are reduced after copper supplementation in peripheral mononuclear cells of

individuals with high serum ceruloplasmin concentration. J Nutr Biochem 2008; 19(4):269-274- Uauy R, Maass A, Araya M. Estimating risk from copper excess in human populations. Am J Clin Nutr 2008; 88: 867S-871S

Ossos:

o papel do cobre na formação

de colágeno é crucial para a

formação, saúde e reparação dos

ossos. O colágeno é o principal

fator para a rigidez, resistência

mecânica e função do osso.

Estudos em animais mostram que

quando existe uma deficiência de

cobre, há fraturas nos ossos,

anormalidades no esqueleto e

osteoporose.

Cérebro:

o cobre é essencial na formação do cérebro e dos

sistemas nervosos. Também cumpre uma função

importante na produção de neurotransmissores, os

mensageiros químicos que facilitam a comunicação

entre células nervosas e o movimento dos impulsos

nervosos ao longo dos nervos.

Coração e vasos sanguíneos:

o cobre ajuda a manter a elasticidade dos

vasos sanguíneos, o que permite a

manutenção da pressão arterial adequada.

A aorta (principal artéria que corre do

coração e a maior do corpo humano) não

pode funcionar completamente se sua

armação elástica estiver debilitada. Como o

cobre é necessário para uma correta função

e tono muscular, ele desempenha um papel

vital no coração.

Pele:

o cobre contribui para a formação de colágeno,

um tecido conjuntivo da pele. Trata-se da proteína

mais abundante na pele e que é importante para

a manutenção da boa aparência (viçosa, saudável

e sem rugas) em nosso rosto e diversas áreas

do corpo.

Sistema imunológico:

o cobre é necessário para a manutenção de um sistema

imunológico saudável, que protege o corpo de germes e

doenças. Um forte contingente de soldados germicidas,

que incluem glóbulos brancos (que devoram o material

externo), anticorpos (moléculas de proteínas), citocinas

(mensageiros químicos), linfócitos B (produzem

anticorpos) e linfócitos T (células imunes), mantém o corpo

saudável e livre de doenças.

O cobre como nutriente essencial:

o cobre ingerido é absorvido no

estômago e no intestino delgado,

indo para a corrente sanguínea. De

lá é transportado por proteínas até

o fígado, onde é distribuído por todo

o corpo.

Os benefíciosdo cobre no

corpo humano

cobre noduodeno

transportede proteínasna correntesanguínea

o figado

cobre

glóbulosbrancos

materialestranho


O Cobrena medicina

- Doenças ocasionadas pela falta de cobre.- Benefícios da suplementação com cobre.

Existem diversas doenças que estão associadas a pequenasdeficiências de cobre. Nesses casos, uma estratégia útilpara melhorar a saúde seria a suplementação com o mineral.Nas situações em que o papel do cobre não está comprovado,a utilidade da suplementação é questionável. É importantediferenciar corretamente essas circunstâncias.

O cobre e os “radicais livres”

O corpo produz substâncias “oxidantes” chamadas radicaislivres, que são capazes de alterar células e moléculasimportantes como os genes. Esta produção é fundamental nocaso de algumas doenças, como por exemplo, as inflamações.

O cobre forma parte de algumas enzimas. Uma delas, osuperóxido dismutase, tem um papel essencial na proteçãocontra os chamados radicais livres.

É interessante saber ainda que o cobre em excesso é capazde produzir radicais livres. É por isso que, em certas condições,a deficiência ou o excesso de cobre são capazes de causardanos por esse mecanismo.

O cobre e a saúde do coração

Existem vários fatores que aumentam o risco de se apresentaruma doença do coração (enfarte) ou um acidente cerebral.Os principais são o aumento da pressão arterial (hipertensão),elevação do colesterol LDL (o chamado mau colesterol),aumento do triglicérides e diminuição do colesterol HDL(o bom colesterol), obesidade, hábito de fumar, elevação deaçúcar no sangue (diabetes mellitus) e sedentarismo (faltade atividade física). Estudos realizados emanimais e em voluntários mostraram que umadieta pobre em cobre produz um aumento docolesterol prejudicial e diminui o bomcolesterol, elevando o açúcar no sangue ealterando o ritmo do coração.

O colesterol LDL se deposita nas paredesdas artérias, formando placas que produzemarteriosclerose, ou seja, estreitam as artérias.Quando se rompem, favorecem a formaçãode coágulos, diminuindo ainda mais o fluxodo sangue, o que produz o enfarte (docoração ou cérebro).

A formação destas placas é elevada na diabete. Pacientes quetêm as mesmas alterações que as descritas, às vezesapresentam níveis de cobre elevados no sangue. Não se sabese este aumento representa um fator causal destas doençasou se é uma consequência delas, já que nas condiçõesmencionadas existe frequentemente inflamação crônica, e ocobre no sangue aumenta durante a inflamação. O cobre docorpo se distribui de maneira distinta e aumenta suaconcentração no plasma.

Os estudos de suplementação com cobre em pacientes comhipertensão arterial ou com alterações de colesterol etriglicérides têm dado resultados contraditórios. Os dadosfavoráveis só se observam quando os sujeitos têm carênciade cobre. A hipertensão arterial leva a um alargamento docoração por um aumento do músculo cardíaco (cardiomiopatiahipertrófica) e a uma insuficiência cardíaca. Em ratos, tem-senotado que a suplementação com cobre diminui o tamanhodo coração e reduz a insuficiência cardíaca. Em humanosainda não há informação suficiente a respeito.

A carência de cobre afeta a saúde docoração, aumenta o mau colesterol e

causa hipertensão.

O cobre e o reumatismoOs pacientes com reumatismo (osteoartrite ou artrite reumatoide)têm uma inflamação crônica que é acompanhada de níveiselevados de cobre no plasma. Acredita-se que esta resposta doorganismo poderia ter um efeito benéfico. Alguns estudiososdemonstram que a administração de cobre em animais reduz odesenvolvimento ou a severidade do reumatismo.

É comum o uso de pulseiras decobre ou de ligas de cobre paradiminuir os sintomas reumáticos,mas estudos realizados em sereshumanos não demonstraram efeitobenéfico nem com a suplementaçãode cobre nem com o uso depulseiras deste metal. Apesardestes acessórios poderem liberaruma quantidade variável domineral, dependendo da qualidadedo suor, a quantidade absorvidapela pele é a mesma.

Em relação ao tratamento doreumatismo, observa-se que o acetato de cobre é mais eficazque o ácido salicílico na redução dos sintomas da doença. Comoparte das lesões articulares se produz por aparição de novosvasos sanguíneos, e o cobre é necessário para formá-los, usa-seuma forma ainda experimental de produção da deficiência decobre, por meio da utilização de medicamentos que extraemo cobre do organismo.

O cobre e os ossosA osteoporose (diminuição da densidade do osso) é uma condiçãoque afeta mais as mulheres e que aumenta sua frequênciaprogressivamente depois da menopausa. Essa alteração diminui aresistência do osso e aumenta o risco de fraturas. A enzimadependente de cobre, chamada lisil oxidase, é fundamental para amaturação do colágeno, para uma estrutura normal e para odepósito de cálcio no osso. As diminuições da densidade e daresistência do osso se devem principalmente a um menor consumode cálcio e, em menor grau, a um menor consumo de outrosnutrientes, entre eles vitaminaD, cobre e outros minerais.

Nas mulheres, depois damenopausa, a diminuição daprodução de estrogênios(hormônio feminino) contribuipara a aparição da osteoporose.Há uma relação positiva entreníveis de cobre no sangue ea densidade dos ossos.

28

Assim, mulheres com osteoporose ou fraturas depois damenopausa têm níveis mais baixos de cobre no plasma. Observa-se que mulheres que consomem dietas mais ricas em cobreapresentam uma maior densidade óssea comparada comaquelas que consomem menos cobre, embora seus valores decobre no sangue possam ser similares.

A suplementação com cobre reduz a perda de densidadeóssea em mulheres pós-menopáusicas e o resultado é melhor seassociado à administração combinada com outros nutrientescomo cálcio, magnésio e zinco. Esse suplemento múltiplo é maisefetivo do que somente a suplementação com cálcio. Em umestudo em que foi utilizada somente a complementação comcobre, não se observou efeito benéfico. Acredita-se que issoocorreu pelo fato de que as mulheres tinham um consumoadequado de cobre na dieta e não sofriam deficiência do mineral.

O cobre e o câncer

As informações existentes sugerem que não há relação noconsumo de cobre com a ocorrência do câncer, mas em anosrecentes o tema foi colocado de volta em discussão.

Para que um tumor cancerígeno cresça, é necessário que seformem novos vasos sanguíneos que levem o oxigênio e osnutrientes necessários.

Como o cobre é necessário neste processo, foram realizadosalguns estudos utilizando-se medicamentos que extraem ocobre do corpo, provocando assim uma deficiência do mineral,de modo que, ao inibir o crescimento dos vasos sanguíneos,diminua-se o crescimento do tumor canceroso. Os resultadossão promissores nos casos de tumores sólidos e câncereshematológicos, mas a informação ainda não é suficiente paraavaliar o uso do cobre como uma alternativa de terapia paraesses doentes.

O cobre vem sendo usado no tratamento. Em um caso, nanopartículas de cobre cobertas com algumas proteínas foramadministradas, fazendo a com que fossem preferencialmentecaptadas pelas células cancerígenas.

Depois se aplicou a radiofrequência (ondas parecidas com asque produzem os fornos de micro-ondas) e o calor produzidodestruiu as células. Em outros casos, o cobre tem sidoadministrado para aumentar a produção de oxidantes (radicaislivres) ao interior do tumor para assim destruí-lo.

A falta de cobre favorecea diabete a osteoporose.


O cobre e a cicatrização

O cobre contribui para uma melhor cicatrização, poisfavorece a formação de colágeno maduro e de novosvasos sanguíneos. Em pacientes diabéticos, verifica-se quea aplicação de soluções de cobre nas feridas melhorasua cicatrização, e um efeito adicional benéfico é a reduçãode risco de infecção da ferida, pelas propriedadesantibacterianas do mineral.

Dispositivo intrauterino de cobre

Os dispositivos intrauterinos (DIU) constituem um dosmétodos anticoncepcionais mais efetivos. O DIU com basede cobre (“T” de cobre) impede a gravidez pelas mudançasnas condições no interior do útero por corpo estranho epor efeito de cobre liberado. Uma área maior do “T” decobre gera um melhor efeito contraceptivo. O cobre liberadonão altera os níveis sanguíneos do cobre nas mulheres.O DIU de cobre é tão eficaz quanto o de plástico, revestidocom hormônios.

O cobre não causa câncer, mas pode ser útilem seu tratamento.

Referências:- Alarcón OM, Guerrero Y, Ramírez de Fernández M, D’Jesús I, Burguera M, Burguera JL, Di Bernardo ML. Efecto de la suplementación con cobre sobre los valores de presión arterial en pacientes con hipertensión

moderada estable. Arch Latinoam Nutr. 2003;53:271-6.- Alarcón-Corredor OM, Guerrero Y, Ramírez de Fernández M, D’Jesús I, Burguera M, Burguera JL, Di Bernardo ML, García MY, Alarcón AO. Efecto de la suplementación oral con cobre en el perfil lipídico de pacientes

venezolanos hiperlipémicos. Arch Latinoam Nutr. 2004;54:413-8.- Bo S, Durazzo M, Gambino R, Berutti C, Milanesio N, Caropreso A, Gentile L, Cassader M, Cavallo-Perin P, Pagano G. Associations of dietary and serum copper with inflammation, oxidative stress, and metabolic

variables in adults. J Nutr. 2008;138:305-10.- Borkow G, Gabbay J, Zatcoff R. Could chronic wounds not heal due to too low local copper levels? Med Hypotheses. 2008;70:610-3.- Brewer GJ. Anticopper therapy against cancer and diseases of inflammation and fibrosis. DDT 2005;10:1103-9.- Eaton-Evans J, McIIrath EM, Jackson WE, McCartney H, Strain JJ. Copper supplementation and the maintenance of bone mineral density in middle-aged women. J Trace Elem Exp Med 1996;9:87-94.- Ilich JZ, Kerstetter JE. Nutrition in bone health revisited: A story beyond calcium. J Am Coll Nutr 2000;19:715-37.- Klevay LM. Cardiovascular disease from copper deficiency—a history. J. Nutr. 2000;130: 489S-92S.- O’Brien PA, Kulier R, Helmerhorst FM, Usher-Patel M, d’Arcangues C. Copper-containing, framed intrauterine devices for contraception: a systematic review of randomized controlled trials. Contraception. 2008;77:318-27.- Rao JK, Mihaliak K, Kroenke K, Bradley J, Tierney WM, Weinberger M. Use of complementary therapies for arthritis among patients of rheumatologists. Ann Intern Med. 1999;131:409-416.- Zhou Z, Johnson WT, Kang YJ. Regression of copper-deficient heart hypertrophy: reduction in the size of hypertrophic cardiomyocytes. J Nutr Biochem. 2008 [Epub ahead of print]

Propriedadesantimicrobianas

do Cobre

Guillermo Figueroa Gronemeyer


Contexto geral

O cobre é um metal amplamente encontrado na natureza, cujodescobrimento data em torno de 5.000 a.C. Tem sido utilizadoem diferentes funções, que inclui desde utensílios de usodoméstico até o seu uso como condutor elétrico(1). São muitosos papéis na vida dos seres vivos, entre os quais se destacasua função como um microelemento ou nutriente essencialpara as funções básicas do metabolismo celular.

Nos seres humanos, pode-se especificar que o cobre é umelemento necessário em baixas concentrações, faz parte devários sistemas enzimáticos, intervém no desenvolvimentofetal, no tecido cardíaco, no processo de ossificação doesqueleto, na maturação do sistema nervoso e também nosistema imune de todos os seres superiores.

É ainda um componente-chave nas proteínas que participamnos processos de respiração celular e no papel antioxidanteessencial, ajudando a neutralizar os radicais livres queproduzem danos celulares graves (apresenta grande potencialpara oxidar alguns grupos químicos de proteínas e/ou lipídioscelulares).

Normalmente os seres humanos e animais obtêm o cobreque seu organismo necessita na natureza ou pela dieta.O acesso ao cobre no meio ambiente é muito limitado, porisso a dieta e a água são fatores fundamentais para supriras necessidades mínimas do ser humano. Estima-se que ohomem necessita ingerir diariamente pelo menos 0,9miligramas de cobre. A ingestão habitual é suficiente paracobrir tais necessidades, graças a vários alimentos com altaconcentração desde microelemento.

Entre eles encontram-se os frutos do mar, o pão integral, auva passa, as nozes, o chocolate e vários tipos de carne.Isso nos permite concluir que, em condições fisiológicas egenéticas normais, uma dieta variada é suficiente para supriras necessidades metabólicas de um ser humano sadio.

O risco de toxicidade por níveis elevados de cobre é baixo,já que o organismo dispõe de um eficiente sistema decontrole de absorção e excreção de cobre, de modo que, emcondições normais, não há riscos quando a ingestão é superioràs necessidades. Por outro lado, existem evidências quedeterminadas populações têm baixos níveis de cobre e,portanto, necessitam de suplementação especial.

Por suas múltiplas propriedades, tais como condutividadeelétrica, condutividade tér-mica, resistência à tração,à fadiga e à corrosão, fácilmoldagem e beleza, osusos do cobre são diver-sos, mas sem dúvida, otransporte de água potávele de eletricidade são osque têm maior relevância,já que ambas as açõesestão intimamente ligadasao desenvolvimento dasociedade moderna.

A industrialização e oavanço da tecnologiaincorporaram o cobre emmúltiplos equipamentos e utensílios. O reconhecimento deseu valor ampliou na sociedade e a aparição de novasligas aumentou a sua aplicação.

O cobre na história da humanidade

Uma das propriedades ou aplicações do cobre que estáganhando o interesse da comunidade científica nos últimostempos é seu uso como agente biocida. Os estudos paraexplicar e aplicar o uso deste metal como microbicidacresceram, embora a capacidade potencial dos íons decobre (isoladamente ou em complexos de cobre) para eliminaros contaminantes microbianos era conhecida e apreciadadesde antigamente por várias civilizações (ente elas os povosceltas, hindus, americanos e japoneses).

Mais Informações:1. Cooper Development Association. http://www.copper.org/

Atividadeantimicrobiana

do Cobre

34

A história mostra que o uso do cobre para melhorar a higiene datade primórdios da civilização. Fatos indicam que os egípcios,gregos, romanos e astecas o usaram para tratamento de água epara curar ferimentos. Na Grécia o uso desse metal em vasilhase recipientes para recolher água não era casual e essa utilizaçãomelhorou a condição sanitária da água.

Também se descreve que na idade de ouro romana moedas de cobreeram mergulhadas nas vasilhasde armazenamento de água emmuitas casas, evitando suadecomposição e coonsequen-temente a aparição de doenças.A água é fundamental para asaúde e a sua contaminação éuma fonte de risco que se associaa sérias infecções gastrointestinais.

No século XVII o cobre tambémfoi utilizado na agricultura, já quese observava que ao lavar assementes com soluções de sulfatode cobre, este elemento desem-penhava uma potente açãofungicida. Este conhecimentorapidamente foi aplicado paracontrolar os fungos nos cultivos detrigo. Atualmente, muitas pragas deplantas são prevenidas ou combatidas com fungicidas edesinfetantes à base de sais de cobre, como sulfatos e oxicloretos,entre outros.

Quando se descobriu que muitas doenças eram causadas porbactérias, vírus e fungos, iniciaram-se também os estudos sobreas propriedades antimicrobianas do cobre e o seu potencial usoem tratamento de diversos quadros infecciosos. Assim sua aplicaçãose estendeu a diferentes áreas da saúde, como produtos parahigiene bucal, antissépticos, aparelhos médicos e pinturas, entreoutros usos.

A pesquisa científica hoje disponível revelou os mecanismos queexplicam as múltiplas propriedades antimicrobianas do cobre.Assim dispomos de pesquisa básica e aplicada sobre seu papelantimicrobiano frente a numerosos patógenos, para o homem e osanimais, entre eles, Escherichia coli, Listeria monocytogenes,Salmonella Enterica, Campylobacter jejuni, Staphylococcus aureusMRSA, Legionella pneumophila, Clostridium difficile, PseudomonasAeruginosa e outros.

A atividade antiviral do cobre tem sido demonstrada tambémfrente ao vírus HIV-1, o vírus da Influenza Aviária e outros víruscom ou sem envoltório. A isso se acrescenta a potente atividadedo cobre sobre muitas espécies de fungos, algas e leveduras.

Paradoxalmente, a indústria usa produtos com importanteconcentração de cobre, sem que o cidadão seja informado, emvários produtos de uso frequente. Há dois casos que são

interessantes de se abordar atítulo de exemplo.

Um primeiro é o exemplo dospesticidas com base de cobre(2).Nesta aplicação, o cobre ampliao intervalo de letalidade paramuitas espécies de fungosfilamentosos que causam grandeperda econômica aos produtoresde frutas e grãos.

O segundo caso é o uso de cobreem pinturas(3). As pinturasdenominadas “anti-fouling” sãoutilizadas em embarcações. Obiofouling é um processo quecomeça com a aderência de umacapa de micro-organismos nasuperfície do barco em contato

com a água do mar.

Tais populações bacterianas se multiplicam gerando biopelículas(biofilmes), em formas resistentes aos fatores deletérios tais comocorrentes marinhas, frio ou outros sistemas geradores de estresse.As biopelículas formadas por micro-organismos e alguns de seusprodutos celulares (polissacarídeos) servem de base para seproduzir a incrustação de organismos multicelulares (eucarióticos),tais como crustáceos e outros mariscos de capa calcária.

Esse fenômeno faz com que o peso do barco aumente signi-ficativamente, o que diminui a eficiência de seu deslocamentoe consequentemente causa impacto no maior custo de transporte.

Essas aplicações do cobre como agente inibidor de diferentespopulações microbianas estão há muitos anos disponíveis e sãocomercializadas sem que muita gente tenha reparado no papelessencial que o cobre desempenha, como um eficiente agenteantimicrobiano de amplo espectro, capaz de inativar micro-organismos tais como as bactérias, vírus e fungos.

Mais Informações:(2) Copper Sources and Management Strategies Clearinghouse. http://scvurppp-w2k.com/cu_clearinghouse_web/cu_pest.htm(3) Cooney T. E. 1995 Infect. Control Hosp. Epidemiol. 16: 444-450.

Staphylococcus aureus MRSA


A eficácia da atividade antimicrobiana de produtos combase de cobre tem recentemente motivado o desenvolvimentode vários estudos para descobrir os prováveis mecanismosenvolvidos nessa atividade inibitória e para avaliar aspotenciais aplicações deste metal.

Na figura 1 são mostrados os mecanismos propostos paraa entrada e para a saída do cobre nos micro-organismos.Há informações específicas sobre as diferentes aplicaçõesda atividade antimicrobiana deste mineral e os patógenosenvolvidos.

Mais Informações:(4) Reyes Angélica Sofía. 2007. Enterococcus faecalis un modelo para el estudio del manejo y regulación de cobre intracelular. Tesis para optar al grado de Doctor en Nutrición y Alimentos. INTA, Universidad de Chile.

Figura 1. Diagrama esquemático que representa os componentes envolvidos nahomeostases de cobre em microrganismos(4).

Cu+2

Cu+1

Redutase

Captação

Chaperonas

Armazenamento

E fluxo

Uso

Reg de exp


Cobree micro-organismos:

por que o cobretem propriedadesantimicrobianas?

Mais Informações:5. Gordon A. S., Howell L. D. and V. Harwood. Can J. Microbiol 40(5): 408:411 (1994).6. Williams J. L. et al., 1993, Appl. Environ. Microbiol., 59 (8): 2531-37).

Os mecanismos antimicrobianos do cobre são complexose podem atuar de várias formas, seja dentro das célulasmicrobianas ou nos espaços extracelulares. Um fator críticona atividade antimicrobiana é a capacidade do cobre de doare receber elétrons, devido ao seu alto potencial de oxidaçãoe redução. Essa propriedade eletroquímica permite ao cobrealterar proteínas dentro da célula microbiana de tal modoque estas já não possam cumprir suas funções metabólicas.

Estudos demonstram que o cobre é responsável por inibiro transporte de elétrons através da parede celular entre omeio intracelular e o ambiente. Além disso, é capaz de se fixarno ácido nucleico (DNA) e desordenar a estrutura helicoidaldesta molécula.

Esses e outros mecanismos redundantes fazem com que ocobre possa inibir ou mesmo eliminar muitos tipos de micro-organismos, sejam bactérias, vírus, parasitas ou fungos.

O cobre tem atividade inibitória sobre os micro-organismosem função da sua concentração. É por isso que, dependendodo tipo de micro-organismo, o cobre pode atuar como umagente bacteriostático, impedindo sua multiplicação, ou comouma substância bactericida, eliminando o micro-organismo.

Estima-se que a atividade bacteriostática varia em con-centrações tão baixas que vão entre 25 a 150 uM, dependendodo tipo de micro-organismo e da presença (ou não) dasdenominadas “proteínas de ligação de cobre”. Bactérias comoa Vibrio alginolyticus, que possuem níveis elevados destasproteínas, podem sobreviver em ambientes de maiorconcentração de cobre em dissolução(5).

São múltiplos os mecanismosque foram propostos para explicara atividade antimicrobiana docobre. Descrevemos três dosmais importantes:

1) O cobre inibe ou altera a síntesede proteínas, o que impede queelas efetuem processos funda-mentais do metabolismo (ativi-dade bacteriostática).

2) O cobre pode alterar a permea-bilidade da membrana celulardos micro-organismos, causandoa peroxidação, já que induzdano oxidativo dos lipídios, quesão importantes na troca demoléculas do meio intracelular ao extracelular e vice-versa(atividade bacteriostática).

3) O cobre destrói ou altera os ácidos nucleicos (DNA) debactérias e vírus, mas não é mutagênico. Sua ação causanos micro-organismos a perda de sua capacidade de semultiplicar (atividade bacteriostática).

Quaisquer destes mecanismos atribuídos ao cobre,isoladamente ou em conjunto, impedem que os micro-organismos desenvolvam processos fundamentais para semanter vivos. A resistência que as bactérias podem oporao cobre pode vir de dois mecanismos: um é próprio dogenoma do agente, intrínseca, e outra é transferível(extracromossômica). A primeira está associada com umamutação genética e é induzível pelo substrato (Cu) e a segunda,ao contrário, está associada à presença de elementosextracromossômicos e assim pode transferir de uma bactériadoadora a outra receptora(6).

Vibrio alginolyticus


Bactérias ebiopelículas:

um sério problemade saúde (biofilmes)

Mais Informações:7. Chmielewski and J.F. Frank, Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 2003, 2: 22-31.

As populações bacterianas que se encontram em meio líquidosão denominadas formas planctônicas e seu comportamentoé muito diferente do observado nas populações que aderema superfícies de contato (rochas, pousadas, canais). Podemgerar biopelículas, formações multicelulares ricas empolímeros extracelulares que servem de proteção à populaçãomicrobiana, que muitas vezes são muito resistentes àsmudanças ambientais e outros tipos de estresse.

As biopelículas incluem várias espécies que aproveitamesta forma de associação, porque nela encontram vantagenscomparativas. A presença de biofilmes afeta seriamente aqualidade microbiológica dos alimentos(7), pois é destaforma que muitos patógenos podem resistir e persistir portempo indefinido nos plantéis de recepção ou processamentode alimentos.

A inocuidade dos alimentos é hoje um tema de alta relevância,já que esta indústria tem alcançado uma alta taxa deglobalização. Os alimentos que hoje consumimos vêm delugares distantes e por isso somos confrontados com agentespatogênicos para os quais nosso sistema imunológico nãoestá necessariamente preparado.

Por esse motivo a Food and Agriculture Organization (FAO),a Organização Mundial da Saúde (OMS) e a OrganizaçãoMundial do Comércio (OMC) têm recomendado o uso denovos instrumentos para assegurar a inocuidade dos alimentos.

O sistema HACCP (Análises de Perigos e Controle dos PontosCríticos) nasceu assim, como um método preventivo quesubstitui o antigo método de controle baseado na análisedo produto final. A filosofia desse sistema é controlar osperigos de contaminação dos alimentos durante toda a cadeiaprodutiva, antes que o alimento saia ao mercado.

Em seu estabelecimento é fundamental que as empresascumpram com uma série de pré-requisitos, entre os quaisse encontram boas práticas agrícolas, de fabricação,rastreabilidade e sistemas de higiene operacionais, entreoutros. Colocando isso em prática, todas as empresas dealimentos devem lutar com o problema dos biofilmes,mecanismos pelos quais muitos patógenos se estabelecemnas linhas de produção sem que as medidas sanitáriashabituais possam eliminá-los. Esse é um sério problema parao qual se buscam ativamente soluções efetivas.

O impacto dos biofilmes é um desafio não só para a indústriade alimentos, como também para o ambiente intra-hospitalar.Sabe-se que nos hospitais são encontradas as piorescondições, pois neles se concentram pacientes geralmentemuito jovens ou muito velhos, mulheres grávidas, doentessubmetidos a cirurgias ou com patologia cancerosa.Ou seja: hospedeiros que geralmente têm seu sistema imunemuito baixo.

O ambiente hospitalar concentra ainda pacientes comdiferentes tipos de bactérias, vírus e fungos de alta virulência.A essas condições de hospedeiros suscetíveis e patógenosmais virulentos, junta-se o problema ambiental derivadodos biofilmes, sistema mediante o qual muitos dos patógenosque afetam aos paciente submetidos a cirurgias ou ainstrumentação prolongada (cânulas, sondas, etc) terminaminfectados.

Neste ambiente ainda se selecionam tipos multirresistentesaos antibióticos, difíceis de erradicar com os procedimentoshabituais de saneamento aplicados, o que contribui de formasignificativa para a sua disseminação intra-hospitalar, muitasvezes associadas a infecções graves.

Concluindo, a presença de biofilmes bacterianos é umapreocupação para a indústria de alimentos, clínicas e hospitais,já que aumentam os riscos para os pacientes. Além disto,temos que acrescentar o aumento dos custos, que significaaplicar tratamentos e prolongar os dias de permanência nohospital e a perda de produtividade.


Cobre:potencial conservante

de alimentos

Mais Informações:19. Beal JD., Niven SJ., Campbell A., and Brooks PH. (2003). The effect of copper on the death rate of Salmonella Typhimurium DT104:30 in food substrates with organic acidss. Letters in Applied Microbiology 38:8-1220. Ibrahim SA., Yang H., Seo CW (2008). Antimicrobial activity of lactic acid and copper on growth of Salmonella and E. coli 0157:H7 in laboratory medium and carrot juice. Food Chemistry 109:137-143.

Os consumidores não se preocupam apenas com acontaminação de alimentos por patógenos, mas tambémcom a presença de poluentes químicos. Por isso demandamo uso de produtos naturais que assegurem sua inocuidade.

Em resposta a essa demanda, a indústria de alimentosestá buscando esse tipo de conservante que demonstragrande atividade antibacteriana e assegura a inocuidadedos produtos. Dois destes aditivos naturais são o ácido láticoe o cobre. A informação disponível demonstra que os micro-organismos aceitam concentrações muito baixas de cobree que concentrações altas (250 ppm) causam inibição deseu crescimento ou sua morte. Portanto, é de grande interessese definir concentrações altas e letais de cobre para osmicro-organismos, mas não tóxicas ao homem.

Um estudo(19) sugeriu que a combinação de ácido lático ecobre poderia ser efetiva no controle de micro-organismosnão desejados. Os autores adicionaram ácido lático (150 mM)e sulfato de cobre (50 ppm) aos alimentos para porcos eobservaram uma diminuição de 10 vezes na quantidade deSalmonella typhimuriu.

Posteriormente, outra pesquisa(20) com base nesse resultadodeterminou as mais baixas concentrações de cobre e ácidolático, somente e em combinações que inibiam o crescimentode Salmonella sp y E. coli O157:H7. Eles observaram que emmeios de cultivos de laboratório e em suco de cenoura, 50 ppmde cobre produzia uma leve diminuição na multiplicação deambos patógenos e essa diminuição era significativa quandose aumentava o cobre a 100 ppm e 200 ppm.

Mas quando se avaliou 50 ppm de cobre (concentraçãoinofensiva para o homem) em combinação com 0,2% de ácidolático, observou-se uma inibição sinérgica, o que reduziasignificativamente a multiplicação de ambos patógenos.Esse estudo confirmou que o cobre é uma excelentealternativa para o controle de patógenos nos alimentos.


O Cobree suas excelentes

propriedadesantivirais

Mais Informações:21. Karlstrom, A. R., and R. L. Levine. 1991. Copper inhibits the protease from human immunodeficiency virus 1 by both cysteine-dependent and cysteine-independent mechanisms. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88:5552-5556.22. Sagripanti, J. L., and M. M. Lightfoote. 1996. Cupric and ferric ions inactivate HIV. AIDS Res. Hum. Retrovir. 12:333-337.23. Borkow G, Lara HH, Covington CY, Nyamathi A, Gabbay J. 2008. Deactivation of human immuno deficiency virus type 1 in medium by copper oxide-containing filters. Antimicrob Agents Chemother 52(2):518-25.

Efeito antiviral do cobre sobre o vírus daimunodeficiência humana.

Há mais de 25 anos se identificou o vírus da imunodeficiênciahumana (VIH-1) como o agente causador da síndrome daimunodeficiência adquirida (aids). Mais de 60 milhões depessoas no mundo se infectaram com VIH-1, principalmenteem países em desenvolvimento, e cerca da metade faleceu.A obtenção de uma vacina eficaz contra esse agente seriaa melhor solução para controlar a pandemia da aids, masinfelizmente os esforços não se mostraram bem-sucedidos.A extraordinária diversidade deste vírus, somado a suacapacidade de escapar das defesas imunes do ser humanoe de induzir uma resposta de anticorpos significativa, tornouisto praticamente impossível até hoje.

Uma das vias importantes de transmissão do HIV-1 é pormeio de fluídos contaminados, por exemplo, o leite maternoe o sangue. Considera-se que a via de disseminação peloleite materno representa de 33 a 50% dos mais de 700 milcasos de transmissão de mãe para filho do HIV-1 que ocorremanualmente no mundo.

Em relação às transfusões de sangue, a OMS estima quesejam entre 80 e 160 mil os casos que se dão por essavia a cada ano. Sabe-se que o cobre possui uma potentecapacidade bactericida além de uma importante ação virucida.Um estudo realizado em 1996(21) reportou a inativação doHIV-1 por Cu (II) com uma dose letal 50 muito baixa, entre0.16 e 1.6 mM.

Vários mecanismos pelos quais o Cu pode inativar o vírus sãoconhecidos, entre eles está a destruição de uma enzimaessencial para a sua reprodução(22). O cobre também podedanificar a envoltura fosfolipídica do vírion, assim como seuácido nucleico.

Essas descobertas e o desenvolvimento de uma plataformatecnológica têm conseguido impregnar o cobre em diversasfibras e materiais poliméricos (plásticos), permitindodesenvolver recentemente filtros com óxido de cobre capazesde inativar o HIV-1 presente nos meios de cultivo líquidos,obtendo-se ótimos resultados.

Um estudo(23) avaliou a efetividade de alguns filtros (0-50 mgde óxido de cobre) sobre diferentes tipos virais incluindoisolados clínicos de pacientes em estados intermediários dadoença (B e C). Os resultados mostraram que havia umainativação viral dependente somente da concentração decobre, ou seja, não estava relacionada ao tipo viral.

Estes resultados são muito interessantes do ponto de vistade suas projeções, já que indicam que o cobre representauma importante alternativa para a inativação do HIV-1 emfluídos. Isso permitiria prevenir, de uma forma bastanteacessível do ponto de vista econômico, a transmissão dovírus pelo leite materno ou sangue, por exemplo, um fato quenormalmente é muito mais frequente em indivíduos que vivemem países em desenvolvimento.

Atividade antiviral do cobre sobre o vírus dainfluenza aviária

Os vírus da influenza aviária causam em média 200 milinternações e 36 mil mortes por ano nos Estados Unidos.O risco de contrair influenza aviária é geralmente baixo paraa maioria das pessoas, porque normalmente o vírus nãoinfecta os humanos. Somente o vírus H5N1 atravessou abarreira entre as espécies e infectou os seres humanos.

44

É também o mais mortal de todos os que atravessaram abarreira. A maioria dos casos de contágio de influenza pelovírus H5N1 em seres humanos se dá por contato com avesde curral infectadas (por exemplo galinhas, patos e pavõesdomésticos) ou com superfícies contaminadas com secreções/excreções de aves infectadas. Mas existem outras possi-bilidades de transmissão, como por exemplo, quando o vírus éaerossolizado e se deposita em superfícies expostas da boca,nariz e olhos ou entra nos pulmões por inalação.

Experimentos realizados pela equipe da Universidade deSouthampton(24) demonstraram que o cobre inativa o vírus dainfluenza A em humanos e sugerem que também na gripeaviária, pois os dois vírus são similares. Os pesquisadorescolocaram 2 milhões de unidades de placas em formação deinfluenza A (H1N1) em cupons de cobre C11000 (folhas demetal de cobre puro, comum) e em S30400 (aço inoxidávelcomum) em temperatura ambiente e supervisionaramperiodicamente as taxas de sobrevivência das mostras.No aço inoxidável, o patógeno diminuiu a um milhão depoisde seis horas e a 500 mil depois de 24 horas (figura 1).

Figura 1. Efeito na infectividade do vírus influenza A depois daexposição ao aço inoxidável por 6 e 24 horas.

No entanto, a superfície de cobre alcançou uma redução de 500mil depois de apenas uma hora, e foram inativados quase emsua totalidade (exceto 500) depois de seis horas, o que implicouem uma redução de 99.99% (figura 2).

Figura 2. Efeito na infectividade do vírus influenza A depois daexposição a uma superfície de cobre por uma e 6 horas.

O tipo H1N1 testado é quase idêntico ao H5N1 (influenzaaviária), portanto a efetividade das propriedades microbianasdo cobre deveria ser quase igual. Cientistas sugerem que seriaconveniente considerar o uso de cobre em áreas comuns decontato(25), tais como maçanetas, corrimãos, lavatórios, entreoutras, para evitar a contaminação cruzada. Os serviçospúblicos de saúde são candidatos de primeira linha para utilizarligas de cobre em suas superfícies de contato e assim ajudara controlar a disseminação das partículas virais no ambiente.

Novos usos do cobre no vestuário e na indústria têxtil

Uma das mais recentes aplicações da atividade antimicrobianado cobre é o desenvolvimento de uma plataforma que aplica ocobre a várias fibras têxteis, assim como o látex e outrosprodutos com base em polímeros. Vários estudos vêmdemonstrando que as fibras têxteis impregnadas com óxido decobre possuem um amploespectro antibacteriano,antifúngico e antiviral. Asaplicações práticas e oimpacto do uso dessesprodutos em aplicaçõesdestinadas a melhorar asaúde pública estão empleno desenvolvimento emmuitos lugares do mundo.

No estudo realizado por GadiBorkow e Jeffrey Gabbay(26)

da Cupron, provou-se a efetividade da ação antimicrobianade roupas impregnadas com óxido de cobre frente a doispatógenos frequentes do homem, o Staphylococcus aureus(30% dos humanos são portadores dessa bactéria) e aEscherichia coli (colonizador do intestino do homem e dosanimais). Os resultados mostraram que as roupas com cobre

reduzem significativamentea presença desses agentespatógenos em duas horas decontato (figura A). Em outroexperimento provou-se aindaque os têxteis resistiam amais de 35 lavadas a 85°Cem máquinas industriaiscom sabão, sais e produtosabrasivos.

Mais Informações:24. J. O. Noyce, H. Michels, and C. W. Keevil. 2007. Inactivation of influenza A virus on copper versus stainless steel surfaces. Applied and Environmental Microbiology. Vol. 73, No. 8, p. 2748–2750.25. Avian Influenza viruses: http://www.pandemicflu.gov/26. Gadi Borkow and Jeffrey Gabbay, Sept. 2004. Putting copper into action: copper-impregnated products with potent biocidal activities. The FASEB Journal express.


106

Co

lony

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104

103

102

0 2hours

0 2

CopperFabric

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E. coliA

0 2hours

0 2

CopperFabric

CopperFabric*

S. aureus

0 2

ControlFabric

0 1hours

0 1

CopperFabric

ControlFabric

MRSA

0 1hours

0 1

CopperFabric

ControlFabric

VRE

40000

Candida albicans

30000

20000

50000

60000

10000

0

0 10 20 30 40 50 60Minutes

80

Dermatophagoides farinae

60

40

100

20

0

0 6 12 18 24 36 42Days

30 48

C

B

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ites

Outras pesquisas mostraram que têxteis tratados com óxidode cobre possuíam uma capacidade inibitória similar parafungos (como Candida albicans e Dermatophagoides farinae),que atuam como patógenos oportunistas em infecções ealergias em humanos, respectivamente (Figura B e C).

Nesses casos, os autores observaram que o óxido de cobreinibia completamente os fungos depois de apenas uma horaem exposição à roupa impregnada com cobre.

Os autores concluem as propriedades antibacterianasgeram ao menos duas plataformas tecnológicas, a primeiracom base de fibras de algodão impregnadas com óxidode cobre e a segunda de outras fibras sintéticas, tais comopoliéster, polipropileno, polietileno, poliuretano ou náilon, quetambém podem se impregnar com óxido de cobre.

Segundo eles, ambas as tecnologias conferem às fibrasum potente efeito, capaz de eliminar bactérias, vírus, fungose frequentes agentes alergênicos.

Outra característica importante destes produtos têxteisimpregnados com cobre é que para sua introdução nomercado não são necessárias alterações tecnológicas nosprocedimentos produtivos ou oemprego de maquináriosextras, vantagem muitovalorizada no momentoem que a economiarequer recuperação semnovos investimentos.

46

Tabela 1. Resumo dos empregos de produtos que contêm compostos de cobre como ingrediente ativo.

Padrão de usoAlgicida – pintura antivegetativa

Algicida, bactericida, fungicida

Algicida, herbicida, conservante de madeira

Algicida, conservante de madeira

Herbicida

Pintura antivegetativa, bactericida, fungicida, regulador decrescimento de plantas, conservante de madeira

Conservante de madeira

Algicida, bactericida, fungicida

Bactericida, fungicida

Algicida, bactericida, desidratante, fungicida, herbicida.

Algicida

Algicida, pintura antivegetativa, conservante de madeira

Pesticidas com base de cobreCobre (metálico)

Cobre (metálico em forma de quelatos de citrato de cobree gluconato de cobre)

Carbonato de cobre

Complexos de etanolamina de cobre

Complexo etilenediamina de cobre

Hidróxido de cobre

Naftenato de cobre

Oxicloruro de cobre

Sais de cobre de ácidos graxos e resina

Sulfato de cobre

Complexos trietanolamina de cobre

Óxido de cobre

O cobre é um potente agente fungicida, algicidae herbicida.

A importância histórica dos pesticidas que contêm cobrecomeça na França quando foram descobertas acidentalmenteas propriedades fungicidas da “mistura de Bordeaux”, umacomposição quimicamente indefinida de sulfato de cobree cal hidratada. A aplicação dessa mistura em vinhedos daregião resultou no desaparecimento do fungo velloso nasplantas tratadas.

Desde então teve início a comercialização de fungicidas.Hoje se vende a mistura de Bordeaux e há aproximadamentequinze ingredientes ativos certificados que contêm algumaforma de cobre. Como as formas inorgânicas de cobre sãorelativamente insolúveis em água, elas não saem facilmentedas folhagens, proporcionando assim, uma maior proteçãocontra doenças em relação a muitos outros compostos.

Há uma preocupação em relação ao acúmulo de cobre nossolos agrícolas. Certas áreas de citros que foram tratadasdurante muitos anos com cobre fixo apresentaram problemasde toxicidade. Com sua variedade de empregos, os compostosde cobre formam um dos grupos mais úteis para serem usadoscomo pesticidas.

Eles se aplicam em residências e ambientes industriais, nocontrole de algas em piscinas e cascos de barcos, para resistira organismos de água doce e marinha, no controle de algasaquáticas, no tratamento de conservantes de madeira e paracontrolar muitas doenças fúngicas e bacterianas em frutase verduras.

O cobre foi registrado pela Agência de ProteçãoAmbiental (EPA) dos Estados Unidos como umpotente agente antimicrobiano.

Após mais de três anos de estudocom protocolos exigentes, em 25de março de 2008 a EnvironmentalProtection Agency (Agência deProteção Ambiental dos EstadosUnidos) publicou um relatório queaprovou o emprego de cobre noambiente intra-hospitalar, a fim deeliminar riscos microbiológicos. Este relatório autorizou ouso de uma série de frases que ressaltam as propriedadessanitárias do cobre (health claims). Entre elas devemosdestacar:

1. As superfícies de cobre eliminam 99.9% dos patógenosbacterianos em torno de duas horas de exposição.

2. As superfícies de cobre são eficazes para eliminar 99.9% dospatógenos bacterianos em torno de 24 horas de exposição.

3. As superfícies de cobre são eficazes para eliminar 99.9% dospatógenos bacterianos dentro de duas horas de exposição,mesmo depois de repetidos processos de umedecimento,secagem, abrasão e recontaminação.

4. As superfícies de cobre mantêm sua atividade antibacterianaatingindo 99.9% de eliminação no prazo de duas horasde exposição.

Em um resumo das conclusões do estudo realizado pelaEPA, as ligas de cobre:

a) São antimicrobianos naturais.b) Apresentam eficácia antimicrobiana de longa vida e

durabilidade:a. São sólidos e homogêneos. As propriedades

antibacterianas não se eliminam ou acabam.b. São superiores a outros revestimentos ou superfícies

disponíveis no mercado.c) As superfícies baseadas em ligas de cobre são as únicas

que:a. Baseiam-se em um material autossanitizante, autorizados

pela EPA para proteger os seres humanos.b. Podem ser manipulados e, em sua

comercialização/publicidade, incluir sua propriedadeantibacteriana.

O fato de que a EPA aprovou o uso de superfícies de cobreno ambiente hospitalar é de grande importância, já que asinfecções intra-hospitalares são um problema relevante desaúde pública.

O Centro de Controle de DoençasInfecciosas (CDC) nos Estados Unidosestima que existam dois milhões decasos anualmente, dos quais pelo menos100 mil resultam em morte.

5. As superfícies de cobre impedem a multiplicação bacterianaentre as rotinas de limpeza e saneamento do ambiente.

6. As superfícies de cobre continuam eliminando mais de99.9% das bactérias dentro de duas horas, depois derepetidas contaminações no período de 24 horas.


E. coli Vability on an Alloy S30400 Surface

20º C 4º C

Bac

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a C

oun

t (p

er m

l)

1.00E+10

0 4 8 12 16 24 28

Time (days)

20

1.00E+08

1.00E+06

1.00E+04

1.00E+02

1.00E+00

O Cobreé aprovado como

potente agenteantimicrobiano

48

O uso de ligas de cobre para as superfícies de contato, comosuplemento das já existentes e aprovadas pelo CDC, temimplicações importantes. Entre as aplicações potenciaistemos sistemas de desinfecção e lavagem de mãos,maçanetas, grades de cama, bandejas para punçãointravenosa, dispensadores de líquidos, torneiras, estaçõesde trabalho e aparelhos de ar condicionado, todos comcapacidade de reduzir significativamente os casos de infecçõesintra-hospitalares associadas com bactérias patogênicas queexistem nos quartos de internação.

O cobre, diferente de outros materiais, tem propriedadesmicrobicidas, oferecendo proteção antibacteriana de longoprazo. Estudos em curso em hospitais do Chile e EstadosUnidos estão introduzindo o uso de vários instrumentos decobre para verificar a frequência das infecções intra-hospitalares, comparando os resultados com os provenientesde outras instalações onde o cobre ainda não é utilizadocom essa finalidade.

O papel do cobre no controle das infecçõeshospitalares

As doenças intra-hospitalares constituem um problema sério,que se apresenta com frequência nos ambientes hospitalaresde todo o mundo, elevando custos e a taxa de mortalidadedos pacientes. Os responsáveis são os organismospatogênicos ou comensais que provêm dos pacientes,visitantes ou profissionais de saúde e afetam principalmenteas UTIs, berçários e salas de pós-operatório, onde seencontram normalmente pacientes imunocomprometidos.A luta contra esse tipo de infecção tem aumentado os tiposresistentes aos antibióticos e a utilização de novos remédiosde maior abrangência.

A EPA considerou o cobre como um agenteantimicrobiano capaz de eliminar as infecçõesintra-hospitalares por Staphylococcus aureus(SARM)

O Staphylococcus aureus resistente à meticilina (SARM) é umpatógeno que emergiu ao longo das últimas quatro décadascomo uma das principais causas de infecções intra-hospitalares e representa um importante problema clínico

e de saúde pública, devido ao fato de que não responde amaioria dos tratamentos disponíveis.

O SARM ocorre com mais frequência em pacientes que foramsubmetidos a procedimentos médicos invasivos ou possuemsistemas imunológicos debilitados e são tratados em hospitaisou centros de saúde, tais como os asilos de idosos e os centrosde diálises, causando infecções graves e potencialmente fatais.Estudos sugerem que a principal fonte de infecção são ospróprios pacientes e que sua propagação é por contato entreas mãos das pessoas.

Estudos(9) mostram pouca ou nenhuma inibição das amostrasde SARM quando expostas a diferentes ligas de cobre a 4°C.Mas a inibição da temperatura ambiente foi observada aos270 min de exposição, tanto em superfícies de cobre purocomo em outra com liga de cobre e latão.

O cobre pode deter a Pseudomonas aeruginosacausadora de infecções intra-hospitalares

A Pseudomonas aeruginosa é uma bactéria aeróbicaamplamente distribuída na natureza (flores, frutas e solo, entreoutros). É um patógeno oportunista em humanos e em vegetais,capaz de utilizar uma enorme variedade de compostosorgânicos como substrato para sua multiplicação, capacidadeque permite a colonização de nichos escassos em nutrientes,conseguindo o isolamento em ambientes inóspitos.

Mais Informações:9. Mehtar S., Wiid I., Todorov S.V. The antimicrobial activity of copper and cooper alloys against nosocomial pathogens and Mycobacterium tuberculosis isolated from healthcare facilities in the Western Cape: an in-vitro

study. Journal of Hospital Infection, 2008, 68:45-51.10. Zambrano A, Herrera N. 2004. Susceptibilidad antimicrobiana de cepas de Pseudomonas aeruginosa aisladas en el laboratorio del Hospital Regional Dr. Leonardo Guzmán de Antofagasta, Chile. Rev Chil

Infect; 21 (2): 117-124.11. Nikaido, H., H. Okusu, D. Ma, & X.-Z. Li 1996. Multidrug efflux pumps make a major contribution to drug resistance in Pseudomonads. In: Molecular biology of Pseudomonads. T. Nakazawa, K. Furukawa, D.

Haas and S. Silver (eds.) ASM Washington DC, pp 353-362.

Pseudomonas aeruginosa


Essa bactéria é um grande problema de saúde nos centroshospitalares, especialmente quando se trata de pacienteimunocomprometidos. No Chile esse é o micro-organismoisolado com mais frequência nas pneumonias intra-hospitalaresassociadas à ventilação mecânica nas UTIs pediátricas(30.6%) e o terceiro em UTIs de adultos (18.5% dos casos).

É também um importante agente deinfecções do trato urinário emserviços cirúrgicos, de medicinainterna e nas UTIs(10). Essa situaçãoé agravada pela dificuldade detratamento de infecções por esseagente, uma vez que apresentaresistência natural a váriosantibióticos e a desinfetantes(11)

e tem a capacidade de formarbiopelículas nos ambientes aquosos.

Os biofilmes ou biopelículas sãocomunidades complexas de micro-organismos revestidos com polímeroextracelular que os ajuda a reter nutrientes e se protegerde agentes tóxicos. Por isso, é muito resistente e podesignificar um reservatório de micro-organismos, envolvidosna contaminação cruzada, e obstruir os dutos de entrega delíquidos em diferentes dispositivos (cateteres ou válvulas).As biopelículas também representam um problema noprocesso de produção de diversas indústrias, pois provocamobstrução e corrosão de conexões e filtros.

Recentemente se avaliou o efeito bactericida de distintosíons metálicos por P. aeruginosa, observando-se que aaplicação de Cu2+ em combinação com compostos dedesinfetante (quaternário de amônia) aumenta sua açãosobre os biofilmes no solo de P. aeruginosa e também sobrebiofilmes de P. fluorescens, E. coli, S. aureus e S. enterixaserovar Cholerauis(12).

Sugere-se que ambos os agentes reduzem a atividade dasenzimas que desempenham um papel importante nocrescimento do biofilme, porém, acredita-se que o realizampor vias bioquímicas independentes(12).

Esses resultados destacam a capacidade do Cu2+ de reforçar aação biocida de cátions de amônio quaternário para erradicarbiofilmes formados de P. aeruginosa, o que pode ter um impactomuito importante na saúde pública e na indústria de alimentos,nas quais os biofilmes são um problema persistente.

O cobre pode evitar multiplicação de bactériasque causam a colite pseudomembranosa(Clostridium difficile)

A Clostridium diffucile é uma das principais causas da colitepseudomembranosa, quadro que se desenvolve secunda-riamente ao uso prolongado de antibióticos. Esse patógeno éfrequentemente encontrado em ambientes hospitalares, umavez que a alta quantidade de formas vegetativas e esporas depacientes infectados contamina as superfícies e serve depotenciais reservatórios de infecção. As esporas de Cl. difiicilepersistem por meses no ambiente e são resistentes a maioriados desinfetantes usados. Recentemente estudos(13) observaramuma redução de > 5 log de esporos dormentes de Cl. difiicileapós a exposição em 24 – 48 horas de cobre puro, indicandoque o cobre é eficaz para eliminá-las, mas requer um grandetempo de exposição.

Um estudo posterior(14) avaliou aatividade antimicrobiana de superfíciesde cobre, mas em tempo mais real.Foi medida a eficácia dessassuperfícies de formas resistentes aocalor (esporos) de Cl. difiicile duranteum período de 3 horas, na presençae na ausência de matéria orgânica. Asformas vegetativas foram eliminadasaos 30 minutos e foi reduzidasignificativamente a viabilidade dosesporos expostos a sais biliares(esporos germinativas), em condiçõesaeróbicas a 60 minutos de exposição,que aumentava ainda mais a 3 horas(99.8% de redução). A presença de matéria orgânica nãointerferia com a eficácia dessa atividade. Nesse estudo assuperfícies de aço inoxidável não demonstraram qualqueratividade. Os autores concluem que o uso de superfícies decobre de soluções do mineral no ambiente hospitalar é umaboa alternativa para controlar a Cl. difiicile e reduzir as diarreiasassociadas a este agente.

Mais Informações:12. Harrison JJ, Turner RJ, Joo DA, Stan MA, Chan CS, Allan ND, Vrionis HA, Olson ME, Ceri H. 2008. Copper and quaternary ammonium cations exert synergistic bactericidal and antibiofilm activity against

Pseudomonas aeruginosa. Antimicrob Agents Chemother.; 52(8):2870-81.13. Weaver L., Michels HT., Keevil CW. Survival of Clostridium difficile on copper and stell: future options for hospital hygiene. J Hosp Infect 2008, 68: 145-151.14. Wheeldon LJ., Worhington T., Lambert PA., Hilton AC., Lowden CJ., Elliott TSJ. Antimicrobial efficacy of copper surfaces against spores and vegetative cells of Clostridium difficile: the germination theory.

J Antimicrobial Chem. 20088, 52: 522-525.

Clostridium difficile

O cobre ajuda a prevenir a contaminação dosalimentos com a bactéria que causa a colitehemorrágica (Escherichia coli O157:H7)

A Escherichia coli é um componente normal da flora intestinaldo homem e dos animais, mas existem algumas espécies quesão capazes de causar doenças.

A diarreia é uma das enfermidades causada por ela, mas nãoa única. Existem variedadesque contaminam a água e osalimentos e geram quadros dediarreia aquosa (EPEC, ETEC),diarreia disentérica (ElEC),diarreia hemorrágica (EHEC)e diarreia crônica (EAEC), entreoutras. Esses quadros infec-ciosos têm em comum suaorigem alimentar, sendocausados pelo consumo dealimentos contaminados.

Um dos casos mais sérios é o SHU que normalmenteaparece depois de uma infecção por E. coli O157:H7,que inicialmente causa uma colite enterohemorrágica.


Cobre:elemento chave

para descontaminara indústria

dos alimentos

Sabe-se que esse agente se encontra no intestino demuitos animais, especialmente bovinos, e pode contaminarsua carne, em particular a carne moída.

Muitos estudos demonstram que os tipos mais virulentosda E. coli enterohemorrágica podem ser mantidos nas áreasde processamento e pelas vias de contaminação cruzada,chegando aos alimentos. Assim houve surtos devido aoconsumo de frutas e hortaliças contaminadas por meio daágua de irrigação.

Um trabalho recente(15) avaliou a viabilidade da E. coliO157 frente a sete ligas de cobre entre 61 e 95%. Estudou-sea sobrevivência deste agente em superfícies de cobre,comparando com a obtida em aço inoxidável. As mostrasforam compostas de carne moída contaminada com e semsuco de carne a 22°C e 4°C por 6 horas. As contagens emplacas de cultura, assim como as realizadas por microscopia,mostraram que havia três ligas que eliminaram completamenteos inóculos bacterianos quando foram mantidas a 22°Cpor 6 horas. O mesmo ocorreu com 85% das bactériasnocivas quando se usou as ligas de cobre mais elevadas a 4°C.

O estudo revelou ainda que quando o número de bactériasno início do experimento é mais baixo, todas as ligas decobre eram muito ativas e eliminavam totalmente acontaminação. Os autores concluíram que as propriedadesantibacterianas das superfícies feitas de várias ligas de cobrepodiam constituir uma valiosa ferramenta para a segurançaalimentar frente a E. coli O157.

O cobre contribui na redução da contaminaçãopor Salmonella Entérica e Campylobacter jejunina carne de ave

A potente atividade antimicrobiana do cobre contra a C. jejunie a Salmonella entérica foi demonstrada em um estudorealizado no Laboratório de Microbiologia e Probióticos doInstituto de Nutrição e Tecnologia dos Alimentos daUniversidade do Chile(16). Os resultados mostraram que assuperfícies de cobre protegiam a carne de ave contra acontaminação de dois dos patógenos mais prevalentes, aSalmonella entérica e a Campylobacter jejuni, ambascausadoras de quadros diarreicos e infecções frequentes.

Mais Informação:15. J. O. Noyce, H. Michels and C. W. Keevil. Use of Copper Cast Alloys to Control Escherichia coli O157 Cross-Contamination during Food Processing.16. J. O. Noyce, H. Michels and C. W. Keevil. Use of Copper Cast Alloys to Control Escherichia coli O157 Cross-Contamination during Food Processing.

Escherichia coli

As infecções alimentares provo-cadas por esses dois patógenoscausam milhões de casos emilhares de mortes em todo omundo. Tanto a Salmonellaentérica como a Campylobacterjejuni sobrevivem em animais,principalmente em tratos diges-tivos de aves e mamíferos, e porisso a carne de ave (em especialfrango broiler) é a principal fonte de infecção para o homem.Infelizmente os animais infectados não apresentam sintomas,por isso é muito difícil separá-los para que não cheguemaos mercados.

A prevenção é a ferramentarecomendada pela FAO/OMSpor meio do Codex Alimentarius.É um processo multifatorial semsoluções universais simples, espe-cialmente porque faltam sistemasde vacinação eficientes queimpeçam as infecções aviárias.Nesse estudo, avaliou-se compa-rativamente a capacidade deinibição de superfícies deste metalcom superfícies de aço inoxidávele polímeros, frente ao cultivo de C.

jejuni a diferentes tempos de exposição e a duas temperaturasde incubação (10 e 25°C). Os resultados mostraram quenos inóculos expostos a superfícies de cobre e incubadosa 25°C era observada uma eficiente atividade antibacterianae uma significativa redução (4 log) nas recontagens bacterianasa 4 horas de acompanhamento, enquanto nas outrassuperfícies essas recontagens foram mantidas.

Nas superfícies de cobre incubadas a 10°C foi observadoum efeito antibacteriano, mas menor ao observado a 25°C.As recontagens diminuíram nas 8 horas de incubação(figura 1) Isso sugere que o uso das superfícies de cobreé vantajoso, já que as propriedades antimicrobianas destemetal mantiveram-se ativas enquanto o trabalho em unidadesprocessadoras encontrava-se paralisado.

As descobertas deste estudo prometem uma estratégia eficazpara prevenir a alta prevalência de doenças gastrointestinaisassociadas à Salmonella entérica e à Campylobacter jejuni,ambos patógenos reconhecidos no mundo como os maisfrequentes agentes zoonóticos que são transmitidos peloconsumo de aves contaminadas.

Figura 1. Sobrevivência do C. jejuni em diferentes superfícies. Inóculosde 3x106 UFC/ml foram depositados sobre lâminas de cobre, açoinoxidável e polímero e incubadas a 25°C (A) a 10°C (B). O gráficomostra a média de log das recontagens de cada ponto de cada ensaio.A 25°C detectaram-se diferenças significativas entre as contagensdas superfícies de cobre e superfície de controle entre as 4 e 8 horasde exposição. A 10°C, as diferenças foram significativas em 8 horasde exposição.

Figura 2. Sobrevivência da Salmonella entérica em diferentessuperfícies. Inóculos de 3x106 UFC/ml foram depositados sobrelâminas de cobre, aço inoxidável e polímero e incubadas a 25°C(A) a 10°C (B). O gráfico mostra a média de log das contagens a cadaponto de cada ensaio. A 25°C detectaram-se diferenças significativasentre as contagens de superfícies de cobre e superfície de controleentre as 4 e 8 horas de exposição. A 10°C as diferenças foramsignificativas em 8 horas de exposição.

52

Lo

g (

UP

C)

Atividade antibacteriana do cobre sobre C. jejuni a 25°C

7

Tempo de exposição (hr)

6

5

4

3

2

1

00 2 4 6

Polímero Aço Cobre

Lo

g (

UP

C)

Atividade antibacteriana do cobre sobre S. entérica a 25°C

7

Tempo de exposição (hr)

6

5

4

3

2

1

00 2 4 6

Polímero Aço Cobre

10

9

8

Salmonella Entérica

Campylobacter jejuni

Essas infecções que se apresentam como surtos oucasos esporádicos causam grandes perdas econômicasdevido às atenções médicas e à redução da produtividadepor perda de mercado. As pessoas infectadas, além desofrer severos casos de gastroenterite, podem ter sequelascomo sepsia (Salmonella) e Síndrome de Guillain-Barré(Campylobacter).

Tanto a Salmonella entérica como a Campylobacter jejunisão agentes zoonóticos que habitam o intestino das aves,portanto durante o processo de abate é frequente que secontaminem as carcaças, porque aevisceração libera fluídos intestinaisricos nestes e em outros patógenos.

É por isso que mesmo que haja um número baixo de carcaçascontaminadas elasinfetem as superfíciese utensílios quelogo servem comoportadores depatógenos paraas carcaças even-tualmente nãocontaminadas.

Esses resultados abrema possibilidade de reduzir acontaminação cruzada em muitos processos comunsna indústria de alimentos, pelo simples fato de usarsuperfícies de cobre. Isso é muito factível se levar em contaque o custo de instalação das superfícies de cobre é totalmentecompetitivo com os atuais usados pela indústria alimentícia.

O cobre impede a multiplicação da Listeriamonocytogenes, um patógeno letal de alimentosprontos para o consumo

A L. monocytogenes é um patógeno oportunista que afetaprincipalmente as pessoas com condições subjacentes(imunossupressão), mulheres grávidas, fetos ou recém-nascidos e pessoas idosas. Esse patógeno é responsávelpor 2.500 casos de doença e de 500 mortes anualmentenos EUA.

Apesar de sua baixa incidência, o perigo dessa doença estáprincipalmente em sua taxa de letalidade (aproximadamente de20 a 30%).

Está frequentemente presente nos alimentos crus, tanto deorigem vegetal como animal, e pode se converter em endêmicanos ambientes de produção e processamento dos alimentos.Também se encontra nos alimentos processados, sendo aprincipal causa de infecções de alimentos prontos para oconsumo, tais como cachorro-quente, embutidos fermentadosou desidratados e outras carnes e aves de fiambreria.

A principal fonte de contaminação destes produtos é o contatodireto com produtos crus ou com superfícies contaminadascom a L. monocytogenes (contaminação cruzada), que ocorredepois de ter sido submetida a um tratamento térmico duranteo processamento(17).

Isso se deve a fatores de adaptação que permitem a certostipos deste patógeno persistirem no ambiente deprocessamento de alimentos. Entre esses fatores podemosmencionar sua capacidade de crescer a baixas temperaturas(< 4°C), aderir às superfícies e aos equipamentos utilizadosnas plantas para formar biofilmes e a resistência a desinfetantese sanitizantes empregados regularmente na indústriaalimentícia.

Quando a Listeria se adere nas superfícies, estas setornam fontes potenciais de disseminação e contaminaçãode produtos crus e processados, dificultando assim suaeliminação.

É por isso que atualmente as indústrias de alimentos estãoutilizando diferentes métodos para reduzir o risco decontaminação por L. monocytogenes, tais como agentesantimicrobianos, calor,irradiação e fermentação.Durante os últimos anos,a literatura científica citaa eficácia do cobre parainativar muitos tipos demicro-organismos.


Mais Informação:17. Faúndez G, Troncoso M, Navarrete P, Figueroa G. Antimicrobial activity of copper surfaces against suspensions of Salmonella enterica and Campylobacter jejuni. BMC Microbiol. 2004 April, 30; 4:19.

Listeria monocytogenes

54

Apesar das propriedades bacte-ricidas do cobre puro, seu uso nasdiferentes áreas da indústria dealimentos está limitado, pois reagecom agentes ácidos e oxidantes enão é tão durável como o açoinoxidável, formando uma pátinaindesejável. No entanto, as ligasde cobre manteriam as mesmascaracterísticas antibacterianas eseriam duráveis e apropriadas parao uso nos ambientes de proces-samento de alimentos.

Foram realizados estudos da eficáciaantimicrobiana em distintas super-fícies de contato, nas quaisdemonstrou-se que o cobre e certasligas deste metal (de pelo menos65%) inativam facilmente vários dostipos mais virulentos de Listeriamonocytogenes.

As taxas de sobrevivência da Listeria monocytogenesdeterminadas por um estudo(18) se limitaram a 60 minutos àtemperatura ambiente (20°C) ao estar em contato com o cobrepuro (100%).

A mesma eficácia antimicrobianae taxa de inativação de L.monocytogenes por contato foiobservada com ligas de cobre de96% (bronze-silício), 95% (bronze-alumínio) e 90% (latão). As ligasde baixo conteúdo de cobre, taiscomo as de cobre-níquel (89%) eníquel-prata (65%), inativaram aL. monocytogenes em prazos de75 e 90 minutos, respectivamente.No aço inoxidável essas bactériaspermaneciam depois de 90 minutos.Assim as ligas de cobre têm opotencial de reduzir a incidênciade contaminação cruzada com opoderoso patógeno L. monocy-togenes, o que não ocorre com oaço inoxidável.

Dada as evidências do estudo, o usodo cobre, tanto em superfícies de

contato como nos equipamentos de processamento dealimentos, poderia ser uma medida eficaz para reduzirsignificativamente a contaminação bacteriana e controlar acontaminação cruzada com patógenos bacterianos como aListeria monocytogenes.

Mais Informação:18. Evaluación de riesgos de Listeria monocytogenes en alimentos listos para el consumo. 2004.

Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) y de la OrganizaciónMundial de la Salud (OMS).


Em ambientes nos quais a contaminação é alta, projetistase operadores de instalações de saúde devem levar em contaas propriedades antimicrobianas naturais do cobre, o metalmais antigo da humanidade. Em tempos passados, o cobreera considerando útil por seus poderes de cura, em grandeparte devido às suas propriedades antibacterianas eantifúngicas, no tratamento de feridas e doenças de pele.

Os antigos egípcios usavam o cobre para esterilizar feridas epara obter água potável. Em 2.600 a.C., Hipócrates o usavapara tratar feridas abertas e irritações da pele. Em torno doano 400 a.C., os romanos e os astecas utilizavam cobre notratamento de doenças e os persas e índios o utilizavampara tratar furúnculos, infecções oculares e úlceras venéreas.As formas de cobre aplicadas no tratamento de doençasiam desde a farpa e a limalha metálicas até os vários óxidos esais de cobre produzidos naturalmente.

Os egípcios e os romanos também usavam instrumentoscirúrgicos de cobre e bronze, como agulhas, facas e espéculosvaginais. Exemplos podem ser vistos em coleções de museuse são um testamento da longevidade das ligas de cobre.No século XIX, em relação à descoberta dos micróbios esua associação com enfermidades, os cientistas começarama compreender os processos nos quais o cobre servia paraesses propósitos.

Desde então, há centenas de documentos sobre o tema.A lista de aplicações sanitárias é ampla e tem aumentado,contribuindo com os estudos clínicos e pesquisas quedemonstram o efeito higiênico do cobre na luta conta asinfecções intra-hospitalares. Pesquisas recentes e em processorealizadas pelo professor Bill Keevil e sua equipe naUniversidade de Southamprton (Inglaterra) provaram o efeitodo cobre e das ligas deste metal na sobrevivência de váriasbactérias em superfície seca.

Um dos primeiros organismos testados foi a E. coli O157, umcorpo produzido no intestino de gado saudável, que podecontaminar produtos de carne e também pode ser transmitidada carne crua à cozida, resultando uma infecção humana.Os resultados mostraramque o cobre inativavaníveis extremamente altosde contaminação de E. coliem menos de 90 minutosem temperatura ambiente.Latão e ligas de cobree zinco atingiram umainativação total debactérias em duas horas,enquanto o controle com oaço inoxidável permane-ceu fortemente contami-nado, inclusive depois das 6 horas de duração da prova.

No momento que as infecções adquiridas em hospitaisemergiram como um tema importante, Keevil testou o cobrecom uma das mais virulentas amostra resistente aosantibióticos: a Staphylococcus aureus resistente à meticilina.A equipe de pesquisadores demonstrou que a bactéria eraeliminada depois de uma hora e meia em cobre e depoisde 4 horas e meia em latão a 20°C. Foram detectadosorganismos patógenos vivos em aço inoxidável depois de6 horas a 4°C. Já no cobre a eliminação se completou em 6horas. Alguns estudos usando menos patógenos semelhanteao real mostraram completa eliminação de SARM e deE. coli em 20 minutos e a temperatura ambiente.

O Dr. Keevil concluiu que os resultados ratificaram o uso decobre como material sanitário em aplicações e elementos desaúde, o que se aplicou no Hospital Selly Oak deBrigminingham (Inglaterra) durante 2007 e 2008 e em outroslugares do mundo.

Esse é um estudo multicêntrico conduzido pela InternationalCopper Association, que inclui sete centros de saúde (EstadosUnidos, Inglaterra, Alemanha, Japão e Chile).

Estudo multicêntricosobre o efeito de ligas

de Cobreno combateàs infecçõeshospitalares

56

No caso dos ensaios clínicos no Hospital Selly Oak, monitorou-se a contaminação em salas com equipamentos e instalaçõesde ligas de cobre, comparando-se com os níveis em outrassalas equipadas com aço inoxidável. O estudo demonstrou queas superfícies com materiais que contêm cobre eliminam umaampla classe de potenciais e prejudiciais micro-organismos,reduzindo significativamente o número de patógenos quepodem entrar em contato com pacientes, visitantes ou a equipede profissionais.

A pesquisa concluiu que osinstrumentos elaborados comcobre têm cerca de 95% menosmicro-organismos, comparadocom os mesmos utensílios feitoscom materiais padrões, tais comoo aço inoxidável. As provasdemonstraram claramente seuefeito em patógenos comoStaphylococcus aureus resistenteà meticilina (SARM), E. coli O157,Listeria monocytogenes, entreoutras.

O professor Tom Elliott(microbiólogo e diretor médico naFundação de Hospitais daUniversidade de Birmingahm -NHS Foundation Trust) participouativamente nas provas clínicas doHospital Selly Oak e observou queo risco de infecções reduziu.

Os resultados demonstrarameliminação de 90 a 95% dosorganismos patógenos, mesmoapós um dia movimentado. As provas de laboratóriorealizadas na Universidade de Aston (Birmingham) têmdemonstrado que o número de patógenos foi reduzidosignificativamente quando estiveram em contato comsuperfícies de cobre, em comparação com o ácidoinoxidável. O SARM foi eliminado em uma hora depois deter contato com as superfícies de cobre.

Para acompanhar os resultados do primeiro estudo clínicodeste tipo, os instrumentos que contêm cobre (incluindotorneiras, corrimão, maçanetas, acentos sanitários e barras decama) foram especialmente elaborados por fabricantes locais ecolocados em uma área importante do Hospital Selly Oak.

Os dispositivos foram higienizados duas vezes ao dia e omesmo foi feito com dispositivos elaborados com materiaisconvencionais. As mostras examinadas pela Universidade deAston para determinar quantos micro-organismos estavampresentes. Depois de cinco semanas, os instrumentos foramhigienizados e testados por outras cinco semanas. Essa técnicafoi projetada para evitar o prejuízo causado por instrumentosusados em diferentes lugares e de diversas maneiras.

Não há dúvida que o brilho do aço inoxidável e do alumínioé associado a ambientes clínicos limpos. Mas o trabalho dodr. Keevil tem demonstrado que a aparência não é tudo e queuma superfície que parece limpa pode conter perigosospatógenos e ser uma fonte de contaminação por dias, semanase meses.

As ligas de cobre mudam sua aparência com o tempo e podemdesenvolver uma imagem envelhecida. Apesar disso, foidemonstrado que o material mantém as superfícies limpas eelimina germes. Várias hipóteses têm sido propostas paraexplicar o efeito do cobre sobre os micróbios, e as pesquisascontinuam. Os micróbios necessitam de cobre para sobreviver,mas não resistem quando está exposto a uma superfíciede cobre.

Mesa auxiliardo paciente

TorneiraPorta-soro

Barrasda cama

Gavetas

Antebraçosde cadeiras

Maçaneta

O Cobree o meio ambiente

Gustavo Lagos


Introdução

Há um consenso na comunidade científica de que odesenvolvimento de regulamentações ambientais sólidas eem favor da vida aquática deve se basear na “ciência de bomnível”. Este princípio se estende a todos os âmbitos daatividade regulatória ambiental e da saúde humana. A ciênciapermite identificar e quantificar os efeitos ambientais eatribuir uma causa determinada. Isso é conhecido como arelação de causa-efeito.

Se a relação entre a concentração de uma substância noambiente e o dano que essa produz for conhecida, seja paraespécies, ecossistemas ou seres humanos, é possível regularsua emissão e determinar que a concentração gere um danoaceitável para a sociedade ou que o nível ambiental não sofradano absoluto.

A diferença entre um regulamento que limita o dano a um nívelaceitável e um que o elimina depende da natureza da relaçãocausa-efeito e não da precisão do regulamento. Em outraspalavras, é possível identificar os níveis de presença dealgumas substâncias que não produzem dano ambiental ou àsaúde humana, mas em alguns casos, a menos que se reduzaa concentração a zero, não se reduzirá completamente o efeito.

As substâncias que provocam o câncer, por exemplo, bastamque estejam em quantidades ínfimas para que produzam oefeito, enquanto que a presença de substâncias na água e queprovocam náusea, o fazem sempre quando estão acima decerta concentração. Abaixo disso causa efeito algum.

Sobre a regulamentação ambiental, entende-se como umamedida que impõe à sociedade uma norma ou padrão maior doque o necessário para proteger a vida humana ou das espéciesambientais. Isso normalmente ocorre devido à falta deconhecimento científico e resulta que a sociedade deve pagarmais que o necessário. Por outro lado, quando uma substânciapresente no ambiente está sub-regulada, significa que o danoambiental ou à saúde é maior que o necessário. Muitas vezesos regulamentos nem sequer tratam sobre regulamentação ousub-regulamentação, somente são medidas equivocadas.

Por exemplo, a eliminação dos utensílios de alumínio paracozinhar alimentos, decretada por vários países quando seconsiderou que o material era a causa do mal de Alzheimer, foi

equivocada. Posteriormentedemonstrou-se que o metalnão causa esse mal. Devidoa isto foi desenvolvida aEconomia Ambiental, queestuda os custos e benefíciosgerados pelas medidasambientais aplicadas pelasociedade. Ótimo para asociedade é ter regulamen-tações que sejam “rentáveis”(1)

(D.W. Pearce, 1990), de acordocom os objetivos que aprópria sociedade escolhe.

Esse conceito é utilizado por todas as grandes agênciasregulatórias mundiais na adoção de medidas.

Além disso, há uma dimensão adicional relacionada aoavanço da ciência e da relação custo/eficácia daregulamentação ambiental. Esta demonstra que as naçõesmais pobres protegem menos o meio ambiente que asnações desenvolvidas ((B.R. Copeland (2004), J.Strand(2002)). Portanto, as nações em vias de desenvolvimentonão podem se dar ao luxo de regulamentar, o que é permitidoàs nações desenvolvidas. Os conceitos anteriores levam àconclusão de que os regulamentos destinados a concretizar oprincípio de “emissão zero” ou, pior ainda, “concentraçãozero” são muitas vezes equivocados não só porque tentamcriar uma regulamentação, mas porque, em muitos casos, sãoimpossíveis de aplicar.

O Cobreno ambiente

- (1) O significado deste termo é que uma medida é rentável quando gera os benefícios esperados pela sociedade.

60

Por exemplo: uma regulamentação que tenta limitar aemissão de arsênico a zero é praticamente impossível dese aplicar, pois é um elemento que existe naturalmente nacrosta terrestre e, portanto, encontra-se presente em quasetodas as rochas, ainda que seja em quantidades muitopequenas. O que pode ser considerado para a regulamentaçãodo tipo “emissão zero” são aquelas substâncias que sãoexclusivamente criadas pelos processos produtivos e quenão existem na forma natural.

A necessidade de usar o Princípio de Precaução torna-semenos urgente na medida em que a ciência avança.Esse princípio propõe que, na ausência de informaçãocientífica, é “aceitável” regulamentar devido à presunçãode uma relação de causa e efeito, para proteger a vidahumana e o meio ambiente. Com o avanço da ciência,muitas medidas inadequadas de precaução já adotadaspodem ser identificadas e corrigidas. A utilização doprincípio de precaução é muito ineficiente do ponto devista econômico, pois regulamenta muitas situações gerandocustos desnecessários à sociedade.

Após 30 anos do início da revolução ambiental nospaíses desenvolvidos, o progresso na qualidade da ciênciae o número de cientistas destinados a resolver os principaisproblemas da evolução do ambiente global demonstramque o enfoque da ciência pode gerar soluções para muitosdos problemas ambientais atuais.

Este trabalho teve como objetivo comunicar uma visão dosprincipais progressos científicos ocorridos na indústria docobre dos últimos vinte anos para que se compreenda oseu papel no meio ambiente, na saúde e na geração desoluções que serão regularmente “rentáveis”.

A história a seguir ajuda a compreender o porquê do cobreainda permanecer como uma das matérias-primas maisimportantes da sociedade contemporânea, depois de novemil anos de uso e ao lado do ouro, como os dois primeirosmetais usados pelo homem.


As propriedades dos elementos estão ordenadas na tabelaperiódicas dos elementos, descoberta pelo célebre cientistarusso Dmitri Ivánovich Mendeléiev em 1869. O cobre fica nacoluna dos elementos mais nobres e divide com a prata e oouro uma série de propriedades químicas e físicas. Suascaracterísticas são surpreendentes: é o segundo melhorcondutor elétrico (depois da prata) e é seguido pelo ouro epelo alumínio. Por esse motivo, o cobre é o material preferidopara a condução elétrica, pois é mais barato que a prata esuas propriedades físicas também o favorecem.

Esta é a ordem destes elementos para a condutividade térmica.Por isso o cobre é o material preferido para muitas aplicaçõesque exigem a condução e dissipação do calor, como osradiadores de automóvel, os refrigeradores e os aparelhosde ar condicionado, entre outros. Além disso, é um elementoessencial para a vida. Os seres humanos ingerem poucosmiligramas de cobre diariamente nos alimentos e na água,mas sem os quais não poderiam viver.

Ao mesmo tempo, é um material extraordinariamente eficazna eliminação de bactérias e vírus nocivos à saúde. O cobretem outras duas propriedades extraordinárias. Por um ladoforma ligas(3) conhecidas como o bronze, usado durantemilênios em estátuas, ornamentos, telhados, armas ediversos utensílios.

Em 2007 e 2008 o uso do cobre no mundo foi de pouco maisde 18 milhões de toneladas (WBMS, 2008), o que representavaum uso per capita de cerca de 2,6 kg por pessoa por ano,considerando-se uma população mundial de 6.800 milhõesde pessoas. Apenas dois metais, o ferro e o alumínio,superaram o cobre em tonelada de uso, com cerca de 950milhões e 43 milhões de tonelada, respectivamente. Frenteoutros metais como o zinco (11 milhões de toneladas), ochumbo (4 milhões), o níquel (2 milhões), o estanho (300 mil),o molibdênio (200 mil) e a prata (20 mil), o cobre é umverdadeiro gigante (USGS, 2008), (Radettzki M., 2009).

O cobre é um elemento relativamente raro na crosta terrestre(presente em somente 68 partes por milhão) e muito menosabundante que o ferro e o alumínio, que estão presentes em6,2% e 8,3% respectivamente (tabela 1). Em outras palavras,o ferro e o alumínio são cerca de mil vezes mais abundantesna crosta terrestre que o cobre. A figura 1 mostra aabundância relativa dos elementos na crosta terrestre, naqual o eixo vertical mostra o número de átomos de cadaelemento pelo número de átomos de silício(2), e no eixohorizontal mostra o número atômico de cada elemento, o queé proporcional ao peso atômico dos elementos. Os elementosna crosta terrestre seguem um ordenamento natural quetem relação com seu número de elétrons e nêutrons.

O contextodo Cobreno mundo

(2) O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre, representando cerca de 28% no peso deste.(3) Mescla de cobre e outros metais.

Figura 1: Presença dos elementos na crosta terrestre(CdM1).

62

Vanádio 136 Ouro 0,004

Elemento ppm Elemento ppm

Oxigênio 455.000 Cloro 126

Silício 272.000 Cromo 122Alumínio 83.000 Níquel 99Ferro 62.000 Zinco 76

Cálcio 46.600 Cobre 68

Magnésio 27.640 Cobalto 29

Sódio 22.700 Chumbo 13

Potássio 18.400 Arsênio 1,8

Titânio 6.320 Molibdênio 1,2

Hidrogênio 1.520 Cádmio 0,16

Magnésio 1.060 Mercúrio 0,08Enxofre 340 Prata 0,08

Carbono 180 Platina 0,01

Figura 2. Fluxo de elementos e compostos químicos na Terra.Fonte: ICME, 1996 (CdM3).

Tabela 1: Composição das rochas da crosta terrestre, em partes pormilhão (ppm). Fonte: Greenwood e Earnshaw (1984).

O cobre combinado com água forma a malaquita, mineralverde de muita beleza, usado em joias, estátuas e diversosadornos. O seu mais célebre uso foi na construção de umasala particular de malaquita no famoso Palácio de Inverno(hoje Museu Hermitage) de São Petesburgo, para o czarNicolau da Rússia. Outros minerais ornamentais com basede cobre são a azurita, a calcantita, a turquesa, a dioptasa,a crisocola e a atacamita.

Quanto cobre existe no mundo?

De acordo com Greenwood e Earshaw (1984), as rochas dacrosta terrestre contêm em média 68 partes por milhão(ppm) de cobre. Outros metais e elementos estão presentesde acordo com a tabela 1.

É surpreendente que o oxigênio, o elemento mais abundantena crosta terrestre e vital para a vida, tenha sido descobertopelo cientista sueco Karl Scheele em 1772, mais de oito milanos depois do descobrimento do cobre. O terceiro elementomais abundante da terra, o alumínio, foi descoberto em 1787por Antoine de Lavoisier.

De acordo com as estimativas de Titon (2004), haveria mais deum bilhão de trilhões de toneladas de cobre na crosta terrestre,o que a um ritmo de crescimento zero chegaria a 100 milhõesde anos de uso, sem considerar a reciclagem.

(4) Partículas biogênicas são pequenas partículas que contém vírus, bactérias e outros componentes biológicos e que também podem conter compostos metálicos. Essas partículas podem ser emitidas da flora e fauna,assim como dos seres humanos. Embora as partículas biogênicas possam ser inócuas, a respiração de partículas biogênicas que contém vírus e bactérias é um dos mecanismos de transmissão de muitas outrasdoenças. A existência de partículas biogênicas na atmosfera não se deve ao cobre nem a nenhum outro metal em particular.

Fluxo de cobre no mundo

Uma minúscula fração de cobre que há na Terra se move deforma constante. Do solo ao ar (por ação do vento e dasatividades humanas), dos oceanos até a atmosfera (por efeitode evaporação), mediante as erupções vulcânicas, a partir daspartículas emitidas em incêndios, da flora, da fauna, do soloe dos seres humanos, em partículas biogênicas (4), por meioda extração de minerais, a partir das emissões industriais e deprodutos de cobre em uso, na água subterrânea e de superfície,nas correntes marinhas e nos sedimentos, nos alimentos e napoeira cósmica que chega a terra de forma constante.


(5) Incluindo os meteoritos, a poeira cósmica pode ser também partículas de pequeno tamanho.(6) http://www.webelements.com/periodicity/abundance_meteorite_stony/bar_chart.html(7) Emissões geradas pelo homem(8) Denomina-se “reservas” a quantidade de mineral que é economicamente extraível de acordo a uma definição do US Bureau of Mines que se uniu há mais de uma década com o US Geological Survey, USGS.

Outras agências governamentais têm definições de reservas levemente distintas, e a usada internacionalmente como referência é a do USGS.(9) A lei de um mineral é a concentração de metal que contém, que usualmente se expressa em percentual, mas pode ser expressado também em gramas de metal por tonelada de rocha ou em outras unidades.

Não existem estimativas confiáveis para muitos destesfluxos de cobre. A figura 2 mostra o fluxo do cobre na Terra.Um exemplo é que 93% de cobre que chega à atmosferaano a ano viria de fontes naturais (ICME, 1996). Sabe-seque em 2008 o cobre usado em diversas aplicações foi naordem de 23 a 24 milhões de toneladas, dos quais 65% vinhamda extração de minas, 12% da reciclagem, fundamentalmenteusado, e o resto provinha de sucata nova, usada nos processosde semimanufaturados e produção de bens.

A poeira cósmica(5) é estimada em aproximadamente 40 miltoneladas por ano, com variação para mais ou menos50% (Klekociuk, 2005). Esta seria a contribuição total dematéria do espaço exterior, uma fração pequena do quepoderia ser cobre. Este é próximo da cifra de 30 mil toneladascitada por Bryson (2003). Há uma ampla variedade de cifrasdisponíveis para a composição da poeira cósmica. Aqui seusou o valor de 60 partes por bilhão(6) para estimar aquantidade de cobre trazida pela poeira cósmica, bastanteinferior à composição da crosta terrestre.

A quantidade de cobre trazida pela poeira cósmica por anoé na ordem de poucos quilogramas, o que é insignificanteem relação ao conteúdo da crosta terrestre e relativo àsreservas econômicas conhecidas. Posteriormente as fontesantropogênicas(7) de cobre serão analisadas em mais detalhes.

A resposta à pergunta “quando cobre existe no mundo?” é: omesmo que havia desde a formação da Terra, mais acontribuição da poeira cósmica. O cobre que tem sido utilizadonos últimos nove mil anos e nada pode destruí-lo ou eliminá-lo.

Onde está o cobre no mundo?

O cobre da crosta terrestre geralmente está disperso, masconcentrado em lugares chamados depósitos. Os maisabundantes no mundo são Chuquicamata e El Teniente, amboslocalizados no Chile. Estes depósitos têm sido exploradospor cerca de cem anos e ainda são reservas economicamenteextraíveis por mais de 50 anos(8) (Codelco, 2007). Os depósitostêm “recursos” minerais, que são depósitos menos ricos emteores de mineral(9).

O poço de Chuquicamata tem um quilômetro de profundidade.Abaixo há outro quilômetro de reservas e recursos conhecidos.Mais abaixo ainda não foi explorado. O que se conhece dosdepósitos é o que está perto da superfície. É altamente provávelque em um ou dois quilômetros em direção ao interior da crostaterrestre haja muitos depósitos desconhecidos na atualidade.

64

An

os

40

Anos

35

30

25

20

15

1930 1950 1960 1970 1982 1990 1998

Variável

Recursos de cobre na crostaterrestre

Reservas de cobre

Demanda total de cobre noséculo XIX

Demanda total de cobre noséculo XX

Produção de cobre primáriono século XX

Produção de cobre secundário(sucata velha) no século XX*

Inventário de cobre em uso no mundo em 1996

Cobre em aterros no mundoem 1996

Vida média do cobre em uso, 1996

Unidade

MT

MT

MT

MT

MT

MT

MT

MT

anos

Quantidade

2,0 * 109

380

10

464

411

52

210

250

27

Referência

Tilton, 2004

Tilton, 2004

Estimativa do Centrode Mineral, 2009

World Bureau ofMetal Statistics

World Bureau ofMetal Statistics

Subtração entreprodução primária e uso

Jolly, 2001

Lagos, 2004

Jolly, 1997

MT: milhões de toneladas; * A produção total de cobre secundário (sucata velha)foi estimada como a diferença entre a demanda de cobre e a produção de mina.Essa cifra é provavelmente uma subestimação da sucata velha refinada.

Isso se explica pelo fato da engenharia permitir reduzir aduração da construção de novas minas. De fato, o prazocompreendido entre o início e o fim da construção de uma minacaiu cinco anos em média, de 25 anos até 3 anos na atualidade.

A explicação para que as reservas conhecidas de cobretenham tão curta expectativa de vida é que elas dependemda quantidade de investimento em exploração e dastecnologias de exploração e processamento. As empresasproprietárias dos depósitos não têm incentivos para investirna exploração de suas reservas, conhecidas há 20 anosou mais, porque o valor que eles descobrem não seriaexplorado rapidamente. Ou seja, o “valor presente”(10) dosseus investimentos não cresceria significativamente.

Figura 3. Espectativa de vida das reservas de cobre, dada à taxa decrescimento do uso de 3% anual. Fonte: US Bureau of Mines e USGS.

Por outro lado, quando uma nova tecnologia de extração ou deprocessamento é inventada, aumentam as reservas, já que issopossibilita extrair minerais de uma “lei” mais baixa que antes,obtendo as mesmas utilidades. Essa fonte de novas reservastem sido mais importante do que a descoberta de novosdepósitos em épocas antigas.

Os números anteriores indicam que não se percebe umaescassez de oferta de cobre em curto prazo, ou seja, a indústriade mineração pode proporcionar as necessidades do mercadode cobre. Tilton (2007) faz uma análise sobre as reservas erecursos de cobre disponíveis.

Tabela 2: Indicadores da localização do cobre no mundo(CdM4).

As reservas conhecidas de cobre eram de 380 milhões detoneladas, como se observa na tabela 2. No século XX aprodução de cobre reciclado foi bastante menor que aprodução de cobre de mina, o que será analisado mais adiante.Também se nota que o cobre que estava em uso em 1996(210 milhões de toneladas) foi semelhante às 250 milhõesde toneladas que se encontram depositadas em aterros.

As reservas conhecidas

Outro aspecto notório das cifras da tabela 2 é que as reservasconhecidas em 2004, de acordo com o Serviço Geológico dosEstados Unidos (USGS), eram ínfimas em relação ao total decobre na crosta terrestre. De fato, com a média aritmética dasreservas conhecidas, conclui-se que em 2000 estas duravam23 anos, a um ritmo de crescimento de 3% anual de uso decobre. Isso, certamente, parece muito pouco para umobservador não especialista.

A figura 3 mostra a evolução da expectativa de vida dasreservas econômicas de cobre, utilizando dados do US Bureauof Mines e do USGS. Nota-se que a taxa se manteve emintervalos entre 23 e 35 anos nos últimos 70 anos do século XX,com uma tendência de redução de cerca de 23 anos na últimadécada do século.

(10) O valor presente é o valor atual do dinheiro que será disponível no futuro. Por exemplo, um dólar que será disponível em 2020 valerá significativamente menos em abril de 2009 que em maio de 2009.


A figura 4 mostra o ciclo de vida do cobre de uma formasimplificada, omitindo produtos intermediários e váriosprocessos alternativos, desde que o cobre é extraído do soloaté quando é reciclado ou disposto em aterros.

O ciclo de vida é um conceito importante, já que faz partede um processo de análise usado atualmente pelas empresasque fabricam bens de consumo e também pelo governo eagências regulatórias para comparar os insumos, produtos eemissões dos diversos produtos e processos.

O cobre de mina é extraído e processado, geralmente porfusão e refinação(11), e posteriormente é vendido como cátodoàs empresas semimanufatureiras, que fabricam placas, cabos,fio elétrico, barras, tubos, lâminas e ligas.

Os condutores elétricos e tubos são vendidos diretamenteao público, enquanto os outros produtos são adquiridos pelosfabricantes de bens de consumo, como automóveis,televisores, refrigeradores, computadores, aviões, canalização,panelas e artigos ornamentais e artesanais, entre outros.

Ciclo de vidado Cobre

(11) Também podem ser processados por lixiviação, extração por solventes e eletrólise.

Figura 4: Diagrama de fluxo da produção de cobre(CdM6).

ReciclagemCobre Novo

Reciclagemdo Cobre

Secundário

DisposiçãoFinal

É interessante para as empre-sas que fabricam radiadoresde automóveis compararinsumos e a emissão dosradiadores de cobre e dealumínio. Por isso, estima-sea quantidade de energia gastapara fabricar esses radia-dores, desde que o cobre e oalumínio se extraiam do soloou se reciclem, até que essesmateriais sejam reciclados oudescartados em aterros.Calculam-se também todas asemissões geradas em todasas etapas da vida do cobre edo alumínio e a duração douso desses radiadores.

Esse método se denomina “Análise do Ciclo de Vida” e lançaindicadores ambientais que são considerados, junto aoscustos de fabricação, para decidir que material utilizar.O mesmo tipo de análise tem sido feita para inúmeros produtos,como copos de papel em comparação aos copos deplástico, tubulação de aquecimento e de água potável, entreoutros. Por enquanto, esses métodos são inteiramentevoluntários(12).

O conceito mais avançado de fabricação é o que se preocupacom o ciclo de vida dos produtos, buscando alcançar o máximoda reciclagem (do “berço” do material ou do processo até seu“túmulo”) para gastar o mínimo de energia e emitir o mínimo depoluentes prejudiciais para o homem e para o meio ambiente.

A vida útil média do cobre nas diversas aplicações era de27 anos no ano 2000 (Lagos, 2004). A tabela 3 mostra osusos mais relevantes e a fração de mercado que representavamem 1996.

Jolly (2001) indica que a vida útil média do cobre na construçãoera de 45 anos. Ou seja, se uma casa foi construída em 1955,só em 2000 se trocariam os canais, canos e as torneiras,permitindo que o cobre originalmente instalado estivessedisponível para reciclagem. Em 2000, 23,2% do mercado decobre foi destinado à construção.

66

Cobre disponível porsetor econômico

Construção

Transporte

Eletricidade

Máquinas industriais

Bens de consumo

Média

Vida útil(Jolly, 2001)

45

15

40

20

15

27

Vida útil(Henstock, 1997)

35

10

30

15

10

20

Vida útil(US Bureau ofMines, 1974)

25

9

23

18

7

16

Participação por setorno uso total, 1996

(Sebastian Escala, 2000)

23,2

22,0

25,6

17,0

12,0

Lagos (2004) usou dados de Jolly (2001) para estimar o cobredisponível para reciclagem no ano 2000. É importante destacarque a vida útil do cobre vem se alongando com o progressotecnológico, embora não em todas as aplicações. Mais de 200milhões de lares no mundo têm canalização de cobre(13) e operíodo de modificação destas aumentou. Em contrapartida,o cobre utilizado em computadores e celulares diminuiu, jáque esses bens têm uma vida útil curta.

(12) Esse método está contido nas normas ISSO 14001(13) Estimativa de G. Lagos

Tabela 3: Vida útil do cobre por setor econômico e participação de setores no uso total(CdM7)


Uso

do

co

bre

(milh

are

s d

e t

on

ela

da

s)

1600

1400

1200

1000

600

400

800

200

0

1830 1840 1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920

Começo daRevolução Industrial

Anos

Fim da 1ªGuerra Mundial.

A Bolsa de Metais de Londres (BML) foi criada em 1876e começou a transacionar cobre e estanho. O primeiro“contrato padrão” da BML foi a “Chilean Bar”, criado em 1883,quando o Chile havia passado o auge da produção de cobredo século XIX, em que chegou a produzir mais da metadedo cobre do mundo. O acordo foi feito porque o cobrechileno representava a maior parte do cobre transacionado naEuropa nessa época. Na figura 5 se observa que o crescimentodo uso do cobre na era moderna teve sua primeira crisesignificativa no término da Primeira Guerra Mundial, em 1918.

Descobrimento da eletricidade e a RevoluçãoIndustrialEmbora a descoberta da eletricidade data da época deapogeu da civilização grega, os primeiros usos industriaiscomeçaram depois do descobrimento do dínamo por MiguelFaraday em 1831. A aplicação massiva da eletricidade sedeu depois de 1879, com o descobrimento da lâmpadaincandescente por Thomas Edison, que utilizava um filamentode platina só a 10 volts.

Não é de admirar que antes dodescobrimento da eletricidade,no século XIX, a utilização decobre foi bastante baixa,chegando em 1850 a poucomais de 50 mil toneladas.A figura 5 mostra o uso docobre de 1835 a 1920 e o efeitoque teve a Revolução Industrial(que começou em 1870 naInglaterra) no crescimento de mercado. Apresenta ainda oaumento explosivo da eletricidade e da utilização do cobreentre 1875 e 1917. Nos 42 anos anteriores, entre 1833 e 1875,seu uso aumentou pouco menos de quatro vezes.

Um olhar sobre o uso do cobre no século XX

A figura 6 mostra o uso do cobre de 1900 a 2007. Enquantono século XIX a demanda do cobre cresceu 45,2 vezes (de 10mil toneladas anuais em 1800 para 452 mil em 1990), no séculoXX o crescimento foi de 33 vezes até chegar a 15,1 milhões detoneladas (Lagos G., Henríquez H., 2004). Em termos decrescimento anual, a demanda no século XX aumentou empouco mais de 3,5% comparado com 4,5% anual para oséculo XIX. O crescimento foi, em média, 3,6% na primeirametade do século XX e 3,4% na segunda metade.

Como visto nas figuras 5 e 6, há períodos em que o usodo cobre baixa, e isso coincide com as crises econômicasmundiais. Além da baixa na Primeira Guerra Mundial, verificam-se a redução do uso após a Grande Depressão (em 1929), amenor redução que seguiu ao fim da Segunda Guerra Mundial(1945), a crise do petróleo de 1974 e a crise econômica de 1982(que foi acompanhada pelo início da aplicação das principaisleis ambientais nos Estados Unidos).

A indústria de mineração de cobre no país praticamentefechou e teve que se transformar tecnologicamente paraseguir operando com as novas exigências de emissão depoluentes impostas.

Usosdo Cobre

Figura 5. Uso do cobre entre 1835 e 1920.(Fonte: Base de dados do Centro de Mineração, PUC(CdM8))

68

16000

14000

12000

10000

6000

4000

8000

2000

0

1900 1920 1940 1960 20001980Anos

20000

18000

Uso

do

co

bre

(milh

õe

s d

e t

on

ela

da

s)

gm

s /

ca

pit

a /

an

o n

o m

un

do

70,0

60,0

40,0

20,0

30,0

10,0

00 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

Anos

50,0

Auge da metalurgiano Império Romano

Dinastia Sungna China

Idade Média

Estes ciclos de preço, e em particular os auges de preço, sãofundamentais para o desenvolvimento de novas tecnologiase para a obsolescência tecnológica. A razão é que nem todosos materiais concorrentes aumentam seu preço na mesmaproporção. Por exemplo, no último auge de preços, o alumínioe o plástico aumentaram seu preço muito menos do que ocobre. Assim, houve um menor uso de alguns produtos decobre, tais como os tubos para o transporte de água, ostelhados e até mesmo para algumas aplicações elétricas , jáque os consumidores preferiram produtos de menor preço.

Isso gerou uma importante substituição destes produtos decobre. O problema é que quando o preço cai, é possível queos usos originais destes produtos não se recuperem aosníveis anteriores.

Um olhar sobre o uso do cobre por pessoa

Como se observa na figura 7, o uso do cobre caiu de 40 gramasper capita por ano (no ano do nascimento de Cristo) para 10gramas em 1800. Houve dois picos de uso neste períodode 1.800 anos, um gerado pelo auge da metalurgia noImpério Romano (55 d.C) e outro pela Dinastia Sung na China.Os anos de menor uso per capita neste período foram osda Idade Média.

Ciclos de preço e tecnologia

A redução do uso de cobre baixa o preço, pois há maisoferta do que demanda. Durante o século XX existiram ciclosde preço diversos, que duraram em média dez anos entre omáximo do preço anterior e o máximo do seguinte. Mas houvevariações nas durações de alguns ciclos, como na minicrisede 1993.

A demanda e utilização do cobre (e não a oferta) colaborampara desencadear crises econômicas e também os auges.Os produtores de cobre e as empresas de reciclagem, quegeram a oferta, procuram satisfazer a demanda e estãopresentes na promoção de novas aplicações e tecnologias,na proteção aos concorrentes e para assegurar que osprodutos elaborados à base de cobre tenham acessoaos mercados frente às crescentes exigências dasregulamentações ambientais. Esse último fator é combatidopor meio do desenvolvimento da ciência e de novastecnologias.

Os ciclos de preço existem porque o preço sobe quandoaumenta a demanda, já que as empresas de mineração nãosão capazes de suprir o crescimento das necessidades edemoram aproximadamente cinco anos desde a decisãode investir em novos projetos e expansões até que estesentrem em produções.

As elevações e reduções do uso per capita de cobre dependemdo aumento do uso de metal e do aumento da população.Depois da queda do Império Romano e durante 800 anos, apopulação mundial cresceu mais que o uso do metal. O mesmoocorreu desde o término da Dinastia Sung na China (1000 d.C),durante a Idade Média e no Renascimento.

Figura 7. Uso per capita de cobre entre o ano de nascimento deCristo e 1.800 (CdM10).

Em 1990 a demanda foi reduzida novamente devido aocolapso da União Soviética e dos países que formavam oPacto de Varsóvia. Finalmente, verifica-se a Crise Asiática,que começou em 1998. Não se observa nesta figura muitasoutras crises econômicas de menor escala.

Figura 6. Uso do cobre de 1900 a 2007(Fonte: Base de dados do Centro de Mineração. PUC[CdM9])


kg

/ c

ap

ita

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no

no

mu

nd

o

3

2

1

1,5

0,5

01800 1825 1850 1875 1900 1925 1930 1975 2000 2025

Anos

2,5

kg

/ c

ap

ita

/ a

no

20,0

15,0

10,0

5,0

0,0

1998: kg/capita/ano 2008: kg/capita/ano

Ìndia

Reino UnidoBrasil

MundoMéxico

China

Estados UnidosChile

Japão

Coréia do SulSuécia

Alemanha

A migração de uma parte da indústria de semimanufaturadose de reciclagem metálica para a China, a Índia e outros paísesde baixo custo de mão-de-obra tem criado distorçõesimportantes nas estatísticas do uso do cobre por país, comose observa na figura 9.

Um exemplo é a indústria que fabricava vergalhão no ReinoUnido, que migrou desse país e ocasionou o decrescimentonatural que experimentou os países desenvolvidos no consumoper capita. Já o Chile exibe um alto índice de uso per capita,pois tem várias empresas semimanufatureiras cujasexportações de vergalhão, tubos e outros produtos não secontabilizam no uso de cobre do país. Finalmente o fato deque o Japão e a Alemanha tenham mantido seus índices de usoper capita indica mais o tipo da indústria semimanufatureiraque se manteve nesses países do que o uso interno.

A intensidade do uso do cobre(14) diminuiu nos paísesdesenvolvidos entre 1960 e 1985 e posteriormente seestabilizou até final dos anos 90. Depois seguiu reduzindo.Isso se explica porque esses países já alcançaram o nívelde infraestrutura e construção que necessitavam para seudesenvolvimento industrial, e por isso o novo desenvolvimentoestá focado em indústrias menor estrutura.

O uso do cobre por renda per capita tem diminuído nasúltimas duas décadas na maior parte dos países desenvolvidos,como se observa na figura 9. Embora o uso per capita docobre seja um indicador confiável, nos países que nãocontabilizam os produtos importados e exportados quecontenham cobre (tais como produtos semimanufaturados(15),automóveis, e linha branca entre outros) o indicador passaa não ser confiável.

Os dados sobre a utilização do cobre na antiguidade eaté tempos presentes foram obtidos por um grupo depesquisadores a partir da evidência da presença de cobre emrelação ao alumínio em geleiras na Groenlândia (Suming Hong,1996). Supõe-se que a presença de alumínio aumentava deforma constante, devido à circulação natural de poeira dealumínio, até que começou o uso desse metal no século XX,enquanto o cobre era usado desde 9 mil anos, isto é, desde7 mil anos antes de Cristo. A informação de população foiobtida por Angus Maddison em 2003.

A figura 8 mostra o uso per capita do cobre por ano de 1800 até2007, período em que subiu de 10 gramas per capita por anoaté os 2,7 Kg que se usam atualmente. No mesmo período ouso do cobre subiu 40 vezes, e a população mundial aumentou6,6 vezes, de um bilhão a 6 bilhões e 600 mil habitantes.

As aplicações elétricas do cobre

O cobre é utilizado atualmente em quase todas as aplicaçõesde condução elétrica, como indica a figura 10, representandoaproximadamente 70% do total do uso do cobre no mundo.

Estes dados mostram que os cabos utilizados na construção,os conectores elétricos e eletrônicos e os cabos de transmissãode potência, são os três usos elétricos mais importantes docobre na atualidade.Nota-se também que os cabos utilizadosnos motores elétricos e em automóveis e veículos de transportesão de grande importância.

(14) A intensidade do uso do cobre em um dado país é em tonelagem de cobre no país dividido por seu produto interno bruto(15) Chapas, vergalhão, tubos, etc

Figura 8. Uso per capita de cobre desde o ano 1800 até os dias atuais(CdM11). Figura 9. Uso do cobre em quilogramas per capita por ano para 1998

e 2008 (CdM12)

70

Transformadorespequenos

0,8

Barrasde cobre

3,7

Cabo baixaenergia/voltagem

8,5

Cabotelefônico

3,4

Caboautomotivo

5,3

Cabocomputação

0,9

Outros cabose conectores

3,3

Cabocomunicação

3,6

Cabogerador potência

4,9

Transformadorespotência

3,4

Motoreselétricos

8,6

Cabo semisolamento

10,2

Cabo potênciaindustrial

12,4

Caboconstrução

18,5

Conectoreselétricos / eletrônicos

12,6

Isso era fundamentalmente diferente há 25 anos, já que osautomóveis de venda em massa não tinham janelas, espelhos,fechos e outras funções automáticas, nem computadores ou arcondicionado a bordo e seus motores usavam uma tecnologiaacessível aos aficionados pela mecânica.

Hoje é praticamente impossível para os usuários repararaspectos básicos do motor e de outros sistemas de umautomóvel, pois eles são acessíveis somente mediante oscomputadores dos fabricantes. Isso ressalta que o processode automatização progressiva que tem ocorrido nos últimos25 anos na indústria e na sociedade tem favorecido o usode tecnologias eletrônicas e elétricas, e portanto temsignificado um aumento expressivo do uso do cobre. Inclusivese previa o fim do uso do cobre na fabricação da fibraóptica(16) na década de 70.

Mas isso não ocorreu, já que a indústria desenvolveu cabosde cobre que podiam transmitir milhões de sinais telefônicossimultâneos(17), competindo com a fibra óptica. Por isso essafiação utilizada em menos de cem metros em casas eedifícios, a uma fração do preço da fibra óptica, é a quepredomina na atualidade. A corrida tecnológica entre o cobree a fibra óptica segue adiante e conta com insumos cadavez mais eficientes e confiáveis para as comunicações.

A International Copper Association (ICA), instituição commatriz em Nova Iorque e filiais em diversos países, financiadapelas maiores empresas produtoras e semimanufatureiras decobre do mundo, tem impulsionado, nos últimos dez anos,programas para desenvolver tecnologias de cobre que sejammais eficientes no uso e na transmissão da energia elétrica,nas telecomunicações e em vários âmbitos da tecnologia, quefazem do cobre um material mais sustentável.

(16) Em 1966 os pesquisadores Charles Kao e G.A. Hockham, dos laboratórios de Standard Telecommunications na Inglaterra, comunicaram que haviam conseguido usar a fibra óptica para transmitir mensagens telefônicas.(17) Isso é obtido por meio do aumento da largura de banda, que tem aumentado para cabos de cobre até 10 Giga bits por segundo, isto é, 10 bilhões de bits por segundo. Um bit é um sinal simples que tem dois valores,

zero e um, e aqueles construídos pelos números, palavras e sinais que utilizamos.

Figura 10. Usos elétricos do cobre em percentual, 2007: 16,5 milhões de toneladas(Fonte: Commodity Research Unit (CRU), Londres, UK, 2008 (CdM13)).


Fio de liga

6,4Tubulaçõesde liga

6,8

Tiras paramunições

3,0

Tiras paramoedas

1,1Telhas2,4

Radiadoresde automóvel

1,8

Tubulaçõesresidências

11,4

Outrasplacas e tiras

10,4Barrasde cobre

8,0

Tubulações etubos comerciais

22,2

Barrasde Liga

26,6

O Guia de Inovação: tecnologias em novas aplicações decobre (V.I.2) foi publicado em dezembro de 2007 pela ICA edescreve de forma detalhada os avanços obtidos e astendências tecnológicas que dominarão o futuro.

Alguns exemplos das tecnologias elétricas avançada em cobre:

• O rotor de cobre fundido para motores (CMR), que permitereduzir o uso de energia em cerca de 7% em motores de altapotência, é um dos desenvolvimentos mais importantes,considerando que a eletricidade utilizada no funcionamentode motores representa cerca de 40% do total da eletricidadeusada no mundo.

• A miniaturização de componentes de cobre na eletrônica,em conectores e na transmissão elétrica em automóveis,computadores e outros artefatos que usam cabos,conectores elétricos e circuitos integrados é fundamentalpara a redução do uso de energia, entre outras coisas,porque significa cada vez mais o uso de menos cobre paraessas aplicações. Em automóveis, por exemplo, conseguiu-se reduzir mais da metade a espessura dos cabos de cobreentre os vários componentes eletrônicos e elétricos.

As aplicações não elétricas do cobre

A figura 11 mostra as aplicações não elétricas do cobre,que sofreram as maiores perdas de mercado durante oauge dos preços de 2004 a 2008. O segmento mais atingidofoi o das tubulações residenciais, seguido por telhas, cabospara telecomunicação e radiadores automotivos.

Os dois primeiros perderam mercado para uma diversidadede materiais, sendo o plástico o mais importante, e como preço como fator fundamental da mudança. Já os doisúltimos perderam mercado para a fibra óptica e para o alumínio(respectivamente) por questões de preço e tecnologia.

Os usos elétricos e não elétricos somaram 24 milhõesde toneladas em 2007, seis milhões de toneladas a maisque o mercado de cobre contabilizado para estimar o preçonas bolsas de metais. Este total inclui o cobre recicladoque está circulando no sistema e que não significa umacontribuição líquida ao mercado dos usos de cobre.

Esse cobre se chama recicladoprimário, ou cobre novo, e temseu ciclo quase inteiramentedentro das companhias semi-manufatureiras de cobre eaquelas que fabricam bens deconsumo, enquanto que ocobre que entra no mercado eque é contabilizado para aestimativa de preço, para serusado em tubulações, refrige-radores, construções e outrasaplicações, retorna ao mercadono final de sua vida útil.

Estima-se que este período éde 27 anos em média, ou seja,o cobre demora esse períodopara ressurgir no mercado eestar disponível para serreciclado. Esse cobre sedenomina reciclado secundárioou cobre velho.Figura 11. Usos não elétricos de cobre em percentual, 2007, foram 7,5 milhões de toneladas

(Fonte: Commodity Research Unit (CRU), Londres, UK, 2008 (CdM14))

72

Reciclagem

O cobre “novo” surge usualmente entre a semimanufaturae a produção de bens de consumo e é o cobre que resultoucomo resíduo destes processos, reciclado de forma imediata.Por outro lado, os bens de consumo entram no mercadoe o cobre começa a ser utilizado até o final da vida útil doproduto. Parte deste cobre é identificada, separada etransportada à indústria semimanufatureira, passando aconstituir a sucata velha ou cobre secundário. Há diversostipos de sucata secundária, dependendo de sua pureza.O cobre menos puro deve ser refinado novamente ou serusado para fabricar ligas.

O processo de reciclagem tem um custo maior do que aextração da mina de cobre, mas que usa menos energia.Esse é o motivo pelo qual uma maior quantidade de cobrenão é reciclada. Quando o preço abaixa, não é rentávelrecuperar toda a sucata disponível, baixando assim omercado de sucata secundária. Isso ocorreu no final de 2008e no início de 2009, sendo que os fabricantes de tubulaçõese de outros bens tiveram que recorrer à aquisição de cátodode cobre para a totalidade de seu processo.

Apenas uma pequena fração do cobre utilizado se dispersano ambiente, e obviamente não é reciclável. A estimativadeste material é na ordem de 1% (Lagos, 2004) em relaçãoao total utilizado. Não são considerados os que vão paraos lixões ou que foram abandonados em artefatos.

A indústria de reciclagem teve fortes mudanças nos paísesdesenvolvidos na década de 90. Enquanto em 1970 somentese reciclava 30% do cobre velho, em 1999 a eficiência dareciclagem em alguns destes países se aproximava a 40%,impulsionada por fortes regulamentações ambientais. Emcontraste ao cobre velho, o cobre novo se recicla quasetotalmente, porque os processos estão projetados pararecuperá-lo.

O chumbo, metal sob maior pressão para ser reciclado, temalcançado taxas de cerca de 70% de reciclagem nospaíses desenvolvidos. A União Europeia tem uma políticade minimização de resíduos que inclui uma obrigatória edrástica redução dos resíduos industriais e domiciliares,incentivos na diminuição de resíduos para os produtores,projetos e normas de rotulagem para os produtos reciclados,aquisição de materiais recicláveis por parte do governo,desenvolvimento de mercados de materiais recicláveis eincentivos para aqueles produtores que assumam respon-sabilidade sobre a reciclagem dos produtos.

Isso está incentivando as empresas produtoras de bensde consumo a fabricar produtos em que os materiais podemser facilmente recuperados. Alguns exemplos: o isolamentoplástico dos cabos de cobre deve ser separado mecani-camente, evitando processos altamente contaminantes, osmotores devem ser desmontáveis para que se possamrecuperar as bobinas e os fabricantes de celulares deveramprojetar circuitos que permitam uma fácil separação dosdiversos metais envolvidos.

Quanto cobre é reciclado?

A pergunta é: “por que se mais de 40% do cobre velhoé reciclado nos países avançados, ele representa apenascerca de 15% do mercado mundial?”. Em 1973 o uso docobre no mundo foi de 8,7 milhões de toneladas. Considerandoque a vida média deste cobre era de 27 anos e terminariaseu uso no ano 2000, diminuímos a dispersão de 1%, ficandoteoricamente disponível 8,65 milhões de toneladas neste ano.Mas o uso do cobre em 2000 foi 15,1 milhões de toneladas,assim, mesmo se todo o cobre velho fosse recuperado,faltariam 6,45 milhões de toneladas.

A este número se dá o nome de brecha de crescimento demercado ou brecha geracional. O World Bureau of MetalStatistics destaca que o cobre velho reciclado no ano 2000foi somente 2 milhões de toneladas. A produção de minaesse ano foi 13,2, o que adicionado a reciclagem de sucatavelha, soma o uso de cobre esse ano. Isto é, 23,1% do cobrevelho teoricamente disponível foi reciclado.


Uso mundialdo cobreem 1973

Uso mundialdo cobreem 2000

8,7 MT

15,1 MT

Perda de 1% por dispersão

1973 2000

Vida útil média do cobre nos produtos

Brecha decrescimentoque nãopode cobrira sucata

Sucatadisponível8,65 MT

Os dados publicados sobre as taxas reciclagem de cobrevariam de acordo com as regiões de origem e dos métodospara estimar a reciclagem, que também são distintos. Porexemplo, se o cobre novo é incluído na reciclagem (que é quase100%) obviamente a reciclagem do cobre total em relaçãoao cobre disponível para reciclagem sobe a valores na ordemde 60%. Assim, enquanto o uso do cobre no mundo aumentaano a ano, há um amplo espaço para a produção da mina.Por outro lado, enquanto os processos de coleta, separação,transporte e processamento de cobre velho para fontes deuso continuam a ser caros, não haverá melhora significativana recuperação da sucata velha.

A substituição

Já discutimos anteriormente o preço como importante variávelde substituição, uma vez que, se o preço do cobre sobe maisdo que o dos concorrentes em longo prazo, poderia perderimportantes segmentos do mercado. Isso não deveria ocorrer,a menos que houvesse uma escassez de oferta.

A volatilidade do preço do cobre, isto é, o nível de variação notempo, também seria um fator que afetaria a decisão defabricantes de produtos. Por outro lado, a substituição poderiaameaçar alguns produtos específicos, devido à evolução denovas tecnologias em que o cobre é menos eficaz que osmateriais competitivos ou em que suas propriedades sãomenos vantajosas.

Os mercados mais ameaçados por novas tecnologias até2007 eram os de cabos de telecomunicação e os radiadoresautomobilísticos (CRU, 2008). Em suma, em 2007 o cobreperdeu cerca de 3% de mercado frente à substituição, e agrande maioria dessas perdas foi causada pelo maior custofrente aos concorrentes.

Figura 12. Exemplo da brecha de reciclagem devido ao crescimentodo mercado (MT: milhões de toneladas (CdM15)).


Elemento

Antimónio(Sb)

Arsênio(As)

Cádmio(Cd)

Cobre(Cu)

Mercúriototal (Hg)

Molibdeno(Mo)

Chumbo(Pb)

1984(ppm)

0,5(P)

0,005

0,001

0,05

1993(ppm)

0,05(P)

0,01(P)

0,003

2,0(P)

0,001

0,07

0,01

1997(ppm)

0,05(P)

0,01(P)

0,003

2,0(P')

0,001

0,07

0,01

2002(ppm)

0,02

0,01(P)

0,003

2,0

0,001

0,07

0,01

Comentário

Cancerígeno

Cancerígeno, guia provisório

Cancerígeno

Potenciais efeitos crônicos no fígado (1993);substituído em 2007 pelo mesmo valorprovisório, mas por efeitos agudos(náusea); em 2004 o valor é definitivo,devido a efeitos agudos (náuseas).

Mercúrio total é o mercúrio inorgânico

e orgânico. Efeitos neurológicos e

renais, colapso cardiovascular.

Elemento essencial, potencial toxicidade reprodutiva e mutagênica.

Acumulativo no organismo, efeitoneurológicos, possível cancerígeno.

Valores guia da OMS de algumas substâncias químicasinorgânicas com importância para a saúde quando estão

presentes em água potável, março 2009.

Semvalorde

referência

Semvalorde

referência

Semvalorde

referênciaAs regulamentações ambientais do cobre são diversas:

• Normas de uso do cobre em aplicações, tais como asinstalações elétricas, construções e solos, entre outras.

• Normas de materiais que entram em contato com águapotável e com alimentos.

• Emissões.• Periculosidade de substâncias que contêm cobre,

classificação e rotulagem das substâncias.• Normas sobre resíduos.• Normas de qualidade ambiental: concentrações máximas

permitidas no meio ambiente e na saúde.• Normas de cobre como material sanitário.• Normas de cobre como elemento essencial.

Esse trabalho cobre fundamentalmente as normas dequalidade ambiental, isto é, as concentrações máximaspermitidas no meio ambiente e na saúde. Alguns aspectosdas regulamentações sobre o cobre, como material sanitárioe elemento essencial, serão discutidos mais adiante.

A evolução dos padrões da água potável

A ciência tem contribuído para que as regulamentaçõesambientais se tornem cada vez mais rigorosas, como indicaa tabela 4.

O Guia da Organização Mundial da Saúde (OMS) apresentaos valores para alguns metais de relevância para a saúde,quando presentes em água potável, como o antimônio, oarsênio, o cádmio, o cobre, o mercúrio, o molibdeno e ochumbo. Exceto o cobre, todos estão regulamentados devidoa evidência ou suspeita de evidência de serem causadoresde graves doenças e efeitos na saúde humana. Observa-seque em todos os casos, menos para o mercúrio, aregulamentação se fez mais estrita depois de 1984.

No caso do antimônio, o valor referência de 0,05 ppm foiintroduzido em 1993, e em 2004 foi reduzido a 0,02 ppm.Esse valor não é provisório, o que significa que há evidênciascientíficas de que o antimônio em água potável, emconcentrações superiores ao valor de referência, gera câncerem quantidade que não é aceitável para a sociedade. Essaquantidade é considerada pela OMS como um caso adicionalpor ano, entre cem mil que foram expostos a tal águacontaminada.

Regulamentaçãopara a saúde

e o meio ambiente

Tabela 4. Aumento das exigências regulatórias(CdM16) para a águapotável. (Fonte: Tercera Edición de la Guía de Calidad del Agua Potable, OMS, 2004, yGuías de los años 1997, 1993 y 1984).

76

A razão básica para o aumento das exigências dos padrõesao longo do tempo é que as técnicas de análise e teoriaestatística, os computadores para processar dados e asciências e técnicas médicas para estudar os efeitos estãose tornando mais poderosos.

Outra causa do progresso é a destinação de mais recursosnos últimos 30 anos para estudar as causas de contaminaçãoe seus efeitos. Assim, como a ciência permitiu avanços nasorientações para a água potável, também houve um enormeavanço nos padrões para águas superficiais, subterrâneas emarinhas, para o solo, ar, flora e fauna.

A Organização Mundial da Saúde e a AgênciaAmbiental dos Estados Unidos

Muito progresso tem ocorrido desde 7 de junho de 1991,quando a Agência Ambiental dos Estados Unidos (EPA)publicou no Registro Federal a célebre norma de “cobre echumbo”, definindo o cobre como elemento contaminantede água potável, cujo excesso gerava efeitos gastrointestinais,tais como náusea, vômitos e inclusive diarreia. Essa decisão,que culminava em um processo iniciado cinco anos antescom a modificação da lei da “Água Limpa”, provaria ser degrande influência para o cobre, não somente nos EstadosUnidos, mas também na Europa e no resto do mundo.

Nesse mesmo ano, um comitê de pesquisadores daOrganização Mundial da Saúde colocava o cobre, pelaprimeira vez, em uma lista de elementos que, quandopresentes em água potável, produzem efeitos na saúde.Essa classificação (publicada em 1993) tinha caráter provisóriodevido a falta de evidência científica e colocava o cobrejunto a alguns dos metais mais tóxicos conhecidos, como ochumbo, o mercúrio, o cádmio e o arsênio. As razões daOMS eram mais graves que as dadas pela EPA, já queindicavam que o excesso de cobre na água potável geravacirrose hepática em crianças(16) menores de um ano, podendoinclusive conduzir à morte.

A EPA, assim como a OMS, identificou as tubulações decobre instaladas em casas e edifícios como as responsáveisde gerar altas concentrações de cobre. O Chile, bem comoa indústria mundial do cobre, foi surpreendido por essadecisão da OMS, que teve um impacto no mercado futuroe na própria imagem do cobre.

(16) Este mal é a toxicose idiopática de cobre (ICT).

Como resultados desses fatos, em 1994, o governo chileno,mediante o Ministério da Saúde, solicitou à OMS a revisão danorma, e se criou uma comissão assessora presidencial, queseguia em funcionamento em 2009. Concedeu um orçamentoà comissão e atribuiu a missão de assessorar o presidenteda República nas negociações internacionais relativas ao temade cobre na água potável. Devia ainda assegurar que aspesquisas eram necessárias para elucidar os efeitos do cobrena saúde do ser humano.

A indústria mundial do cobre, por meio da International CopperAssociation (ICA), por outro lado, incrementou fortemente seupressuposto de pesquisa sobre os efeitos do cobre na saúdee no meio ambiente.

O que ficou claro desde o início, é que é necessário ter umasólida posição científica para que se tenha poder denegociação. Em 1994 havia pouco consenso sobre acontribuição das tubulações de cobre e em que condiçõesgeravam altas concentrações de cobre na água potável.Também não havia conhecimento sobre os efeitosgastrointestinais ou sobre os potenciais efeitos hepáticos.Estava quase tudo por fazer.


As pesquisas que mudaram o Guia da OMS

Após quinze anos do início da era do cobre e saúde, há umenorme avanço do conhecimento sobre o tema, mas aindaestá longe de se responder a todas as perguntas, como ocorrenormalmente na ciência.

Os marcos mais importantes do progresso gerado desdeentão são:

• Em 1996 um painel de peritos do IPCS (ProgramaInternacional de Segurança Química, formado pela OMS,a FAO e a OIT) decidiu que não havia evidência científicaque relacionava o cobre na água potável com danoshepáticos em crianças pequenas.

• Essa conclusão foi adotada pela OMS em 1997, o que mudoua classificação de 1993, utilizando desta vez os efeitosgastrointestinais como causal, embora este valor fosse decaráter provisório. Isso indicou que esses efeitos são levese inteiramente reversíveis, enquanto que a cirrose hepáticaé um efeito grave.

• A União Europeia, por sua vez, mudou seu padrão de águaseguindo os passos da OMS. Dessa forma, o cobre foiclassificado devido aos efeitos gastrointestinais pela EPA,a União Europeia e a OMS. Essa última ficou à esperados estudos gerados pelo Chile e pela ICA para determinarexatamente o valor de referência para o cobre.

• Com a nova evidência publicada por cientistas do Chile,dos Estados Unidos, Irlanda e China, em 2004 a OMSculminou o novo processo de revisão do Guia da ÁguaPotável e concluiu que o nível de 2 mg/l de cobre em águapotável (ver tabela 4) não gerava efeitos gastrointestinais.Fixou-se o guia de cobre neste nível e eliminou o valor decaráter provisório.

Entre os anos 1996 e 2004, a Organização Mundial da Saúderealizou uma série de estudos científicos, que concluíramno novo processo de revisão do Guia da Água Potável, que onível de 2 mg/l de cobre em água potável não gerava efeitosgastrointestinais.

O cobre, elemento essencial para a vida

O ferro (Bodwell, 1988), o zinco, o cobre, o cromo, o iodo,o cobalto, o molibdeno e o selênio foram declarados comooligoelementos essenciais (ETE) pela Organização Mundialda Saúde em 2002 (Environmental Health Criteria, 2002).

(19) Se denomina homeostasis

O resultado de um processo em que o ferro havia sidodeclarado essencial em 1988 e o selênio em 1996 e que aspropriedades e características de todos os elementos dalista obedecem rigorosos critérios contribuiu de maneira chavepara o governo do Chile, que organizou uma reunião queculminou com a preparação das bases desta resolução, emMarbella (Chile) em fevereiro de 2001.

Quando os seres humanos e outros organismos vivosdesenvolvem um déficit de ETE, geram-se efeitos subclínicosmensuráveis, utilizando-se biomarcadores. Quando o déficitaumenta, desenvolvem-se efeitos clínicos reconhecíveis.Quando ultrapassa certos limites, causa a morte. Por outrolado, quando há excesso e o organismo não pode eliminaresses elementos, ocorre a toxicidade.

Os ETE são elementos que existem naturalmente na crostaterrestre e estão nos alimentos e na água, em maior oumenor escala. Por isso os seres humanos, assim comooutras espécies, ingerem e excretam ETE diariamente. Se aingestão é insuficiente, ocorre a deficiência. Em contrapartida,se é excessiva, desenvolve-se a toxicidade. O organismohumano tem um mecanismo que permite regular a absorçãode ETE(19). Quando a ingestão é alta, há menor absorção, e ocontrário ocorre quando há déficit de ingestão de ETE.

A OMS declarou esses elementos como essenciais, porquea janela entre deficiência e toxicidade foi mínima em algunscasos, não sendo possível aplicar fatores de segurança nasnormas ambientais, que são geralmente dez ou mais vezes,já que isso poderia induzir a deficiência. A figura 13 mostrano eixo horizontal a concentração de cobre e no eixo vertical onúmero de indivíduos afetados pela deficiência ou toxicidade.Essas curvas são genéricas para todos os elementosessenciais e a curva de deficiência é usualmente distinta emforma e alcance da curva de toxicidade.

Outras espécies também ingerem cobre nos alimentos ena água. As plantas assimilam o metal contido em água dosolo por absorção ativa por meio das raízes. “Organismosmais simples de vida aquática podem absorver o cobree outros metais diretamente da água que os rodeia”(Torres, 2002).

As tubulações de cobre e seu papel na saúde e nomeio ambiente

Estima-se que cerca de 200 milhões de casas no mundotêm instalações de tubulações de cobre para o abastecimentode água potável da rede pública. Isso compreende umapopulação estimada de cerca de 700 milhões de pessoas, oque representa aproximadamente 11% da população mundial.

Quando a água potável está em contato com a tubulaçãode cobre, pequenas quantidades deste metal se liberamna água. A quantidade que se acumula na água depende dotempo em que a água está sem circular (estagnação), dasua composição e da temperatura. As águas “agressivas”de cobre geram uma maior liberação de metal, o que podegerar mau gosto e também efeitos como náusea e vômito,quando a concentração da alcança quatro ou mais miligramaspor litro.

O efeito não é tão fácil de avaliar, já que depende dasensibilidade dos consumidores. Se estão em jejum, aumenta-se o efeito. Se a água está misturada com sucos, café ou outrasbebidas o efeito é reduzido. O resultado é transitório, durandode poucos minutos a poucas horas,sendo que os indivíduos afetadosvoltam à normalidade. Em geralse conhecem os lugaresonde a água pode chegara gerar altas concen-trações de cobre na presença det u b u l a ç õ e sdeste metal.

78

Modelos de elementos essenciais

Faixa aceitávelde ingestão oral

Concentração

Efe

ito

s

Deficiência Toxicidade

Figura 13. Curva genérica de deficiência, toxicidade e faixa aceitávelde ingestão oral para um elemento essencial.

O Programa Internacional de Segurança Química (IPCS, 1998)indica que os casos de deficiência de cobre são muito maiscomuns que os casos de toxicidade.

O espaço que existe na figura 13, entre a curva da esquerda(deficiência) e da direita (toxicidade), é a Faixa Aceitável deIngestão Oral (AROI). Há deficiência quando a ingestão diáriaé menor que o indicado pela curva da esquerda e hátoxidade quando é maior do que a curva da direita. Por issoé que a forma segura de estimar a dose máxima de ingestãodeve levar em conta se o elemento é essencial, caso contrário,se o fator de segurança é muito grande, pode ser introduzidona zona de deficiência.

Na próxima seção será discutida a toxidade do cobre. Quantoà deficiência, em homens adultos, a recomendação deingestão mínima de cobre pela OMS é de 0,81 mg/dia(WHO, 1996), enquanto que a dose máxima segura é de12 mg/dia. Em mulheres, a dose total é levemente menor,devido seu peso corporal ser menor, em média. A maiorparte desta dose é ingerida nos alimento, enquanto quea água potável pode contribuir de 0,05 mg/dia, em casode água cristalina transportada em tubulação que não seja decobre, até uma média de 0,4 mg/dia, se há tubulação decobre instalada em casa.

O conteúdo de cobre nos alimentos varia fortemente, sendomaior em carne bovina do que em vegetais e frutas. Os maisaltos conteúdos de cobre em alimentos no Chile estãonas amêndoas, nas nozes, no chocolate, no feijão, na lentilha,no amendoim e nos camarões (Olivares, 2003).

As maiores patologias causadas pela deficiência de cobreem animais e em humanos são a anemia, a neutropenia, ahipopigmentação de cabelo e pele, as malformações ósseascom fragilidade esquelética e a osteoporose, as anomaliasvasculares e os cabelos torcidos (WHO,1996).

Copper Connects Life. ™

80

Há basicamente dois enfoques regulatórios. Um deles éencabeçado pelos Estados Unidos e trata a água agressivapara torná-la menos agressiva e prevenir altas concentraçõesde ferro, cobre e chumbo, atingindo importantes êxitos desdecomeço da década de 90. Isso gera um custo alto para osconsumidores. O outro enfoque, utilizado pela Alemanha,proíbe o uso do cobre em tubulações de lugares onde aágua é agressiva. O problema consiste, nesse caso, empredizer que águas são agressivas, para os quais temosdesenvolvido um complexo modelo preditivo(20), que estáem uso desde o final da década. Até finais dos anos 90,estimava-se que cerca de 5% do território da Alemanha tinhaágua agressiva para o cobre. Muitos países, no entanto, nãopossuem nem um e nem outro enfoque, talvez porque oscasos de águas agressivas não sejam abundantes.

Isso representa cerca de 0,1% do uso mundial de cobre a cada ano. De acordo com os dados do European CopperInstitute, cerca de 90% das águas das casas na Europasão tratadas em estações de esgoto, enquanto que 11%se descarregam em águas superficiais. Os metais, incluindoo cobre, contidos nas águas tratadas, usualmente sãoutilizados como fertilizantes em solos que carecem de cobre,com o objetivo de elevar a produtividade agrícola.

Os benefícios de usar tubulações de cobre na condução daágua são a duração da tubulação, sua confiabilidade, a baixanecessidade de manutenção e a propriedade bactericida, quepermite que o uso desse metal evite à propagação de bactériase vírus que constituem uma séria ameaça à saúde.

Tem sido substancial a efetividade das tubulações de cobreno combate de infecções de preocupação pública taiscomo Legionella pneumophila (presente nas tubulações,tanques e sistemas de refrigeração), methicillin-resistanteStaphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA),Escherichia coli O157 (E coli O157); Listeria monocytogenese Verocytotoxigenic Escherichia coli (VTEC O157). O cloro eoutros agentes desinfetantes de água potável não são efetivosna eliminação destas bactérias.

A concorrência que existe entre as indústrias de plásticoe cobre no mercado de tubulações, tem gerado numerososestudos que sugerem que as tubulações de cobre não sãoeficazes em determinadas condições. Isso tem dificultadoque os organismos regulatórios reconheçam os benefíciosde canalizações de cobre como agentes sanitários.

(20) O desenvolvimento desse modelo foi financiado pelo ICA e pela CTA do Chile.

Embora as estatísticas de reclamações dos consumidorespor esse motivo não sejam confiáveis, ano após ano háregistros de dezenas de casos, quase todos provenientes dasmesmas regiões nas quais já haviam registrados casospreviamente. Os fabricantes de tubulações têm desenvolvidotecnologias para reduzir a liberação de cobre na águapotável, com importantes êxitos nas últimas três décadas.No entanto, não há ainda uma solução definitiva para essetema. A exposição humana a altos níveis de cobre na águapotável não é uma preocupação mundial, como demonstramdiversos estudos.

Por outro lado, as emissões de cobre a partir das tubulaçõesdeste metal terminam nas águas superficiais, nos solos enos sedimentos, como indica conceitualmente a figura 14.Estima-se que os 200 milhões de casas e edifícios quepossuem tubulação de cobre emitem cerca de 15 miltoneladas do metal por ano na água, que vai para estaçõesde tratamento de esgoto.


Águas superficiais (µg/L)

Águas subterrâneas (µg/L)

Águas potáveis (mg/L)

Ar em locais de trabalho(mg/m3)

Solo A, nível de background(mg/kg peso seco)

Solo B, nível para serinvestigado (mg/kg peso seco)

Solo C, valor para tomaração (mg/kg peso seco

Solos agrícolas(mg/kg peso seco)

Todos os outros tipos desolo (mg/kg peso seco)

Sedimentos(mg/kg peso seco)

3,0 a >100

2,5

2,0

0,1

50

100

500

56

85

16

A toxicidade do cobre para organismos aquáticos depende de organismos e da composição da água.Por isso a norma do cobre se regula mediante o Modelo do Ligante Biótico (BLM) nos Estados Unidos.

OMS, Guia Nível recomendado pela OMS, 2004.

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Tabela 5 - Algumas normas ambientais para o cobre na água, solo, ar e sedimentos

Legislação Federal do Canadá, Soil, Ground Water and Sediment Standars for Use Under Part XV.1of the Environmental Protection Act, March 9, 2004, http://www.ene.gov.on.ca/envision/gp/4697e.pdf

Concentração de cobre no meio ambiente

A tabela 5 mostra algumas das regulamentações maisimportantes do cobre em águas superficiais, subterrâneas,potáveis, no ar, nos solos e nos sedimentos. Entre todasestas normas, a única verdadeiramente universal é a regra daágua potável, que foi discutida na seção sobre as tubulaçõesde cobre. Ela é aplicada praticamente em todo o mundo,salvo nos Estados Unidos e na China, onde a regra poderiaser mais ou menos exigente dependendo das mediçõesrealizadas no terreno(21).

Por isso as espécies aquáticas mais sensíveis são estudadase se repetem em vários lugares do mundo, embora muitasvezes se encontram variações genéticas, ainda que leves, entreas espécies de um lugar e outro.

Até 2008, muitas nações, incluindo todos os países latino-americanos, não usavam a norma da EPA e a maior partedeles aplicava uma regra baseada no cobre total que existena água. Demonstra-se, no entanto, que o cobre total(22)

não possui relação alguma com a toxicidade deste metalpara os organismos aquáticos.

Os outros padrões da tabela 5 não são universais, emboraos padrões de cobre em águas superficiais utilizado pelaAgência Ambiental dos Estados Unidos (EPA) poderiam seraplicados universalmente, o que provavelmente aconteceráno futuro. Esse é um padrão complexo, baseado no princípiode que apenas uma fração de cobre nas águas superficiais ébiodisponível. As normas de proteção dos organismosaquáticos são colocadas como destinadas a proteger 95%das espécies presentes em um determinado local.

Mais adiante será analisado em detalhes o Modelo do LiganteBiótico, o que levou ao atual regulamento de vários metaisem águas superficiais pela EPA. A mesma prática de cobretotal foi aplicada em praticamente todos os países do mundoem 2008, para regulamentação de metais em solo esedimentos, e por isso o conceito de biodisponibilidade nãose aplicava nestes meios também.

(21) Nos Estados Unidos mede-se a concentração de cobre nas torneiras das casas, abastecidas por uma determinada empresa de água potável, depois de 6 horas de estagnação da água. Posteriormente listam-setodas as medições de menor a maior concentração. A casa em que a medição foi maior, pode ser superior a 1,2, até 2 mg/L. A norma indica que a casa que está 90% maior não deve exceder 1,3 mg/L. Se excederesse valor, a empresa de água potável responsável pelo abastecimento deve tomar as medidas para que a água abastecida seja menos agressiva ao cobre, e também a outros metais, como o ferro e o chumbo.

(22) Que é igual ao cobre dissolvido mais o cobre em partículas.

82

(23) Occupational Safety and Health Administration dos Estados Unidos.(24) As minas de outros metais e materiais também contêm cobre, mas em concentrações menores que os depósitos de cobre.

Isso resultou nos padrões de solo e sedimentos altamentevariáveis no mundo, uma vez que dependem da composiçãodos solos e sedimentos, que é obviamente mutáveldependendo da geologia do lugar. Observa-se na tabela 5que o Canadá aplicava em 2007 um padrão para sedimentosde 16 mg/kg peso seco ao cobre, sendo que a composiçãomédia da crosta terrestre em cobre é considerada como68 mg/kg peso seco.

O cobre não é regulamentado no ar, salvo em locais detrabalho, em que a exposição pode ser superior àsconcentrações encontradas no ambiente. O padrão de 0,1mg/m3 de cobre para o ar foi estabelecido pela OSHA(23)

e está baseado em estudos de toxicidade da fumaça desolda elétrica e de oxiacetileno de ácido inoxidável, cádmio,cobre, níquel e cromo.

Os fumos de soldagem consistem em óxidos metálicoscausados pelo aquecimento do metal no ar. A exposição aesses fumos podem produzir uma variedade de distúrbios,especificamente, “febre de fumo de solda”, manifestaçãocom sintomas de gripe, incluindo tosse, dor muscular enas articulações, febre e calafrios. O efeito é reversível em umperíodo de um a dois dias.

Linha base natural e contribuição antropogênica

A linha base de um elemento ou composto químico, em umdos componentes do meio ambiente (por exemplo, no ar ouna água) se refere a uma medida tomada em um momento,geralmente antes da intervenção do lugar, por uma atividadeindustrial ou outra. Considerando a evidência das geleiras(Suminn Hong, 1996) é possível que não fiquem livres dainfluência do homem no mundo. Por isso, adota-se comoreferência lugares que são primitivos e que apresentem poucaevidência de intervenção. As medições realizadas nesteslugares se denominaram linha base ou “background”.

A figura 14 mostra a circulação do cobre antropogênico,ou seja, o cobre emitido no ambiente por atividadeshumanas. Observa-se que o metal emitido provém de doistipos de fontes. O primeiro tipo tem origem nas atividadesindustriais, nas minas de cobre e de outros metais(24), naprodução de energia e em outras atividades. O segundo estános produtos de cobre tais como tubulação, cabos elétricossem capa, telhas, fertilizantes, pinturas, pastilhas de freio,automóveis e telefones celulares, entre outros.

Figura 14. Fluxo de cobreno ambiente (CdM 19)


Os estudos mostram que quando o solo se carrega decobre, retém uma parte do metal, enquanto que o resto acabaem águas subterrâneas, curso de águas superficiais, plantase animais. O cobre que permanece no solo geralmente não édissolvido, e por isso não é lavado.

Normalmente apenas uma fração de metal é biodisponível(25),ou seja, não é absorvido por plantas e pela flora em geral.Assim, a concentração total de cobre e de outros metaisno solo não é um bom indicador de toxicidade nem debiodisponibilidade. O solo acumula metal, mas a concentraçãode cobre residual depende da composição do solo, e seesta composição possibilitar a dissolução de metais, oacúmulo pode ser nulo. Um solo que acumula muito metalpode indicar que este não é solúvel e seguro para as espéciesda fauna e da flora.

Se nem todo cobre permanece no solo, onde vai parar o cobreque entra no ambiente? Qual é seu destino final? Certamentenão é o ar, já que todo o cobre que está no ar(26) tende a seprecipitar em algum momento, seja no solo, no curso da água

ou no oceano. Por outro lado, o cobre permanece na águasomente se for solúvel, desde que não reaja com ossedimentos.

Demonstra-se que quando os sedimentos contêm sulfato deferro(27), o cobre solúvel em água se modifica mediante umprocesso eletroquímico natural com o metal, ficando o ferrocomo metal solúvel em água, enquanto que o cobre fica“apanhado” como sulfato de cobre no sedimento. Por outrolado, o cobre em partículas tende a sedimentar em longoprazo. Em suma, o destino final do cobre são os sedimentosde curso d’água, assim como os sedimentos marinhos. Poucodepois de 2000, pesquisadores dos Estados Unidos

começaram a desenvolver um modelo que descreve o destinodo cobre e de outros metais no ambiente. Esse modelo sedenomina Modelo Unitário do Mundo (Unit World Model, 2008).

A concentração de cobre no meio ambiente

A tabela 5 apresenta concentrações médias de cobre naEuropa. É importante estabelecer que essas concentrações nãorepresentam todo o continente europeu, mas um número demedições realizadas em diversos lugares. Imediatamente seobserva que a concentração de cobre no ar é muito pequena,sendo uma fração de nanograma(28) por metro cúbico.

A concentração em águas superficiais(29) é de 3,1 microgramapor litro, ou seja, dez vezes menor que a concentração médiade água potável quando não há tubulações de cobre, e cemvezes menor que a concentração de cobre na saída de casascom tubulações de cobre. Esta concentração medida emsedimentos é quase igual à concentração de cobre estimadana crosta terrestre.

A concentração de cobre em solos agrícolas medidos é25% mais alta que em solos naturais, devido aos adubosadicionados para tornar o solo agrícola mais produtivo. E ossolos medidos em zonas industriais contêm pouco mais queo dobro de cobre dos solos naturais. O cobre foi medido emsolos jusantes das áreas de mineração e se verificou quea concentração desse metal pode superar dez ou mais vezes aconcentração de cobre de “áreas naturais”. Isso é devido aresíduos minerais e a zonas que se exploraram no passado, queincorporam o cobre quando entram em contato com a água dechuvas e degelo. Nestes casos, verificou-se que a contribuiçãodo metal ocorre principalmente como cobre insolúvel, que nãoreage com o meio ambiente (Ginocchio, 2002).

Muitas das minas de cobre que podem gerar incorporaçãodo metal aos cursos da água têm estações de tratamentonas quais se recupera o cobre que foi incorporado. Esse é ocaso das minas de El Teniente (Codelco Chile) e de LosBronces (propriedade anglo-americana). Ambos os depósitosestão localizados na cordilheira na região central do Chile,onde existe abundância de chuva e degelo durante o ano.Em outros casos, as minas estão localizadas no desertoe sua vulnerabilidade ambiental consiste mais na escassez deágua do que no excesso.

(25) A fração biodisponível deve estar dissolvida, portanto o cobre insolúvel não está disponível. Outra forma de explicar esse fenômeno é que a absorção de metais por parte da flora se dá mediante a água que contémmateriais dissolvidos. Sem água não há absorção, e tampouco há a flora.

(26) O cobre levantado do solo chega ao ar por ação do vento, da poeira cósmica e outras fontes indicada na figura 2, na página 62.(27) Esse tipo de sedimento é bastante comum no fundo do mar e nos cursos de águas continentais.(28) Um nanograma é um milionésimo de miligrama. Um miligrama é um milésimo de grama.(29) Rios e lagos.

84

Concentrações de cobre no meio ambiente

Ar rural (n/m 3 ) 30

Água potável que não passou por tubulaçõesde cobre (µg /L) 31

Sedimentos (mg/kg peso seco)

Solo agrícola ((mg/kg peso seco)

Solo natural (mg/kg peso seco)

Solo industrial (mg/kg peso seco)

< 10

3,1

29

64,1

34,9

27,4

49 - 72,5

Tubulações de água

Construções (externas) 32

Radiadores automotivos 33

Fio de contato de trem 34

Substâncias químicas para proteção de plantas 35

Alimentos para animais 36

Pastilhas de freios 37

Conservantes de madeira 38

Pinturas

Total de emissões a partirde produtos (toneladas)

Percentual de emissões apartir de produtos de cobrequanto ao uso de cobreem 2004 no mundo

17.520 que distribuem: 1.930 ➔ 15.590 ➔ instalações de esgoto

(lodo) fertilizante➔

6.888 ➔ água

235 ➔ água

588 ➔ ar solo➔

8.719 ➔ solo

3.007 ➔ solo

2.285 ➔ ar solo➔

101 ➔ ar – água – solo

487 ➔ ar – água – solo

39.830

0,24

Emissões em 2004 (ton. / ano)Produtos

Água superficial (dissolvida) (µg/L) águas superficiais

Tabela 5. Concentrações de cobre no meio ambiente na Europa,medidas por encomenda do European Copper Institute (2004).Fonte: European Copper Institute (CdM19).

Emissões a partir de produtos de cobre

A tabela 6 mostra uma estimativa das emissões de produtosde cobre, realizada a partir das informações obtidas peloEuropean Copper Institute em 2004, para a Europa e pelaAgência Ambiental dos Estados Unidos em 1984. Os valoreseuropeus do ECI, assim como os valores da USEPA, sãoextrapolados para o mundo.

Cerca de 90% das emissões de cobre das águas de usodoméstico são tratadas em estações de tratamento deesgotos, precipitando os metais no iodo, e posteriormentesão vendidas como fertilizantes para solos. Assim, os cercade 10% restante vão diretamente ao meio ambiente.

Como referência, o total de cobre emitido pelos seres humanosno mundo, tanto na urina como nas fezes, são da ordem de4 mil toneladas anuais (CdM21), considerando que cada pessoaingere e excreta 1,5 e 2,0 mg/dia de cobre. Deve-se estimarque as emissões de cobre geradas por animais, pássaros eoutros seres vivos excedem largamente aquela dos sereshumanos. Como indica a tabela 6, as emissões de produtosde cobre têm representado 0,24% sobre a utilização total decobre no ano 2004.

Tabela 6. Emissões geradas a partir de produtos de cobre e destinomais provável dessas emissões.Fonte Estimativas do Centro de Minería, PUC, Santiago, Chile, 2009 (CdM20)

Se essa emissão for comparada com o total de cobre emuso no mundo, que foi cerca de 210 milhões de toneladasno final do século XX (ver tabela 2), as emissões a partir deprodutos são 0,02% ao ano.

O Modelo de Ligante Biótico

O Modelo de Ligante Biótico indica que os metais dissolvidosem água tendem a se associar com outros compostosquímicos, denominados ligantes químicos. Essa associaçãoocorre rapidamente quando o metal ingressa na água. Umavez que o metal está associado, deixa de estar livre para“se associar” com os órgãos respiratórios das espéciesaquáticas(39). Esses órgãos, denominados brânquias nospeixes, constituem o ligante biótico (Paul Paquin, 2002).

30) Holgate S., Samet J, Koren H., Maynard R., Air Pollution and Health, Academic Press, 1999, NY, USA.(31) Lagos et al., 1999.(32) Refere-se a telhas e outros tipos de superfícies em edifícios e construções.(33) A emissão do radiador ocorre devido a água que entra em contato com o cobre no interior do radiador.(34) Esses são os conectores expostos que proporcionam eletricidade aos trens.(35) Geralmente se trata de sulfato de cobre adicionado a solos para suprir a deficiência natural do solo, aumentando sua produtividade agrícola.(36) O sulfato de cobre é fornecido em alimentos para animais, especialmente suíno.(37) As pastilhas são os artefatos que pressionam o disco do automóvel para que este freie, gerando poeira de cobre, que é emitida ao ar, mas posteriormente precipitada, chegando a cursos da água e ao solo.(38) Substâncias químicas que contêm cobre e que permitem uma maior preservação da madeira.(39) Esses órgãos cumprem funções similares as renais em mamíferos.


O cádmio e o zinco, íons bivalentes, perturbam o metabolismodo cálcio, também bivalente. O chumbo e o mercúrio, íonsbivalentes, atravessam as brânquias e atuam toxicamentesobre a fisiologia dos peixes. Por isso o cobre é menos tóxicopara espécies aquáticas em águas que contêm cálcio, sódio,carbono orgânico dissolvido, carbonato, cloruro, hidróxidose outros ânions. A capacidade do cobre para se associarcom outros compostos químicos na água está fortementedeterminada pelo pH ou acidez e também pela temperatura.

Não é surpreendente descobrir que quando o cobre dissolvidoem água com estas características (por exemplo, de 30 ou40 µg/L), o cobre que contribui com a toxicidade é apenas de1 a 5%. O cobre livre é chamado de cobre biodisponível,enquanto o resto do cobre é “capturado”.

No caso de um ligante orgânico ou inorgânico com metalentrar em contato com a brânquia de um organismo aquático,o que é “visto” não é o metal, mas seu envoltório, ou seja,o composto orgânico ou inorgânico, que não é tóxico. A figura16 mostra a distribuição do cobre na água.

O conceito desse modelo surgiu na segundametade da década de 90, junto a um grupo decientistas nos Estados Unidos, impulsionadosfortemente pela International Copper Association(ICA), particularmente por seu diretor-científico,dr. Christopher Lee.

Naquela época não se esperava que essateoria fosse a norma regulatória da EPA para ocobre e muitos outros metais, o que veio aacontecer somente dez anos depois. O BLMé o resultado dos avanços na química, nafisiologia e na toxicologia e compreende umamplo grupo de pessoas que contribuírampara desenvolver esse modelo. A teoria quetornou possível a expansão do BLM eraconhecida desde décadas anteriores, embora afisiologia dos organismos aquáticos progrediuem décadas recentes, assim como osinstrumentos para medir concentrações demetal em níveis de parte por bilhão ou trilhão.

A figura 15 indica, como exemplo, que ometal M se associa ou se “liga” com o carbonoorgânico dissolvido (DOC), com os íonshidróxidos (OH), carbonato (CO3) e com o cloreto(Cl). O cobre liberado é bastante baixo em relação aocobre dissolvido que entrou em solução. É este cobrelivre, chamado de íons metálicos livres, que pode entrarem contato com a brânquia ou o ligante biótico, gerandodanos tóxicos. O cálcio e o sódio livres competem commetais livres para se associar com o ligante biótico, masao contrário dos metais, estes íons contribuem para dar vidaao ligante.

A toxicidade(40) de metais para organismos aquáticos em águaé definida como a concentração crítica de íons metálicoslivres na superfície do ligante biótico. Trata-se de toxicidadeaguda, porque a exposição ocorre durante curtos períodosde exposição (CdM22).

A evidência mostra que esta toxicidade em peixes de águadoce produz danos morfológicos às brânquias, levando àasfixia e a um aumento da absorção e perda de íons, como ocálcio e o sódio nos organismos. O cobre e a prata atuamcomo metais monovalentes nas brânquias, e, portanto, afetamo transporte do sódio monovalente de e para a espécie.

(40) Nesse caso, a toxicidade significa a mortalidade do organismo aquático.

Figura 15. As interações entre os metais, outros compostos da água e o ligante biótioco.(Figura obtida na International Copper Association)

86

Cutotal = Cuparticulado+ Culigantes inorgânicos + Culigantes orgânicos+Culivre

Cobre dissolvido

Figura 16. Relação entre concentração de cobre total e fraçãodissolvida e em partículas.

O cobre particulado é aquele que não passa por um filtro comabertura de 0,45 mícrons(41) de diâmetro, enquanto que o metaldissolvido é o que passa por esse filtro. O metal livre é a partedo metal dissolvida, mas não basta medir o metal dissolvidopara conhecer a sua toxicidade para os organismos aquáticos.Chama a atenção que o padrão de cobre na água potávelseja 2 mg/l e que em alguns casos o padrão de cobre paraorganismos aquáticos seja mil vezes menor. Por que o cobreé tão mais tóxico para os organismos aquáticos do que paraos seres humanos?

A resposta é conceitualmente simples: porque o mecanismoé diferente. A toxicidade do cobre na água potável estárelacionada com o efeito que ocorre no estômago, enquantoo efeito dos íons livres na água entra em contato com osórgãos respiratórios dos organismos aquáticos, que é muitomais sensível que o estômago. A toxicidade por ingestão demetais dos organismos aquáticos também é muito menor queem seus organismos respiratórios.

Em suma, a existência do BLM permite estimar a toxicidadede vários metais para organismos aquáticos, em particulardo cobre, conhecendo somente o pH, a temperatura, e asconcentrações de cálcio, magnésio, carbonato, hidróxido,cloruro e matéria orgânica dissolvida. O cálculo que se realizaprimeiro, de natureza termodinâmica, estima a quantidade decobre livre na água. Posteriormente, há uma base de dadoscom a toxicidade do cobre e outros metais para diversosorganismos aquáticos.

O que é feito é identificar o organismo que está presentee buscar na tabela sua toxidade(42) para o cobre. Se essaconcentração, calculada por um computador, é maior que aconcentração de cobre medido no corpo de água (rio, lago,etc), então a espécie está protegida. Se a concentração medidaé maior que a calculada pelo BLM, então há toxicidade paraessa espécie.

O BLM se aplica às águas superficiais e subterrâneas, mas sedesenvolve um BLM marinho e de estuários, já que o princípiode associação e toxicidade dos metais é o mesmo. A diferençaentre ter o BLM e não tê-lo é que com esse modelo as regrasde metais com relação a organismos aquáticos podem seruniversais, enquanto que sem o modelo é necessário medir atoxicidade para cada espécie em cada lugar, cada vez que háuma questão em relação à ação dos metais.

O T-BLM

O T-BLM é o modelo de ligante biótico terrestre, que seencontra em desenvolvimento. A toxicidade do solo paraplantas e outros organismos terrestres ocorre por meio daágua. Se não houvesse água no solo, os metais depositadosseriam inofensivos, a menos que fossem ingeridos por umanimal ou por humanos. O T-BLM é consideravelmente maiscomplexo que o BLM para organismos aquáticos, uma vezque incorpora a composição dos solos, que é extremamentevariável, dependendo da geologia e da geoquímica.

O conhecimento dos tipos de solosexistentes no mundo, assim como acompreensão de suas propriedadesquímicas e físicas, foi necessáriopara a elaboração do T-BLM. Osmetais encontrados no solo devemser transferidos para o meio aquoso,onde se comportariam igual aodescrito para a água.

Embora as raízes das plantas tenham funções distintas dasbrânquias, elas constituiriam a superfície de contato em quea toxicidade de metais seria mais importante. Existe umavariedade de mecanismos de transferência do solo à água, oque depende não somente da composição do solo e daágua, mas da velocidade de transferência.

Enquanto na água as reações químicas são geralmente velozes,atingindo um rápido equilíbrio, as reações de migração,difusão, dessorção e outros mecanismos de transferênciados metais na água são muito mais lentos. Dependendodo tipo de solo e da água que estiver presente, o metalpode ficar preso no solo por tempo indeterminado, enquantoque em outras ocasiões, o metal pode ser transferido paraágua. É possível que o T-BLM adquira no futuro, após odesenvolvimento científico, um papel tão significativo comoo BLM aquático.

(41) Um mícron é um milionésimo de metro(42) Obtém-se uma concentração de cobre que representa a concentração letal 50 (e também outras concentrações letais), o que significa que com essa concentração de cobre, 50% destes organismos morrem em um

período determinado.


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Referências:

A tecnologia emnovas aplicações

do Cobre

Extraído do Guia de Inovação Tecnológica de Aplicação do Cobre International Copper Association (ICA)

Neste Guia de Inovação, a indústria do cobre fornece umalinha base para os esforços de desenvolvimento de novasaplicações do cobre. Esforços posteriores podem gerarcaminhos mais diretos e eficazes para atingir o êxito emmercados específicos. A cooperação em pesquisa entre ospesquisadores da ciência dos materiais, metalurgia eprocessamento de materiais, engenheiros de projeto eaplicação, fabricantes e o governo pode gerar a energia eímpeto necessários para conduzir o cobre e suas indústriasnessas direções.Quando a indústria olhar para o futuro, o êxito deste Guia deInovação poderá ser medido tanto pelo número e alcancedos projetos de I&D realizados em cooperação, como pelosseus benefícios somados. Entre os benefícios complementares,igualmente importantes, estará a melhoria na percepção docobre como um material tecnicamente avançado, ecológicoe conectado com a vida.


A indústria de cobre continua um processo que se iniciouhá vários anos: traçar diretrizes para um crescimentosustentável e responsável na utilização do cobre nasdécadas futuras. O primeiro esforço da indústria foi o Guiade Inovação Tecnológica do Cobre (Copper TechnologyRoadmap, 2004), voltado para mineração e extração, queenfocou a forma como aquelas tecnologias mudaram (oupoderiam induzir mudanças) e como elas interagem comuma variedade de forças condutoras, sejam elastecnológicas, sociais, econômicas, políticas e industriais.

O desenvolvimento do Guia de Inovação “primário” foi guiadopela AMIRA International, associação de pesquisa mineirada indústria. Embora seja cedo para identificar alguns “eventoseureka” específicos, as publicações técnicas relatammelhorias contínuas em áreas como sistemas de controle,utilização da água, robótica e automação, local de exploraçãoe processamento – todos identificados como prioridades deinvestigação na publicação do ano de 2004.

O campo visual da indústria tem expandido. O Guia deInovação Tecnológica de Aplicações do Cobre tem a intençãode ir além das minas, fábricas, fundições e refinarias dosfabricantes, processadores e em disciplinas específicase industriais, bem como aplicações específicas (figura 1.1).O objetivo aqui é identificar as áreas nas quais a investigaçãoe o desenvolvimento tecnológico levarão, a um elevado graude probabilidade, a um impacto significativo no valor do cobreem mercados em elaboração e emergentes.

Este Guia de Inovação foi desenvolvido por meio doconhecimento coletivo dos produtores de cobre e fabricantes,das indústrias que utilizam o metal, das universidades, doslaboratórios governamentais, dos empresários e dostecnólogos independentes, com a expectativa que de aindústria use esse conhecimento para guiar seu futuro.

O cobre tem um notável recorde ininterrupto como parteintegral da vida e da civilização humana. É um metal queajudou a impulsionar a Revolução Industrial, tem sidoinsubstituível no avanço das tecnologias de informação ecomunicação, tem ajudado a proporcionar água potávellimpa e inócua para milhares de famílias e tem contribuídocom a redução de infecções microbianas. As propriedadesfundamentais do cobre têm permitido satisfazer asnecessidades da sociedade ao longo da história, e sãoessas as características que a indústria deve continuarinvestigando com a finalidade de descobrir novas maneirasem que o cobre possa motivar a inovação.

À medida que a indústria continua avançando, devetrabalhar junto com seus parceiros para analisar as formasem que as vantagens intrínsecas do cobre podem ajudar oprogresso da sociedade no futuro. Em alguns casos, o êxitovirá por meio do desenvolvimento de novos materiais (ligase compostos) e em formas melhores e mais rentáveis paraproduzir e processar estes materiais. As indústrias deconectores elétricos e de arranjos (packaging) eletrônicossão dois exemplos, entre muitos, em que esse enfoque éutilizado de forma rotineira.

Existem também situações que incentivam a melhoria damaneira na qual o cobre é utilizado ou fabricado. O sucessono desenvolvimento de um processo de fundição (die casting)de cobre a menores custos, patrocinado pela InternationalCopper Association (ICA), é um bom exemplo de I&D emcooperação na indústria de cobre (anexo A).

Por último, há desenvolvimentos que são necessáriospara neutralizar um substituto em potencial, para combater atroca de materiais alternativos. No entanto, esses problemaspodem ser superados pela inovação que utiliza adequadamenteos muitos atributos do cobre.

Vantagens intrínsecas do cobre

Nenhum outro metal, sozinho ou em forma de ligas, oferecede maneira tão efetiva a quantidade e amplitude depropriedades úteis como o cobre. As mais importantessão as altas condutividades térmica e elétrica, a resistência

Introdução

92

à corrosão, a eficácia antimicrobiana, a facilidade defabricação, a versatilidade de formar ligas e sua aparênciaestética agradável.

O progresso tecnológico das próximas décadas dependeráfortemente dos materiais avançados: metais, ligas, compostose de outras estruturas, muitas das quais podem contercobre. Esses materiais não somente terão que funcionarbem, como também podem ter um impacto positivo, ou aomenos sem influências negativas, em áreas como asaúde, eficiência energética, sustentabilidade e padrão de vida.O cobre e os materiais baseados em cobre cumpremplenamente com esses critérios. O anexo C traz informaçõessobre as propriedades úteis do cobre e anexo C sobre opapel do cobre na satisfação das necessidades da sociedade.

Do cátodo ao produto acabado: engenharia deprojeto e desenvolvimento deprodutos/processos

Os cátodos de cobre e o cobre reciclado são os materiaisbásicos para iniciar as aplicações “corrente abaixo”. Ascompanhias de cobre semimanufaturado processam essesmateriais, muitas vezes com elementos para ligas, paraproduzir uma forma intermediária com propriedadesadequadas para a fabricação e produtos acabados. Estesmateriais de cobre com valor agregado são usados parafabricar com precisão o produto acabado. Os especialistasem empresas de materiais de cobre semimanufaturados, osengenheiros e seus clientes interagem com o projeto deengenharia e os processos de desenvolvimento paraassegurar que a composição e a pureza das ligas de cobreobtenham a funcionalidade e desempenho desejados naaplicação final.

A indústria de cobre, utilizando seus próprios representantese os 29 centros de cobre distribuídos ao redor do mundo,oferece aos usuários um alto nível de apoio para auxiliá-losna escolha da solução mais eficaz em termos de materiaisde cobre. O capítulo 2.1 fornece detalhes adicionais sobreos temas-chave, oportunidades e diretrizes recomendadas parao cobre que respaldam no futuro a colaboração técnica com osengenheiros de processos e produtos.

Tendências e desafios no uso do cobre

Descrevemos as tendências que afetam o uso do cobre, juntocom algumas das propriedades relevantes para esses temas.O anexo D fornece informações sobre as tendências geraisdo uso do cobre.

• Redução dos custos de processamento – Para seremcompetitivos, os fabricantes devem continuar reduzindoseus custos de fabricação e manter a alta qualidade deseus produtos. O cobre é rotineiramente processado pormétodos comuns de fabricação e está disponível emvárias formas e ligas que permitem uma produção eficiente.O cobre é adaptável também a técnicas de processamentode conformação tipo “net shape” e é possível semifabricaralguns produtos de cobre usando a etapa deeletrodeposição, utilizada na produção de cátodos decobre. A indústria de cobre deve continuar elevando onível de sofisticação na fabricação e nas tecnologias deprocessamento de materiais que permitam fabricarprodutos confiáveis, de alta qualidade, de maneira eficientea baixo custo.

• Maximização do valor agregado no uso do cobre – Osfabricantes geralmente buscam utilizar a menor quantidadede material compatível com a ótima funcionalidade.Melhorias nas análises, métodos de projeto e simulaçõesde processo permitem que os materiais sejam usadossomente onde são necessários. Nas aplicações decobre que existem no mercado, há a possibilidade dese usar menos metal, mantendo ou melhorando odesempenho do produto. Além disso, o valor do cobrepode ser melhorado por meio da utilização de outrosmateriais em forma conjunta e do processo de seleção,no qual a indústria de cobre fornece suporte técnicoe novas ligas específicas da indústria em geral. Por exemplo,o número crescente de aplicações elétricas requer novasligas porque outras propriedades, tais como a forçamecânica, são necessárias em combinação com acondutividade. O mesmo conceito é útil para as aplicaçõesem aquicultura, na qual é preciso uma grande forçamecânica em combinação com resistência a corrosão eas incrustrações.

• Aumento da pressão competitiva de outros materiais – Osmetais, compostos, polímeros, sistemas multicamadas eoutros materiais alternativos têm desafiado muito osmercados tradicionais do cobre. Ainda assim o cobre,com sua combinação única de propriedades úteis,


frequentemente oferece potenciais melhorias sistêmicase/ou econômicas que não se obtêm com outros materiais.Neste caso, o desafio dos engenheiros é fazer um usomais eficiente de um material inerentemente melhor.Embora a influência dos altos custos do cobre não podeser negada, o cobre historicamente tem encontradoaplicações nas quais é o único adequado, eliminando comsucesso este sensível tema – custos – na decisão de compra.

• Mudança nos regulamentos, códigos e normas – Asquestões de eficiência energética e sustentabilidade foramrapidamente colocadas nas agendas das políticas denegócios e dos governos. Cada dia mais cresce apercepção de que o cobre é eficiente nas aplicaçõesenergéticas, é infinitamente reciclável e biologicamenteessencial. Como resultado, o metal tem mantido suaposição com sucesso.

• Garantia do desempenho dos produtos elaborados comcobre – A simulação computacional está sendo cada diamais aplicada para predizer e validar o desempenho docobre em novas aplicações. Poucos sistemas metálicossão tão bem compreendidos (ou tão intensamente) como afamília do cobre e suas ligas. A grande maioria daspublicações técnicas sobre o cobre está disponívelon-line gratuitamente e é apoiada por mais de duasdezenas de organizações regionais e nacionais dedesenvolvimento do cobre.

• Aumento no uso de materiais complementareselaborados - O cobre raramente é aplicado sozinho. É usadomais frequentemente em combinação com outros materiaiselaborados para projetar um sistema sob medida paraas propriedades finais, de acordo com as necessidadesde uma aplicação específica. Os materiais complementarespodem, por exemplo, proporcionar capas mais finas deisolamento elétrico, proteção contra a manipulação bruscae corrosão e muitas outras qualidades desejáveis.

• Projeto para recuperação e reutilização – Projetos quepromovam a reciclagem preservarão o valor do cobre, umavez que beneficiarão o meio ambiente. O cobre está entreos metais que mais é reciclado eficientemente no comércioglobal. É 100% reciclável sem nenhuma perda em seudesempenho; 34% da demanda global de cobre é satisfeitacom cobre reciclado. Quando o custo do ciclo de vidatotal é analisado, sua maior eficiência energética e dereciclagem fazem do cobre uma alternativa atrativa emaplicações relacionadas à energia.

Figura 1.1 Cadeia de valores da indústria de cobre

Produtosacabados

Guia de Inovação –Produtores “Secundários”

Guia de Inovação –Produtores “Primários”


O Guia de Inovação, em combinação com outras iniciativas,orienta programas de I&D em conjunto e pré-competitivos,que beneficiem a indústria do cobre e a sociedade. A indústriafavorece esse enfoque de cooperação, ao invés deconcorrência, uma vez que os custos são distribuídos entreas partes que esperam obter benefícios e uma vasta gamade conhecimentos disponíveis aos participantes dos projetos.Os seguintes critérios gerais de seleção de atividadesprioritárias foram estabelecidos pelas associações da indústriade cobre, os produtores de bens semimanufaturados emanufaturados e os fabricantes de produtos acabados:

• As atividades prioritárias devem resultar em um impactopositivo e significativo na utilização do cobre e os resultadosdos esforços de I&D devem mostrar inovação ou melhoriassubstanciais nas tecnologias respectivas ou mercadossetoriais. Por exemplo, embora o mercado de distribuiçãode água (tubo de canalização e etc) represente umasignificativa aplicação de cobre, correspondendo a 13%do consumo, hoje em dia não é considerada uma áreaprioritária para I&D. Isso ocorre porque há um crescente usode materiais alternativos, e as condições do mercadosugerem que a inovação tecnológica não é a chave parasustentar o uso de cobre na aplicação de distribuição deágua. Contudo, o I&D na área da energia é importante enecessário, sendo que o cobre é um metal estrategicamenteimportante, com um grande potencial de crescimento emsistemas de energias renováveis e em propulsão automotriz.

• As atividades prioritárias devem ter uma alta probabilidadede aplicação comercial dentro de um período de tempo

razoável (em torno de cinco anos), contado a partir do iníciodo projeto. Cumprir esse critério não é inerentementedifícil, mas exige que as atividades sejam criteriosamenteescolhidas, cuidadosamente planejadas, bem organizadase rigorosamente geridas.

• As atividades prioritárias devem reforçar a percepçãopositiva do cobre no meio ambiente e na sociedade, quandofor importante. O cobre é essencial para a saúde, seu usopromove eficiência energética e reciclagem, sendo quaseinsuperável entre todos os materiais elaborados.

A incerteza nos mercados, os regulamentos, os avançostecnológicos e concorrência exigem que a indústria do cobremantenha uma carteira de pesquisa sólida, que possaresponder de forme eficaz a uma variedade de possíveiscenários futuros. É difícil prever a importância de cadamercado ao longo do tempo. O que parece importantehoje em dia pode mudar com as transformações de temasfundamentais que afetam o uso do cobre. À medida que aindústria desenvolva as oportunidades contidas neste Guiade Inovação, ele deve ser revisado, avaliado e ajustado aomix de projetos que conduzirão ao êxito no futuro.

Classificação das oportunidades priorizadas

As oportunidades priorizadas descritas no Guia de Inovaçãoestão agrupadas em três grandes classificações: Aplicaçõestransversais, aplicações existentes/em elaboração e aplicaçõesemergentes.

As aplicações transversais apoiam o projeto de engenhariae o desenvolvimento de produtos/processos para avançarcom um ou mais usos do cobre. O objetivo é melhorar osprocessos de produção intermediários para atingir o valormáximo do produto final. Por exemplo, o aperfeiçoamento domodelo semissólido das ligas de cobre melhora a habilidade dofabricante para produzir componentes de alta resistência e deformas complexas, a menores custos e com menor impacto.

As aplicações existentes / em elaboração mantêm ouexpandem os usos atuais do cobre em grande escala.Elas são caracterizadas por pressão do custo, concorrênciaentre materiais e restrições de projeto (por exemplo,miniaturização), que podem influenciar o uso do cobrenessas aplicações. O objetivo é aumentar a participaçãodo mercado por meio do desenvolvimento de novos produtosde cobre ou produtos melhorados, reforçando a posição docobre. Um exemplo útil deste enfoque é o desenvolvimentodos dispositivos de transferência de calor melhorada à baseno cobre.

Prioridades doGuia deInovação

96

As aplicações emergentes abrem mercados totalmentenovos para o cobre e ampliam seu uso. O enfoque aqui estána aplicação criativa das propriedades do cobre pararesolver novos problemas tecnológicos. Um exemplo nestacategoria é a exploração da eficácia antimicrobiana do cobrepara superfícies de contato. Há uma quantidade considerávelde pesquisas nesta área, embora ainda existam algunsaspectos fundamentais pendentes, como trabalho em

transferência de tecnologia, bem como o desenvolvimento/promoção de mercado.

A seguir detalhes adicionais sobre as aplicações listadasna figura 2.1. Os resumos são gerais, incluem poucosexemplos específicos, com o propósito de promover umadiscussão entre os potenciais colaboradores de novas ideiaspara a inovação do cobre.

Figura 2.1.Prioridades depesquisa ao longoda cadeia de valor.

Necessidade da sociedade a longo prazo

• Melhor saúde humana• Maior eficiência energética

• Sustentabilidade ambiental• Melhores padrões de vida

Uso de componentes e produtos acabados

Tendências e desafios

Componentes de sistema eprodutos acabados elaborados /

manufaturados

Projeto deengenharia

Cátodos acabados

• Condutividade eletrônica• Condutividade térmica

• Formabilidade• Resistência à corrosão• Efeito antimicrobiano

• Cor / aparência estética• Habilidade de liga

Propriedades fundamentais do cobre

Desenvolvimentode produtos e

processos

Aquicultura

Superfícieshigiênicas

(antimicrobianas)

Potencialpara

aplicaçõesfuturas

Energiarenovável

Propulsãoelétrica

• Redução de custosde processamento

• Maximização dovalor agregado douso do cobre

• Aumento de pressãocompetitiva deoutros materiais.

• Mudança nosregulamentos,códigos e normas

Guia de Inovação Tecnológica doCobre – Uso Primário (2004).

Guia de Inovação Tecnológica doCobre (2007)

Transmissão deernergia elétrica

Transmissão dedados / sinais

Fiaçãoautomotiva

Sistemas demotores

Interconexãoeletrônica

Utilizaçãotérmicaeletrônica

Troca de calorem aparelhoseletrônicos

Aplicaçõesexistentes /em elaboração

Aplicaçõesemergentes

• Assegurarcomportamento dosprodutos elaboradoscom cobre

• Aumento do usode materiaiscomplementareselaborados.

• Projeto pararecuperação ereutilização

Sucata de Cobre(material secundário)

Sucata de Cobre(limpo)Gestão no final da vida


Oportunidades transversais: Projeto deengenharia e desenvolvimento deprodutos/processos.

A seleção dos materiais e dos processos para um dadocomponente depende de sua complexidade e funcionalidadedesejadas, a qualidade do produto, as especificações dedesempenho e o nível de custos projetados. Tanto aspropriedades físicas quanto as mecânicas desempenhamum papel importante na seleção de uma liga adequada eseus subsequentes passos de processamento tais como aimpressão, o desenho e a soldagem, entre outros.

A pesquisa no processamento, manufatura e fabricação demateriais está se integrando cada vez mais com a pesquisasobre o projeto de engenharia dos componentes e estruturas.Uma maior sofisticação no projeto de engenharia, fabricaçãoe tecnologias de processamento de materiais é necessáriapara originar produtos confiáveis, de alta qualidade e de umamaneira eficiente e rentável.

A inovação nas técnicas de processamento de materiais énecessária para incorporar materiais avançados em produto,tais como conectores de cobre flexíveis de alta resistência,materiais compostos para trocadores de calor e superfíciesde contato antimicrobianas sem os efeitos do “envelhecimento”(tarnishing).

Cada dia mais os usuários exigem suporte técnico paraobter o máximo valor do cobre. Os clientes esperam o suportetécnico para tomar decisões sobre assuntos como a melhoriado uso de materiais complexos multicomponentes parasuperar obstáculos específicos ou para obter informaçãonecessária de uma determinada aplicação. Enquanto aindústria do cobre oferece aos clientes um alto nível desuporte para auxiliá-los na escolha da solução do materialde cobre mais eficaz, as atividades adicionais são necessáriaspara apoiar a cooperação técnica com relação às aplicaçõesemergentes e em elaboração para o cobre.

98

Reciclagem

Aplicação

Métodosde união

Superfícies

Forma

Microestruturas

Compostos(ligas)

Oportunidades e diretrizes recomendadas

Tendências,problemas,

motivadores

• Maior sofisticação e requisitos de desempenho dos componentes do cobre• Maior miniaturização, complexidade e densidade dos componentes.• Pressão constante para reduzir custos e utilizar menos materiais• Maiores níveis de compostos versus monomateriais necessários para satisfazer as necessidades de aplicação.• Aumento das expectativas do nível de serviço e suporte às companhias de semifabricação.

• Desenvolver ligas com excelentes propriedades de fabricação, que não contenham elementos perigosos.• Desenvolver ligas resistentes – oxidação e perda de brilho – especialmente aquelas que mantêm propriedades antimicrobianas.• Desenvolver ligas de alta resistência utilizando elementos benignos.• Projetar ligas para otimizar os processos de aplicações específicas, tais como moldados semissólidos.

• Esclarecer a dinâmica de mecanismos microestruturais complexos para os quais os materiais avançados de cobre se deformam, degradam e quebram.• Melhorar a detecção e caracterização dos defeitos obtidos no processamento, manufatura e fabricação para rastrear a evolução dos defeitos em novas aplicações de serviços.• Determinar os dados necessários para a simulação, o desenho de ligas e a melhoria da fabricação.

• Melhorar os modelos de solidificação para simulação de moldes de formas com as técnicas de conformação (Near Net Shape Casting).• Atualizar os dados de trituração, para incluir novos materiais como ferramentas de corte (por exemplo diamantes, revestimentos com características similares ao diamante, cerâmicas).• Promover a aplicação de processos inovadores de moldes (por exemplo formação por gás quente, processamento de semissólidos, moldados a pressão).

• Melhorar o entendimento das interfaces para um melhor manuseamento e controle das interfaces que separam diversos componentes de substâncias complexas.• Desenvolver novos revestimentos autorregenerativos que permitam a liberação controlada de íons de cobre.

• Estudar as interfaces do cobre - materiais diferentes para prever a durabilidade das estruturas compostas.• Investigar novas tecnologias para uniões.• Estabelecer uma rede de aplicação de técnicas avançadas de uniões (como feixe de elétrons, CuproBraze®, laser, etc.) para dar apoio aos fabricantes.

• Colaborar com organizações multimetais, organizações específicas de cobre e organizações de outros materiais específicos para melhorar a aplicação dos compostos de cobre.• Melhorar métodos de previsão e garantir a durabilidade da vida de serviço, incluindo a combinação dos projetos de engenharia integrados para atender aos requisitos de desempenho e de modelagem de etapas de fabricação e processamento necessários para as aplicações dos materiais de cobre.

• Melhorar o projeto do produto para recuperação do cobre.• Fornecer informação sobre o custo do ciclo de vida do produto em relação ao cobre e às especificações dos materiais.• Informar os fabricantes sobre as melhores práticas para os processos de fabricação com cobre.


Outrasaplicações • Desenvolver materiais supercondutores rentáveis contendo cobre.


motivadores

Alta voltagem


Média voltagem

Baixa voltagem

Componentesdo sistema

de transmissãoe distribuição

• Interesse na confiabilidade dos cabos submarinos, juntamente com a crescente demanda de transmissão de energia elétrica oceânica (especialmente as tecnologias de geração oceânica).• Infraestrutura em rápida expansão.• Crescente saturação nas infraestruturas existentes em economias em crescimento.• Ampliação e liberação dos mercados de geração e distribuição de energia elétrica em economias maduras.

• Substituir o revestimento de chumbo por um revestimento resistente à fadiga e impermeável à dinâmica de cabos submarinos (por exemplo plataforma marítima) e estáticos (por exemplo o fundo do mar).• Revisar a avaliação econômica de compostos de cobre de alta resistência e alta condutividade, como alternativas para núcleos tradicionais em cabos de transmissão aéreos.

• Desenvolver sistemas de isolamento mais flexíveis e finos.

• Desenvolver enrolamentos de transformadores com embalagens de maior densidade.

• Desenvolver sistemas de isolamento mais finos.

Oportunidades existentes/em elaboração:Transmissão de energia elétrica

A maior parte do mercado de cobre (cabos e arames elétricos)compreende produtos de alta amperagem, usados nos sistemasinterconectados de transmissão e de distribuição de energiaelétrica, assim como em grandes instalações industriais. Acrescente demanda por esses produtos ocorre devido à expansãodas infraestruturas de energia.

Nas economias em desenvolvimento, a capacidade limitada dasredes existentes exigirá expansões e melhorias nas infraestruturasde distribuição. A construção de redes extensas para instalaçõesde distribuição de serviço ou para instalações geradoraslocalizadas em regiões remotas, tais como as eólicas e solares,causa uma demanda ainda maior de cabos para a distribuição deenergia. Existe ainda um interesse crescente na transmissãosubterrânea e nos cabos de distribuição para obter um serviçoseguro e sem interrupção e o desejo de evitar maior custo demanutenção e operação nas linhas de cabo aéreas.

O mercado de cabos submarinos de energia elétrica de altavoltagem está se expandindo para atender a aplicações como a deplataformas oceânicas de produção de petróleo/gás, parqueseólicos em alto mar e redes elétricas. As exigências incluem caboscom maior voltagem (>275 kV) e uma maior capacidade as detransmissão de energia elétrica. Além dos condutores elétricos,

há oportunidades para o cobre nos cabos protegidos àprova d’água para serem utilizados no fundo do mar e aquelesque sobem à superfície, uma vez que oferecem uma melhorresistência à fadiga, comparados aos cabos tradicionaisrevestidos de chumbo.

O cobre também é usado como regulador térmico e elétricoem dispositivos supercondutores, uma tecnologia que sórecentemente está emergindo como uma fonte importante denovas aplicações para o cobre.

100

Menor consumode energia

Energia paradispositivos

remotos da rede

Interfacesdo cobre de

alta velocidade



motivadores

• Aumentos dos requisitos de desempenho• Contínua concorrência entre materiais, especialmente com base nos custos.• Aumento da confiabilidade.• Melhorar a eficiência elétrica, por exemplo, reduzindo o consumo de energia.• Aumentar a simplicidade nos cabeamentos.

• Desenvolver métodos para superar a degradação do sinal além dos 100 metros, de preferência nos dispositivos terminais de baixo custo.• Promover o desenvolvimento de padrões da indústria aplicando os benefícios de interfaces do cobre.

• Desenvolver a capacidade de transmitir maior energia (por exemplo, 30 W) com a transmissão de dados por meio de cabos de comunicação.• Promover o desenvolvimento de padrões da indústria incorporando maior capacidade de transmissão de energia.• Ampliar a disponibilidade dos produtos que aproveitam a energia disponível por meio de cabos de dados.

• Desenvolver técnicas de sinais de baixa potência para reduzir o consumo energético das redes/centrais de dados.

Oportunidades existentes/em elaboração:Transmissão de dados/sinais.

Os cabos e conectores de cobre são usados em mais de 80%dos equipamentos de interconexão e transportes de sinal noscentros de dados. Sabe-se que as instalações em computadorespessoais, industriais e comerciais continuaram demandandouma maior capacidade de banda larga para as interconexões.Em muitos casos, o cobre compete com sucesso com a fibra ótica.Por exemplo, para uma rede de menos de 100 m de comprimento,os cabos de cobre com larguras de banda de até 10 Gbpsestão disponíveis em uma fração de custo das fibras óticas eprovaram ainda ser vantajosos até 100 Gbps.

O uso de cobre ao invés de fibra evita a necessidade dedispositivos de acoplamento ótico/eletrônicos, reduzindo tantoo custo como a complexidade. No entanto, o custo dasinstalações de fibras continua diminuindo e a realidade destemercado demanda um desenvolvimento contínuo em melhoriados sistemas com cabos de cobre, com a finalidade de semanter competitivo. Além de oferecer uma largura de bandaadequada, os novos cabos de cobre devem reduzir o consumode energia e ainda devem ser mais simples que os sistemasexistentes com relação à instalação à conectividade.

Uma das principais propriedades do cobre é sua capacidadede transmitir energia e dados simultaneamente, proporcionandouma fonte confiável de energia que permite a utilização dedispositivos em rede, tais como os telefones de protocolode Internet, nos quais os pontos de acesso sem fio e osconectores de rede podem operar sem adaptadores de potência,cabos ou tomadas de correntes AC separadamente.

Oportunidades existentes/em elaboração:Fiação automotiva

Os automóveis utilizam cada vez mais dispositivos eletrônicospara seu funcionamento, conforto, segurança e equipamentosacessórios de entretenimento. A fiação de energia e conectividadecontinuará influenciando o uso do cobre na indústria automotiva,especialmente em relação aos cabeamentos e conectores.

Além disso, a tendência contínua para o controle decomputadores e microprocessadores pressionará a demandapor sensores confiáveis e econômicos, o que representa ummercado fértil e cada dia mais atraente para o bronze e outrasligas de cobre.

As limitações de espaço estão impulsionando os fabricantesde automóveis a reduzir o tamanho tanto dos chicotes comodos conectores. Essa tendência de miniaturização implica emuma maior exigência nas propriedades mecânicas dosmateriais condutores e conectores, principalmente umaresistência maior nos condutores, e uma melhor resistênciade relaxamento de tensões nas ligas de cobre, usadas nosconectores. Até o momento, o cabo mais fino de cobrepara cabeamento automotivo é de 0.13 mm2 (corte transversal).Os cabeamentos automotivos podem ser atenuados em

3,4 Kg ou 12% para um sedande luxo com motor de 2.0 litrosao substituir o chicote do painelde instrumentos e o chicote dopiso, com os cabos de cobrerecentemente desenvolvidos de0.006 mm2.

A sobrecapacidade persiste naindústria automotiva de capitalintensivo fazendo com que asmontadoras enfrentem umapressão contínua para reduzirseus custos. A confiabilidadecontinuará sendo um temapara resguardar a segurança dos passageiros. A faixa detemperatura sob o capô é de -40°C a 200°C e é esperado que atemperatura máxima de projeto aumente em torno de 20°C.

A resistência inerente do cobre à corrosão, sua conformabilidade,sua estabilidade térmica, sua reciclabilidade e compatibilidadecom muitos processos de fabricação existentes proporcionammuitas oportunidades para que a importância do cobre cresça econtinue sendo viável no setor de fiação automotiva.


• Desenvolver técnicas aperfeiçoadas para unir o cobre a materiais diferentes.Métodosde união

Terminaise barras

condutoras

Ligas paraconectores com

melhorespropriedades etemperaturas

elevadas

Cabeamento /interconexão



motivadores

• Miniaturização.• Aumento do número de funções elétricas / eletrônicas.• Aumento da necessidade por qualidade, custo e estabilidade de fornecimento.• Aumento das temperaturas sob o capô.• Comunicações com maior largura de banda.• Aumento das preocupações ambientais (por exemplo, resíduos de equipamentos elétricos e eletrônicos, e restrições no uso de certas substâncias perigosas, tais como chumbo, mercúrio e cádmio)

• Desenvolver cabos compactos de cobre para dados / sinais de menor custo que os produtos atuais.• Desenvolver arames finos e flexíveis com maior resistência à tensão para transmissão de dados de curto alcance e / ou baixa potência.• Integração de técnicas de transferência de calor baseadas em cabeamento.

• Melhorar a resistência a temperaturas elevadas.• Aumentar a resistência ao relaxamento de tensões.• Melhorar a resistência à oxidação.

• Desenvolver terminais pequenos com melhor resistência, resistência ao calor e a ao relaxamento por tensões.• Desenvolver os relés e as barras condutoras com uma melhor condutividade elétrica.• Melhorar a maleabilidade de flexão de mini e micros terminais.

102


motivadores

• Normas e regulamentações mais rígidas de eficiência energética.• Alta nos custos da energia.• Aumentar a conscientização sobre o custo de operação durante o ciclo de vida, de modo a substituir o custo inicial como o ativador primário na decisão de compra.• A maior utilização de motores de velocidade variável aumenta a eficiência do sistema ativado por motor.• Redução de custos de produção de motores CMR.• Redução do peso do tamanho de motores em aplicações militares e na aviação.


Eficiência /desempenho

do motor

Gestãotérmica em

transmissorese motores de

velocidadevariável

Eficiênciana fabricação

• Desenhar motores CMR monofásicos, econômicos e com processos de produção de baixo custo.• Desenvolver normas e métodos de prova para motores superpremium eficientes.• Melhorar os projetos específicos de motores e das formas de barras condutoras que utilizam cobre.• Quantificar o efeito do rotor de cobre na força de torque (início, falha, bloqueio do rotor), especialmente em motores de alta potência.• Desenvolver motores com melhor eficiência energética para os componentes de equipamentos de ar condicionado de operação contínua.

• Aperfeiçoar a tecnologia no gerenciamento térmico dos semicondutores de alta potência utilizados em motores com velocidade variável.• Desenvolver refrigeradores compactos para grandes sistemas de arrefecimento de ar que utilizem motores de velocidade variável.• Desenvolver refrigeradores ultracompactos e melhorar as tecnologias de gerenciamento térmico para motores pequenos.• Explorar tecnologias de refrigeração interna de rotores.

• Reduzir o custo de produção para os motores CMR moldados.• Aumentar a vida dos moldes de fundição na produção de motores CMR. Por exemplo, custo-efetividade, embutidos em moldes, revestimentos para criar barreiras térmicas ou materiais de moldes de alta resistência a temperaturas elevadas, para fundição que tenham propriedades térmicas ou termoelásticas propícias para minimizar a tensão induzida termicamente.• Desenvolver um método de baixo custo para obter uma maior densidade de empacotamento (>80%) nos enrolamentos do estator.

Oportunidades existentes/em elaboração:Sistemas impulsionados por motor.

Os sistemas impulsionados por motores elétricos energizamaplicações de poucos watts em equipamentos pessoais atémotores de 1000+ kW que impulsionam grandes processos defabricação. Esses motores são responsáveis por cerca de 40%do consumo global de eletricidade, tornando-o importante paramelhorar a eficiência.

Uma redução de 7% no consumo de eletricidade é possívelse a EU-27 aplicar a melhor tecnologia disponível em sistemasimpulsionados por motores. O Departamento de Energia dosEstados Unidos estima que os motores industriais consumam23% da geração de energia elétrica e que o uso de eletricidadepoderia ser reduzido entre 11 e 18% (62 – 104 bilhões de kWh/ano)se as instalações industriais aproveitassem todas as medidas deeficiência disponíveis.

Os motores estão atualmente submetidos a regulamentaçõesmais severas, elevando custos de energia e com uma maioraceitação das considerações do custo do ciclo de vida. O uso docobre fundido para as barras condutoras e anéis terminais tem

como resultado melhorias naeficiência de energia do motor eredução de custo. A utilizaçãode motores de velocidadevariável, contendo rotores decobre, sempre resulta em umganho significativo em termosde eficiência em condições decarga parcial.

No entanto, enquanto os rotoresde cobre fundidos para motoresCMR já são um produto estabelecido, uma redução nos custosde produção permitiria uma aplicação mais ampla. A utilizaçãode motores com rotores de cobre em aplicações que requeremuma alta relação torção-peso, magnetização permanente, águade refrigeração e de alta frequência está crescendo. Os designersbuscam o aumento da densidade da embalagem do enrolamentodo estator, que causa 60% das perdas de eletricidade nosmotores de indução AC. A tecnologia de motores de velocidadevariável depende do cobre para os componentes do sistemae da gestão térmica dos componentes eletrônicos.


Reciclagem

União

Tratamentode calor

Ambientetérmico

Miniaturização



motivadores

• Maior miniaturização.• Redução de custos de processamento.• Aumento das competências entre materiais.• Aumento das restrições regulatórias de certos elementos de ligas, tais como cádmio, chumbo, etc.

• Desenvolver conectores miniaturas de banda larga para >10 Gbps, com baixa emissão de radiação e interferência.• Melhorar a integração de circuitos de refrigeração de escala micro / nano dentro dos leadframes• Desenvolver tecnologias para a gestão de refrigeradores ultracompactos.• Definir o comportamento elétrico das regiões de superfície e subsuperfície de cobre e ligas de cobre.

• Melhorar a adesão do composto moldado e a condutividade térmica para melhorar o desempenho térmico e a confiabilidade.• Desenvolver tecnologias de produção para os difusores de calor e produtos de transferência de calor à base de cobre, usando técnicas e materiais para inibir ou aumentar o fluxo de calor na direção desejada.

• Desenvolver processos de solidificação preferencialmente térmicos (exemplo, material de dopagem, introdução de sementes, áreas de crescimento direcional assistidas por refrigeradores).

• Avaliar e desenvolver partículas de solda e tecnologias de fusão (exemplo: CuproBraze®).• Expandir o conhecimento do comportamento mecânico quando se reduz a quantidade de cobre ou ligas de cobre em pequenos sistemas.• Estudar as interfaces de cobre para materiais diferentes para prever a durabilidade de uma estrutura composta.

• Melhorar os métodos para recuperar materiais valiosos de componentes e cartões ao final da vida útil. • Melhorar o conhecimento dos temas sobre contaminação quando materiais com cobre integrado são reciclados.

Oportunidades existentes/em elaboração:Interconexão eletrônica.

Os leadframes, as tomadas, as tiras de conexão, os conectoresseparáveis e outras formas de conectores são amplamenteusados em equipamentos eletrônicos. As taxas anuais decrescimento para esses aparelhos atualmente variam entre15 e 20%, devido ao aumento global na produção deprodutos eletrônicos.

Comuns em todos os equipamentos eletrônicos transistorizados,os leadframes distribuem os sinais elétricos e a energia entrechips de circuitos integrados (IC) e circuitos externos, transferemo calor dos chips aos dissipadores de calor e mantêm chipsdentro do material encapsulado. As conexões são feitas por umfio de solda entre o chip e o leadframe.

Atualmente os leadframes representam mais de 60% do mercadode embalagem de semicondutores para as ligas de cobre.Esta indústria enfrenta continuamente as exigências de maiordesempenho para apoiar produtos nos mercados de memóriacom entradas/saídas (I/O) de alta frequência, cuja demandacorresponde ao mercado de computação de alto desempenho,peso leve, embalagem resistente, utilizado nos equipamentosportáteis e da indústria automotiva. O processo deminiaturização requer uma integração mais densa de materiaisdiferentes para o reforço mecânico e um melhor desempenho.As indústrias de conectores e leadframes, por sereminovadoras, devem ser consideradas parceiras viáveis paradesenvolver programas conjuntos.

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motivadores

• Elevando a energia e frequência, aumenta-se o fluxo de calor.• Elevando o uso de mecanismos optoeletrônicos, aumenta-se o fluxo de calor.• Aumentar o uso de materiais diferentes, com diferentes comportamentos.


Gestãotérmica

Conexãode cobre

Aparelhos detransferência de

calor deültima geração

Semicondutores de energia em variações de velocidade, aplicações aeroespaciais, sistemas laser dealto poder e eletrônica automotiva.

• Desenvolver compostos de alta condutividade baseados em cobre.• Desenvolver sistemas de compostos de cobre passivos para gestão térmica, baseados em materiais com mudança de fase.• Melhorar os sistemas de produção de placas de cobre para refrigeração.• Desenvolver técnicas de produção para difusores de calor baseados em cobre e produtos de transmissão de calor, usando técnicas e matérias que inibam ou aumentem o fluxo de calor nas direções desejadas.

Sistemas eletrônicos compactos• Criar superfícies isotérmicas com sistemas mais rápidos e mais eficientes para remover, dispersar e transferir o calor.• Desenvolver materiais e compostos de alta condutividade e dispersão térmica.

• Desenvolver processos a microescala de mecanização, adaptação e encaixe, para influenciar o uso de materiais à base de cobre em trocadores de calor de fluidos.• Projetar dispositivos de transferência de calor de última geração a microescala usando fluídos de uma fase (exemplo refrigeradores, aquecedores) ou fluidos de duas fases (exemplo evaporadores, condensadores, tubulação de calor, termosifão).• Desenvolver tecnologias de refrigeração integradas em chips.• Explorar tecnologias de onda do momento e ondas térmicas para aumentar o desempenho térmico de sistemas de aletas a microescala sobre 500 W/m2k.

• Desenvolver conexões de alta condutividade térmica nos dissipadores de calor de cobre em substratos cerâmicos e dispositivos embalados.• Desenvolver métodos para produzir as ligações sem a necessidade de aquecer os aparelhos.

Oportunidades existentes/em elaboração:Gestão térmica eletrônica.

A gestão térmica trata os problemas gerados pela dissipaçãode calor e a tensão térmica induzida nos dispositivosmicroeletrônicos e optoeletrônicos. É a chave para melhorar odesempenho, especialmente em sistemas eletrônicos compactos,semicondutores de energia em equipamentos de velocidadevariável, equipamentos aeroespaciais, sistemas de laser de altapotência e eletrônica automotiva. As tecnologias de resfriamentonecessitam gerenciar dispositivos com fluxos de calor de até 1000W/cm2, e possivelmente mais altos.

Os dissipadores de calor de cobre e os tubos dissipadoresde calor são amplamente utilizados na eletrônica para eliminaro calor dos componentes até o exterior, eficientemente. Oscircuitos térmicos flexíveis feitos de compostos de cobreconduzem a eletricidade, proporcionando um excelentegerenciamento térmico para aplicações, tais como as interfacesde circuito e os cabeamentos.

O cobre pode melhorar nogerenciamento térmico dossistemas eletrônicos em todos osníveis, incluindo o chip (rupturadielétrica, envelhecimento do trans-portador de calor, eletromigração),embalagem (fissuração da matriz,popcorning na solda) e cartão(fadiga de juntas soldadas,laminação do cartão). Os dissipa-dores de calor construídos comcompostos de cobre com

mudança de fases podem ajudar a controlar o calor em sistemasoperacionais cíclicos, absorvendo e dissipando o calor da fonte.Devido ao fato do cobre ser o material de transferência de caloreleito em muitas aplicações, tais como sistemas de refrigeraçãopor convecção de ar forçada de computadores e sistemas deresfriamento com líquidos, a indústria deve permanecer vigilantepara manter a posição competitiva do cobre.



motivadores

Eficiênciaenergética

Trocadoresde calormenores

e eficientes

Fluidosecológicosde últimageração


• Aumento da demanda por sistemas de ar condicionado mais eficientes e compactos.• Intensificação da concorrência entre os materiais.• Redução dos custos de fabricação.• Mudança em refrigeradores para reduzir a diminuição da camada de ozônio.

• Melhorar os projetos de troca de calor de cobre para as próximas gerações, os uso de fluidos ecológicos de última geração e os possíveis refrigeradores futuros, incluindo as nanopartículas.

• Desenvolver evaporadores superfinos para reduzir o espaço a ser ocupado em uma sala e perdas desnecessárias no sistema de aquecimento e ventilação para uso doméstico, sistemas de ar condicionado (HVAC) e aplicações em refrigeração.• Desenvolver ferramentas de projeto e tecnologia de produção para os trocadores de calor de ar condicionado com tubos redondos de 5 mm ou menos de diâmetro.• Desenvolver métodos para fabricar tubos multicanal planos e redondos e trocadores de calor (evaporadores e condensadores).• Desenvolver métodos para alcançar a montagem e soldagem de trocadores de calor, feitos inteiramente de cobre, em produção em grande escala.• Melhorar a condutividade térmica da interface tubo e aleta ao se expandir mecanicamente 5 mm e nas condições de utilização de tubos de cobre com as aletas de alumíno.

• Explorar o uso de nanopartículas de cobre nos refrigeradores para melhorar a troca de calor.• Melhorar a condensação e evaporação do refrigerador dentro de tubos redondos e multiportos. • Desenvolver aletas de cobre de alto rendimento na transferência de calor em tubos finos.• Desenvolver sistemas que distribuam o calor ou o frio, sem aplicar energia para circular em fluido.

Oportunidades existentes/em elaboração:Trocadores de calor de aparelhos elétricos.

Os atuais trocadores de calor dos sistemas de ar condicionadoresidenciais são fabricados com tubos de cobre redondos, quevão de 5 a 16 mm de diâmetro. Devido ao alto custo dosmateriais e o desejo de se obter mais eficiência, os fabricantesestão substituindo os tubos de cobre redondos por tubos dediâmetros menores, tubos de diferentes geometrias e/ou tubode diferentes materiais. Tendências técnicas similares e demercado aplicam-se a sistemas de refrigeração e sistema decomercialização de alimentos.

As tecnologias que utilizam tubos de cobre de menor diâmetro(< 5 mm de diâmetro) e tubos planos oferecem importantesvantagens, entre elas a redução de tamanho, a redução decarga refrigerante e o menor custo. Os desafios técnicosincluem a elaboração de tubos planos, multiporto de bronzeou cobre, capazes de suportar uma pressão de trabalho de38.6 bar (560 psi) e uma pressão de ruptura três vezes maiorque a pressão de trabalho. Obter soluções rentáveis implicaI&D em união de materiais, fabricação de metais, projeto deengenharia, transferência de calor aplicada e desenvolvimento /aplicação de ligas.

O R410A e outros hidrofluorcarbonos são os atuais refrigeradorespreferidos utilizados em transferência de calor de aparelhoselétricos. Os sistemas que usam o R410A funcionam com umapressão que é aproximadamente 60% maior que sistemassimilares que usam o R22, o qual apresenta implicações deprojeto e oportunidades para o cobre. Em longo prazo, odióxido de carbono pode se converter na alternativa preferida.No entanto, o contínuo interesse mundial em refrigeradores dehidrocarbonetos, como o butano e o propano, significa que o cobredeve continuar considerando o uso de refrigeradores ecológicosem evolução. Também existe interesse em outras tecnologias,como a refrigeração magnetocalórica, que pode influenciar naintensidade do uso de cobre neste tipo de sistema no futuro.

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motivadores

• Crescente aceitação dos veículos elétricos.• Crescente interesse nos grandes motores supercondutores de propulsão marinhos.• Constante melhoria na tecnologia das baterias.

• Desenvolver novas topologias de motores com maior densidade elétrica.• Desenvolver a produção em grande escala de transmissão eletromagnética para eliminar a caixa de velocidades.• Desenvolver tecnologia de motores de indução de alta velocidade, de alta e baixa voltagem.• Explorar o papel desempenhado pelo cobre nos conceitos avançados de baterias.• Aumentar a taxa de bobina superior de cobre nas ranhuras das lâminas do estator para superar os 80%.• Explorar a necessidade de componentes de cobre na infraestrutura de carregamento.• Continuar o desenvolvimento de bicicletas a propulsão elétrica e de outros dispositivos de transporte pessoal.• Desenvolver a propulsão elétrica para aviões.

Novas oportunidades: Propulsão elétrica

Os setores ferroviários, marítimos, de construção pesada eautomotivos são importantes mercados que empregam atecnologia de propulsão elétrica, na qual o cobre é um componenteintegral. Os sistemas de propulsão elétrica no setor automotivoestão experimentando um desenvolvimento substancial,afastando-se de sistemas baseados em motores elétricosrelativamente simples e aproximando para um de desenho maiscompacto e eficiente.

Oportunidades adicionais incluem os componentes de cobre paraalta capacidade de corrente elétrica e gerenciamento térmico noscomponentes eletrônicos, assim como a infraestrutura parasuportar o carregamento de veículos elétricos. Desenvolvimentospromissores estão em curso com os sistemas de propulsãoutilizando supercondutores, incluindo a construção de grandesmotores marítimos de propulsão, que são intensivos em cobre.

Os designers de veículos buscam motores menores, mais baratose mais eficientes. A taxa típica de bobinas de cobre nos estatoresde máquinas elétricas é em torno de 50 a 60%. Para acelerar atransição dos sistemas de transmissão elétrica automotiva paranovos componentes intensivos em cobre, deve-se aumentara taxa de bobinado acima de 80%, com a finalidade de reduziro tamanho e o peso dos componentes.

Para carregar uma bateria de 35 kWh em 10 minutos sãonecessários 250 kW. Uma estação de carga elétrica paraquatro automóveis necessitaria 1 MW. A carga rápida elimina anecessidade de armazenamento de energia em grande escala e émuito mais atraente para os consumidores que preferem carregaros automóveis em casa ou quando estacionados. A excelentecondutividade térmica do cobre pode oferecer soluções detransferência térmica que melhoram a capacidade derefrigeração/arrefecimento das estações de cargas rápidas.

Os veículos com células de combustível necessitam de umaárea de transferência de calor muito maior que os veículostradicionais com combustíveis fósseis. Por exemplo, algunsprotótipos de veículos a células de combustíveis necessitam detrês trocadores de calor, em comparação com um único trocadornos veículos tradicionais. Para resolver as limitações de espaço, osdispositivos de transferência térmica devem ser preferencialmenteultracompactos.

Um fabricante dos EUA recentemente introduziu motores ACde indução utilizando o rotor de cobre (CMR), como motoresde tração em caminhões militares e comerciais. Sabe-se quealguns fabricantes de automóveis favorecem os motores AC deindução para veículos de passageiros, e para essas aplicaçõesa introdução da tecnologia CMR produziria um importante ganhono uso do cobre.



motivadores


• Interesse nacional na melhoria da segurança / confiabilidade da energia.• Evitar a volatilidade do mercado e os problemas de oferta relacionados com os combustíveis fósseis.

• Sistemas avançados de grande escala ou sistema de distribuição para: - Energia térmica solar - Geração de energia eólica - Energia elétrica das ondas do oceano - Energia solar fotovoltaica

• Desenvolver dispositivos de armazenamento de energia térmica compacta e baseada em mudança de fases dos materiais que contêm cobre.

• Desenvolver novas topologias em geradores de alta densidade de energia e eficiência em baixa velocidade rotacional de operação.

Novas oportunidades: Energia renovável

O cobre desempenha um papel importante nos sistemas deenergia limpa, especialmente nos geradores, componenteselétricos, fios, controles e equipamentos de proteção utilizadosnas indústrias de energia (eólica, marítima, de biocombustíveis,das ondas, geotérmica e térmica solar). Os sistemas solaresfotovoltaicos necessitam de cobre para a transmissão decorrentes, de conexões com a terra e diversos componentesdo sistema. Os sistemas baseados em energia oceânicapodem se beneficiar da resistência das ligas de cobre à corrosãoe às incrustações biológicas. Os novos sistemas necessitarãoser ainda mais eficientes e produzir um menor impacto aomeio ambiente.

O desenvolvimento do uso do cobre nesta área pode exigir umaestreita cooperação técnica entre os tecnólogos quedesenvolvem os sistemas de energias renováveis e a indústria docobre, de modo a assegurar que sejam selecionados osmateriais de cobre mais apropriados, as formas e as técnicas deprocessamento mais adequadas para as aplicações específicas.

O cobre é um importante “metal energético”, com notáveispropriedades térmicas e elétricas que são fundamentais nossistemas de energia renovável.

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motivadores


Designda gaiola

Desenvolvimentode ligas

• Expansão global da aquicultura.• Redução das perdas de peixes devido aos parasitas, aos predadores, às infecções e à manipulação.• Distanciamento das áreas costeiras protegidas para zonas mais expostas a condições marinhas severas.• Redução do uso de antibióticos.

• Melhorar o diâmetro do arame e o design da malha para diversas espécies de peixes.• Projetar gaiolas e sistemas de flutuação para aplicações costeiras e de alto mar.• Pesquisar sistemas submersos e estruturas flutuantes que possam submergir de acordo com as necessidades.• Reduzir o peso da gaiola ao tempo que se estende sua vida útil.• Reconsiderar as gaiolas de metal de menor custo.

• Desenvolver ligas com melhor resistência à corrosão causada por atrito, evitando a perda de material.• Desenvolver / pesquisar as ligas que possam satisfazer as necessidades de desempenho anti-incrustantes com liberação de íons de cobre.

Novas oportunidades: Aquicultura

A aquicultura é uma indústria global multimilionária. Existe apreocupação com a poluição (incrustações) nas redes parapeixes por organismos marinhos aderidos, a propagação dedoenças infecciosas, o ataque de predadores, a contaminaçãopor resíduos dos peixes e possíveis ameaças à saúde humanadevido a antibióticos fornecidos aos peixes nas granjas depiscicultura. A combinação das propriedades anti-incrustante,antibacterianas e a resistência mecânica das ligas de cobreresolve esses problemas.

A propriedade anti-incrustante do cobre e de suas ligaspermite que a água limpa e oxigenada flua através de redesou gaiolas de peixes, eliminando os resíduos e, assim,mantendo um ambiente saudável. Além disso, o cobre podeatenuar a propagação de doenças infecciosas, eliminando oambiente que se cria em torno das incrustações (ou seja,películas de algas e diversos braquiópodes aderidos), ouambiente no qual os agentes patógenos possam prosperar,portanto pode reduzir ou eliminar a necessidade deantibióticos. A resistência mecânica e a flexibilidade de umaestrutura de liga de cobre também impediriam o ataque depredadores ou a fuga dos peixes. Ao contrário das redesfeitas de materiais sintéticos, as estruturas de liga de cobresão completamente recicláveis ao final de sua vida útil.

Da década de 1960 até a de 1980, a indústria de cobredesenvolveu diversas gaiolas de cobre para a aquicultura.Essas gaiolas eram rígidas e difíceis de reproduzir a escalapara uma produção de grande volume. No entanto,demonstraram o conceito em gaiolas para peixes de tamanhosemicomercial instaladas em fazendas comerciais de salmão

na Escócia e nos Estados Unidos. As recentes melhoriasnas ligas de cobre e no design permitem que as gaiolasadotem a forma de redes tecidas de arame, com vida útilsuperior a quatro anos. As redes também admitem 50% maispeixes por jaula, uma taxa de crescimento dos peixes de 10 a15% mais rápido e o aumento dos lucros para os proprietáriosdas fazendas.



motivadores


• Aumento da resistência das bactérias a múltiplas drogas.• Aumento de número de viagens, o que aumenta a velocidade e magnitude da transmissão de doenças.• Aumento das taxas de infecção nos hospitais e comunidades.• Envelhecimento da população, o que implica menor resistência às doenças.• Necessidade de transferência de dados do laboratório à clínica.

• Desenvolver e promover produtos sanitários de cobre e ligas de cobre.• Desenvolver ou determinar os materiais / métodos ideais de limpeza para superfícies de ligas de cobre.• Melhorar a resistência ao envelhecimento para manter seu apelo estético, sem comprometer as propriedades antimicrobianas.• Em última instância, desenvolver produtos de cobre e de ligas de cobre “inoxidáveis” com propriedades antimicrobianas permanentes.• Promover a transferência de tecnologia para os potenciais produtores de materiais sanitários com cobre.• Promover o uso das aletas e coletores de gotejo de cobre nos sistemas de calefação, ventilação e ar condicionado (HVAC) em edifícios, veículos e transporte público.

Novas oportunidades: Superfícies higiênicas

Segundo muitos estudos, as superfícies (não em cobre) dasmaçanetas de portas, grades das camas e pranchetasmetálicas nos hospitais estão infestadas com altasconcentrações de microrganismos, incluindo perigosospatógenos. Uma pesquisa apoiada pela ICA, que incluiumilhares de testes estritamente controlados em amostrasmetálicas de cobre em condições de laboratório, confirmouque as superfícies com teor de cobre maior ou igual a 65%:

• Destroem 99% das bactérias resistentes em duas horas;• Previnem a reinfestação por 24 horas ou mais; • Reduzem continuamente o apressamento de bactérias.

Assim, a instalação de ligas de cobre nas “superfícies decontato” nos hospitais, nas escolas, nos sistemas de transportepúblico e nos edifícios públicos deveria reduzir a transmissãode doenças e ao mesmo tempo gerar um novo e importantemercado para o cobre e suas ligas.

Promover o uso do cobre nas indústrias de saúde emanipulação de alimentos exige a cooperação entre a indústriade cobre e os possíveis usuários, para garantir uma adequadaseleção de ligas e produtos.

Em uma aplicação relacionada, sabe-se que as superfíciesricas em cobre podem impedir o crescimento de fungosnos sistemas de ar condicionado, melhorando a qualidadedo ar e mantendo as superfícies de troca de calor econdensação funcionando em sua máxima eficiência.

Vários ensaios em superfícies à base de cobre foramfeitos esperando-se a aprovação por parte do governo dosEstados Unidos para a promoção de cobre como ummaterial bioestático. As normas internacionais exigem que osdispositivos médicos cumpram com os regulamentospertinentes e passem nos testes relacionados à sua aplicação.As ligas de cobre, incluindo alguns compostos resistentesà opacidade (tarnishing), vêm superando com êxito aspesquisas na Alemanha e planejando testes de ligas decobre para portas e grades de cama.

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motivadores


Exemplosatuais

de pesquisa sobre

aplicações

• “Fertilização cruzada” de ideias e criatividade em conjunto.• Digitalização, comunicação e computação dominantes.• Simulação e modelagem dos fenômenos metalúrgicos.• Compreensão científica mais profunda dos sistemas vivos.• Maior preocupação pelas consequências sobre o meio ambiente.• Propagação global do modelo de investimento de capital de risco.

• Desenvolver tecnologia para controlar o tamanho o limite das partículas em formação de ligas de cobre, que possuam ao mesmo tempo alta resistência à deformação e alta ductilidade.• As zeólitas com cobre têm o potencial de ser uma solução econômica para a dessulfurização do combustível para o transporte. As atuais tecnologias de dessulfurização são caras, quando usadas para remover traços de enxofre dos combustíveis para o transporte. Sabe-se que os sais de cobre, como cloreto de cobre, mostram uma forte afinidade com a remoção (absorção) de compostos contendo enxofre.• A espuma de cobre combinada com um material que pode mudar de fase no intervalo de temperatura de aplicação tem um potencial de melhorar significativamente a eficiência energética dos edifícios. Um produto compacto para a construção de edifícios que armazene e libere energia térmica pode proporcionar uma temperatura interior uniforme com reduzido gasto de energia.

Novas oportunidades:Futuras aplicações potenciais

Além das áreas de oportunidade apresentadas nessedocumento, a indústria de cobre busca outros projetosaplicados para promover novas aplicações para o cobre,identificar os avanços necessários e descrever uma abordagemtécnica crível para sua realização com sucesso. A indústria,atuando por meio da Associação Internacionalde Cobre e sua rede de organizações nacionais/regionaisque promovem o seu uso, financia a pesquisa competitivaque conduz à criação de novas e importantes aplicaçõesdeste metal. Os pesquisadores no mundo acadêmico ou naindústria que estão trabalhando em qualquer pesquisabásica ou aplicada em relação ao cobre, e cujo trabalhocoincida com os interesses da indústria de cobre, sãoencorajados a manter contato com a ICA.

As propostas podem abordar problemas técnicos encontradosno desenvolvimento de um produto específico ou simplesmenterealizar uma investigação exploratória. Propostas de pesquisasinterdisciplinares ou que incluam parceiros da indústria sãobem-vindas e a ICA está sempre disposta a avaliar o seufinanciamento.


Um estudo de caso sobre os rotores de cobrepara motores

Em meados da década de 1990 houve um grande interesseno desenvolvimento dos motores AC de indução maiseficientes, mais leves e menores para uso na indústria e nossetores governamentais. A aprovação da Lei de PolíticaEnergética de 1992 nos Estado Unidos e uma região similarna Europa refletiram uma crescente conscientização daimportância da eficiência dos motores no campo daconservação de energia. A indústria respondeu com motoresmais eficientes mediante um aumento da quantidade decobre no bobinado dos estatores, o que reduz a resistênciaou perdas I2R.

Depois de décadas de graduais melhorias na eficiência dosmotores, ficam as possibilidades técnicas para alcançar aeficiência significativamente superior a um custo razoável. Orotor de cobre fundido à pressão parece ser a melhor alternativacom potencial para reduzir as perdas totais entre 10% e 20%,em comparação com os rotores convencionais. Os rotores decobre poderiam ter menor volume de metal e assim serem maisleves e operarem com maior eficiência e menor temperatura,aumentando a vida do motor. Apesar destas vantagens, osmétodos de fundição de cobre existentes não erameconômicos para produções em grande escala. Os fabricantesde motores exigiram que o rotor de cobre fundido pudesseser produzido em equipamentos comerciais existentes.

Perseguindo a oportunidade

Reconhecendo que o rotor de cobre é essencial paraaumentar ainda mais a eficiência dos motores e obtereconomia de custo e aplicações de energia impulsionadaspelos motores, a International Copper Association (ICA)começou a financiar um projeto de I&D para criar umprático rotor de cobre para motores, adequado para produçãoem massa. Liderados pela Copper Development Association(CDA) dos Estados Unidos, um consórcio de fabricantes demotores, fundições e representantes dos governos, iniciraram(e financiaram cooperativamente) o programa Die-CastCopper Motor Rotor Program (Programa de Fundição deRotores de Cobre em Motores).

Inovaçãona Indústriado Cobre

Figura A.1. Comparação de um rotor tradicional (esquerda) com umrotor de cobre (direita)

114

Desafios

Os pesquisadores enfrentaram o duplo desafio de reduzir oscustos de processamento e garantir um adequado rendimentodo rotor de cobre. Durante o processo de moldagem, os açosconvencionais são suscetíveis à quebra (craqueamentotérmico) quando as temperaturas oscilam de maneirarepetitiva, de algumas centenas de graus até o ponto defusão do cobre (em torno de 2000°F; 1100°C). A vida útil dosmoldes diminui drasticamente em comparação com o usodos metais tradicionais, que se fundem a menor temperaturae induzem os moldes a uma fadiga e tensão térmicasignificantemente menores.

Soluções

A equipe liderada pela CDA determinou que poderia reduzira quebra e prolongar a vida útil do molde, fazendo duascoisas: substituir partes críticas do molde de aço por umasuperliga à base de níquel, dúctil e resistente ao calor, epré-aquecer o molde a aproximadamente 600°C (1100ºF).Essas ações tornaram o processo de fundição de cobreeconomicamente viável.

O formato das barras e ranhuras do rotor foi modificadopara melhorar ainda mais as características de desempenhodo motor. A alta condutividade do cobre permite que oprojetista do rotor utilizando o "efeito de pele" (tendênciado fluxo de corrente alternada para se reunir na superfícieexterna dos condutores) melhore o torque de partida eoperação do rotor. A melhoria dessas barras continua, mas aequipe já passou suas descobertas iniciais aos membros dosetor industrial para serem aplicadas imediatamente, podendotornar os desevolvimentos posteriores mais independentes.

Resultados

Em 2006, um importante fabricante internacional de motoreshavia adotado a nova tecnologia de rotores de cobre fundidosà pressão e lançou no mercado uma linha de motoresextraordinariamente eficientes. Depois de um ano, os motoresforam amplamente aceitos para comercialização nos EstadosUnidos. Atualmente, os motores são até dois pontospercentuais mais eficientes do que aqueles que cumpremas normas NEMA Premium™, e, portanto, oferecem custossubstancialmente menores em seu ciclo de vida.

A pesquisa em andamento é dirigida, entre outros parâmetros,a melhorar os projetos do rotor para aproveitar plenamente aspropriedades dos rotores de cobre para motores. No Centro deDesenvolvimento de Tecnologias Não-Ferrosas em Hyderabad

(Índia) estão sendo realizandos outros trabalhos no processode fundição à pressão. Esse trabalho conta com o apoio daICA e com cofinanciamento do Fundo Comum para osProdutos Básicos das Nações Unidas. A transferência detecnologia está sendo conduzida por diversas organizaçõesrelacionadas com o cobre e pelo Programa de Tecnologias comBase no Cobre, apoiado pelo governo dos Estados Unidos.

Conclusão

O Programa de Rotores de Cobre Fundidos à Pressão(Die-Cast) incorpora os princípios e objetivos do Guia deInovação Tecnológica de Aplicações de Cobre. Dada anecessidade tecnológica bem definida, a indústria temorganizado um consórcio para financiar e implementarprojetos que produzam soluções inovadoras para benefíciode toda a sociedade.

Figua A.2. Aproximação de um dos muitos novos projetos potenciaisde soluções de rotor de barra.


Puro ou em ligas, em centenas de compostos destinados asatisfazer necessidades específicas, os metais com base decobre proporcionam propriedades ideais para inúmerosprodutos.

• Condutividade elétrica – O cobre tem uma excepcionalcapacidade para transportar a corrente elétrica, melhor doque qualquer outro condutor, não supercondutor, exceto aprata. A fiação de cobre dos edifícios tem uma taxa decondutividade superior a 100% da norma internacional doscabos reconhecidos (International Annealed Copper Standard(IACS)), o máximo aceito há um século. A excelentecondutividade elétrica do cobre significa que os motorescom novos rotores de cobre podem ser menores e funcionara menor temperatura que os motores tradicionais.

• Condutividade térmica – O cobre conduz calor até oitovezes mais que outros metais. Devido sua alta resistênciainerente à corrosão, sua fácil formabilidade e a condutividadetérmica, o cobre é um metal ideal para os trocadores decalor de todos os tipos, incluindo os sistemas solares deaquecimento de água. Uma vez que o aquecimento daágua (tanto com o uso de eletricidade como o de gás) é umdos maiores gastos de energia para qualquer edifício oucasa, o cobre pode reduzir de maneira significativa oscustos de energia.

• Conformabilidade – Esta característica pode reduzir otempo de instalação e o custo de mão-de-obra, particularmentenos encanamentos. Os tubos e acessórios são fáceis de unircom soldas e as conexões à pressão reduzem o tempo deinstalação. O cobre e suas ligas são ubíquos nos componenteselétricos e eletrônicos, incluindo os interruptores, molas quelevam eletricidade, conectores e leadframes. Os produtos decobre forjados (quente ou frio) são aplicados quandonecessitam de fiabilidade e boa maquinabilidade. A diversidadede ligas de cobre fundido também é abundante, particular-mente quando combinada a necessidade de resistência àcorrosão com uma boa condutividade térmica ou elétrica.

• Resistência à corrosão – Os metais de cobre podem resistirao ataque de vários ambientes corrosivos, tornando-os ideaispara o uso em aplicações nas indútrias de dessalinização,produtoras de energia, petróleo e gás em alto mar. Na presençade umidade e de diversos componentes atmosféricos (naturaise artificiais), o cobre finalmente muda para uma pátina protetorae agradável que conserva sua funcionalidade durante séculos.

• Efeito antimicrobiano – Há uma crescente preocupaçãocom as infecções contraídas em hospitais e com origem naindústria alimentícia. As propriedades bactericida, fungicida eantiviral do cobre, de seus compostos e ligas são conhecidashá séculos. O cobre e suas ligas em superfícies demonstramser um importante fator para impedir a transmissão de doençasnas áreas de saúde e nos sistemas de tratamento do ar.

• Aparência estética/cor - O cobre é utilizado cada vez maispor seu aspecto esteticamente agradável e o amplo lequeoferecido por suas ligas. À medida que o uso do cobre seextende às superfícies sanitárias, a “aparência” do cobreganha aceitação por parte dos consumidores como ummetal “saudável”.

• Facilidade de união – A importância industrial do cobrecresce pela facilidade com que se liga com com outros metais.O resultado é uma extensa família de mais de 400 materiaisem uso hoje em dia. Esse esforço está longe de ser esgotado.

Propriedadesfundamentais

do Cobre


O cobre é essencial para os organismos vivos e tem um papelfundamental na tecnologia. Desde os sistemas de irrigaçãodos antigos reis do Egito até invenções revolucionáriascomo o telefone celular, o cobre tem contribuído para odesenvolvimento da sociedade.

O metal é praticamente o único utilizado na transmissão deeletricidade e de dados, contribuindo com a evolução para aera das telecomunicações. Talvez na história da humanidade -mesmo levando em conta o ritmo acelerado do progressocontemporâneo - nunca uma nova invenção tenha sidocomercializada com tanta rapidez como foi o telefone.Introduzido em 1930, o fio de cobre para telefones foiutilizado no lugar do ferro para enviar pequenos sinais devoz, de alta frequência, a mais de 50 milhas sem perder osinal ao longo da linha. As características de um fio forte,homogêneo e de alta condutividade favoreceram, semdúvida, o uso do cobre nas telecomunicações.

Combinada com sua força, resistência à corrosão edurabilidade, a beleza natural do cobre tem inspirado inúmerosarquitetos e designers a integrar o metal tanto em superfíciesexternas como internas dos edifícios. O cobre tem cobertoe protegido alguns dos mais importantes edifícios daantiguidade, como também centenas de universidades,instituições financeiras, edifícios governamentais e lugaressagrados.

O cobre pode ser laminado frio em folhas finas, que apesar desua alta resistência aparente (ligas endurecidas ou rolos detratamento térmico) podem ser facilmente transformadasem componentes conectores, simplesmente dobrando-as.A combinação única de força e conformidade faz do cobre (esuas ligas) um metal ideal para o uso em ações repetitivas, quese submetem a tensão dos componentes, como por exemplo,os conectores elétricos, molas e interruptores elétricos.

Necessidades da sociedade em longo prazo

Enquanto o cobre desfruta de largo uso histórico, há umagrande parte da população que ainda não tem acesso àeletricidade ou à água potável. Além disso, as preocupações dasociedade pela melhoria da saúde pública, pelo aumento daeficiência energética, pela sustentabilidade do meio ambientee por melhores níveis de vida têm promovido o desen-volvimento de sistemas de energia menos contamináveis, aaquicultura marinha, a eletrônica portátil e ilimitadas formasde comunicação.

Reconhecendo o profundo afeto que a tecnologia tem emquase todos os aspectos da vida, a indústria de cobre planejacontinuar participando do avanço da tecnologia e exploraroutros usos. Ao mesmo tempo, devem-se adotar medidaspara fomentar uma maior integração entre a inovaçãotecnológica e algumas considerações mais amplas pelostemas sociais, econômicos e ambientais.

• Melhorar a saúde - O cobre é necessário para o normalfuncionamento das plantas, dos animais, dos seres humanos einclusive dos microorganismos. Está incorporado em diversasproteínas que realizam funções metabólicas específicas. Suanecessidade dietética diária tem sido recomendada por umasérie de organismos em todo o mundo. Alguns dos usos docobre vêm de sua capacidade de controlar o crescimento dosorganismos. Por exemplo, foi provado que o cobre é umefetivo agente anti-patógeno e antisséptico nos enxáguesbucais e pastas de dentes. As superfícies de contato feitascom o metal podem ajudar na prevenção de doenças, medianteo controle de crescimento de patógenos perigosos.

• Melhorar a eficiência energética - A energia desperdiçadaeleva os custos para os consumidores e pode ter impactosambientais negativos. A melhoria na eficiência da energiaelétrica é útil para assegurar melhor qualidade de vida.A conversão de equipamentos energeticamente eficientes,especialmente motores premium e superpremium comrotores de cobre (CMR), assim como um bobinado de cobreem transformadores de alta eficiência, ajuda a reduzir custose atenuar a emissão.

O Cobree a Sociedade

118

• Sustentabilidade do meio ambiente - A reciclagem temsido utilizada há muito tempo para reduzir os resíduos epara conservar recursos valiosos. O cobre é 100% reciclável,sem perda de rendimento. Não se consome no sentido de“acabar”. Ele é utilizado, reciclado e reutilizado (figura C.1).O cobre tem a maior tradição na reciclagem que qualqueroutro material conhecido pela civilização. Estima-se que80% de todo o cobre extraído das minas durante os últimos10 mil anos se encontra em uso. O cobre recuperado pormeio de reciclagem também requer uma energia 75 a 92%inferior a quantidade necessária para converter o mineral decobre a metal.

• Maior nível de vida - A proporção da população mundialque vive nas cidades com mais de 10 milhões de habitantesestá continuamente aumentando. Este crescimento, sobretudoquando se concentra em grupos que requerem enormesinfraestruturas elétricas, aumenta a necessidade de materiaise energia, que deve ser satisfeita de uma maneira econômicae respeitosa ao meio ambiente. A população que envelheceatualmente é grande e aumenta a demanda por tecnologiasque ajudem a corrigir a visão, audição, motricidade e outrasdeficiências, o que permite aos idosos seguir vivendocomodamente como membros ativos da sociedade. Atingirníveis de vida mais altos em meio a um “boom” populacionalrequer materiais e produtos que possam ajudar nodesenvolvimento sustentável e uma melhor qualidade de vidapara todos.

Figura C.1. Reciclagem de cobre: refinação,fabricação, recuperação e reutilização.


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=10

0

Pop

ulaç

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02)

Uso de cobre per capitaPopulação mundial

Transmissão de energia elétrica 26%

Cabeamento automotiva 5%

Transmissão de dados / sinais 5%

Propulsão elétrica,automotriz e marinha 9%

Sistemas impulsionados por motores 12%

Interconexãoeletrônica 2%

Gestão térmicaeletrônica 1%

Trocador de calor paraaparelhos 8%

Trocador de calor paraconstrução <1%

Trocador de calorautomotivo <1%

Componentes mecânicos 6%

Distribuição de água 13%

Produtos de consumo 8%

Arquitetura 2%

Outros 3%

Figura D.1. Cobre e tendências da população mundial

Figura D.2. Mercados finais para o cobre – 2006.

Nos últimos 50 anos, o uso per capita de cobre duplicou,refletindo o papel do cobre no desenvolvimento da tecnologia,na expansão da atividade econômica e no aumento dosníveis de vida (figura D.1). O cobre contribui para muitossistemas técnicos em regiões desenvolvidas, como aconstrução, a energia, as comunicações e o transporte.Nas regiões menos desenvolvidas, o cobre apoia a construçãode importantes blocos necessários para elevar os padrõesde vida, levando eletricidade, água potável e transporteeficiente para alimentar a crescente economia.

Em 2006 a demanda mundial de cobre refinado e recicladofoi de 22 milhões de toneladas, com aproximadamente umterço dessa quantia suprida por cobre reciclado a partir dasucata de cobre.

A necessidade de cobre está principalmente na transmissãode energia elétrica, na transmissão de dados/sinais e nossistemas impulsionados por motores na indústria. O fio decobre recém-refinado é utilizado devido às exigentesespecificações de rendimento e segurança. As tubulaçõese acessórios industriais (por exemplo, distribuição de água)constituem um dos mais importantes usos do cobre, depoisdos cabos. A figura D.2 ilustra os mercados finais de cobree seus percentuais relativos ao total do uso de cobre.

O Cobrehoje em dia


De acordo com os planos da indústria do cobre para ospróximos cinco anos, deve-se considerar como o uso docobre mudará em resposta às tendências, às condiçõeseconômicas e aos diferentes impulsionadores de mercado,assim como aos obstáculos que esses fatores podemprovocar. Embora seja obviamente impossível prever o futuro,pode-se ter uma ideia das prováveis vias de desenvolvimentoe prioridades considerando-se as forças tecnológicas,econômicas e sociais que comumente influenciam asindústrias de cobre.

• Redução dos custos de processamento – Durante as duasúltimas décadas, as indústrias automotivas e de metaisprimários têm sido obrigadas a reduzir o custo de fabricação,sem reduzir a qualidade. A indústria dos semicondutoresna atualidade está muito preocupada em diminuir os custos,e o aumento drástico da demanda de bens na China e Índiatem aumentado os custos de muitas matérias-primas, incluindoo cobre.

Nas aplicações em que o cobre é o mais adequado paraum uso específico, o risco de substituição é demasiadamentealto, sendo que os fabricantes começaram a responder aosaltos custos do cobre buscando processos de fabricação emontagem mais eficientes para diminuir os custos. Os períodosprolongados de altos custos finalmente conduzirão à reduçãoda quantidade de cobre a ser usado e, em última instância, asubstituição deste por materiais alternativos.

A capacidade do cobre para ser fabricado como um metalforjado ou em pó (P/M) tem permitido importante redução noscustos em uma grande variedade de aplicações eletrônicas.

Por exemplo, os componente para fusíveis do tipo blowoutsde 150A e 200A utilizados nos equipamentos para a mineraçãode carvão foram produzidas pela conversão de barras decobre em pó de cobre, economizando aproximadamente25% dos custo de produção.

• Maximizar o valor agregado da utilização de cobre – osdesigners de produtos finais tendem a buscar maior economia(ou seja, a quantidade mínima) de material para umafuncionalidade adequada, evitando o excesso de engenhariae mantendo uma aceitável vida útil de produto. O desejo dosprocessadores de cobre em agregar valor (e lucros) podeser satisfeito com o cumprimento das exigências do usuáriofinal mediante o aumento do teor de engenharia de produtos,por exemplo, o tamanho reduzido, a utilização de ligasespeciais e perfis, etc. Os produtos de cobre de engenhariasão materiais de alto valor agregado que normalmente têmmelhor rendimento que o cobre puro ou produtos elaboradospor métodos de fabricação convencionais. Esses produtossão mais rápidos, apresentam intervalos de temperaturamais amplos, são multifuncionais ou têm menor custo por ciclode vida.

A capacidade do cobre de bom funcionamento, inclusivequando se utiliza em espessuras e pesos reduzidos, é umacaracterística que produz valor agregado. Por exemplo, nostubos de cobre utilizados para água potável, a espessura daparede pode ser reduzida de 1 mm a 0,3 mm sem destruir suafuncionalidade. Em coletores térmicos solares, a redução daespessura da lâmina de cobre de 0,2 mm a 0,12 mm diminuio uso de cobre e o custo dos produtos, permitindo que ocobre mantenha 60% de participação nos produtos nomercado que aumenta a um ritmo de 30% por ano na Europa.Em aplicações automotivas, a conformabilidade do cobre e aalta condutividade dão ao metal uma posição favorável parareduzir o tamanho dos circuitos, conectores e cabeamentos.

• Aumento da pressão competitiva de outros materiais – Anatureza mutante da pressão concorrencial obriga as empresasa competir simultaneamente em vários aspectos dedesempenho. Há cerca de quinze anos, o aço foi consideradocomo um material antigo, pesado e de duvidosa uniformidadee os fabricantes de automóveis ameaçaram fabricar asprincipais peças com plástico. Depois de anos de esforçoconstante pela melhoria de qualidade, o aço continuasuperando os materiais da concorrência. O alumínio eoutros materiais têm histórias similares de êxito. O cobre, comsuas características únicas, deve oferecer melhorias que nãose pode atingir com outros materiais, diminuindo assim o efeitode sensibilidade ao custo na decisão de compra.

Tendências e desafiosque influenciam ouso do Cobre

122

• Mudanças de regulamentos, códigos e normas – Devidoprincipalmente ao aumento dos custos de energia e aspreocupações políticas sobre a futura segurança defornecimento, a eficiência energética tem aumentadorapidamente na agenda política da União Europeia.As indústrias estão dando cada vez mais atenção para ovalor da eficiência energética e seus efeitos sobre a economiado ciclo de vida. Um bom exemplo é que as exigênciasdas instituições com normas mais rígidas em eficiência demotores e o mercado para motores eficientes premium esuperpremium aumentaram em ritmo acelerado. Os motoresCMR de alta eficiência, eficiência premium e sobretudosuperpremium, utilizam mais de 20% de cobre nosenrolamentos dos estatores e nos motores, também nas barrascondutoras, em comparação com os antigos motores de“eficiência-padrão”.

Outros regulamentos que afetaram a indústria de cobreenvolvem os solos, as águas, os resíduos e os sedimentos.Na Ásia, o aumento na industrialização, o desenvolvimentona infraestrutura e as construções residenciais e comerciaisimpulsionam os governos a apoiar os avanços científicospara compreender o comportamento dos metais e atoxicidade nos solos, nas águas e nos sedimentos. Nos anosseguintes, também foram revisados regulamentos similaresno Chile e na América do Norte. Nos Estados Unidos aumentaa preocupação pela carga de cobre nas águas e no soloderivadas de fontes como a arquitetura, guarnições defreios de automóveis, fertilizantes, pintura e irrigação, entreoutras. Em vários casos importantes (por exemplo, asregiões de Connecticut e a Baía de São Francisco) essasfontes têm sido atenuadas pela aplicação correta da ciênciado meio ambiente.

• Assegurar o desempeno dos produtos que contenhamcobre – Cada vez mais se utiliza a simulação computacionalpara predizer e validar o desempenho do cobre nas novasaplicações. A miniaturização e a integração de materiaisimpulsionaram investigações adicionais nas propriedadesmecânicas dos sistemas pequenos, no comportamento dasregiões superficiais e subsuperficiais do cobre e suas ligas, nosfenômenos que afetam a interface do cobre com outrosmateriais e no impacto de uma maior integração de diferentesmateriais na reciclagem.

O desenvolvimento e a utilização de novas ligas, combinadocom restrições de design mais estritas, requerem queas propriedades dessas ligas (e outros materiais convencionais)sejam conhecidas ou previsíveis com uma maior certeza.Ao melhorar o controle das propriedades térmicas, elétricas,

físicas e mecânicas, melhora-se também o desempenho docobre nas aplicações avançadas.

• O uso crescente de materiais complementares – Osmateriais que podem mudar as características defuncionamento de cobre podem se agregar à superfície ou seincorporar no cobre. O cobre é utilizado mais frequentementeem combinação com outros materiais e as propriedadesdo sistema de materiais resultantes se ajustam às necessidadesde uma aplicação específica. Os materiais complementaresaplicados às superfícies de cobre podem proporcionarcapas mais finas de isolamento elétrico, proteção contraa manipulação, proteção contra a corrosão ou muitas outrasqualidades desejáveis.

A demanda por materiais com maior resistência/peso temaumentado o interesse pelos materiais compostos, nos quaisse agrega um material de reforço dentro de outromaterial, com a finalidade de aumentar a resistência e adurabilidade e, em alguns casos, reduzir seu peso. O cobrenão é em si um material com alta relação força/peso e nãoé frequentemente utilizado nos casos em que essa propriedadeé singularmente especificada. No entanto, as formulaçõestais como materiais compostos, em que o cobre é reforçadocom fibras de carboneto de silício, têm alta condutividadetérmica e resistência a temperaturas elevadas. Outras possi-bilidades com base nesse exemplo devem ser procuradas.

• Design para a recuperação e reutilização – O cobre e suasligas são 100% recicláveis e o cobre secundário é umimportante material industrial. Rotineiramente, o cobre éextraído de automóveis, componentes eletrônicos e dosedifícios no final de sua vida útil. É importante para osengenheiros considerar de que forma os produtos serãodesmontados e o cobre recuperado. Durante os processosde fabricação, nem todo o cobre se converte em produtosúteis e esse material excedente precisa ser recuperado ereciclado. É benéfico que esse material de sucata permaneçasem contaminação, para facilitar sua reutilização.


O Guia de Inovação Tecnológica de aplicação de cobrecontinuará evoluindo à medida que a indústria reagir àstendências sociais, às pressões de competência e às evoluçõestecnológicas relacionadas, assim como às oportunidadesimprevistas. Embora não abranja todos os meios tecnológicospara o futuro, esse guia de inovação foca no que seuscolaboradores estão convencidos serem as necessidadesprioritárias para a indústria de cobre e seus usuários.

Como tal, destina-se a orientar o planejamento e a adoçãode programas de conjuntos de I&D que envolvam osprodutores de cobre, indústrias que utilizam o cobre,universidades, laboratórios governamentais, empresários etecnólogos independentes.

Muitas das organizações que participaram na criação desteguia investem anualmente importantes recursos nodesenvolvimento de produtos inovadores, novas ligas de cobree avançadas tecnologias de processos. Seus registros deinvestimentos em tecnologia são, e continuarão sendo, umadas principais fontes de seu próprio êxito futuro no mercado.Ao trabalhar no desenvolvimento deste Guia de Inovação, aindústria deu seu primeiro passo na transformação tecnológicade negócios. Mas a aplicação de mudanças é o passo maisdifícil e complexo na obtenção dos resultados desejados. Semuma ideia clara de como instaurar este guia, ele se transformaráem outro relatório para as bibliotecas.

A ICA apresenta três estratégias para a introdução do Guiade Inovação de Aplicação do Cobre:

• Atividades de divulgação e desenvolvimento de alianças:envolvem as pessoas e as organizações relevantes para inspirarnovas ideias sobre as oportunidades de aplicações futuras parao cobre e as atividades de I&D necessárias.

• Fóruns de introdução do Guia de Inovação: proporcionarãocenários para promover uma tempestade de ideias sobre áreasde oportunidades específicas e compartilhar as conclusõesentre as redes criadas

• Supervisão do Guia de Inovação e coordenação deprojetos: envolve gerenciar as interações entre as diversasorganizações que participam no uso do Guia de Inovação.Historicamente a ICA tem um papel de coordenação dedesenvolvimento e adoção de I&D para as principais aplicaçõesde cobre e continuará assumindo esse papel. A ICA tambémliderará esforços para assegurar o financiamento de terceiros,incluindo os governos, as organizações não governamentaise organizações industriais.

A figura 3.1 descreve os principais passos de instauração, quetêm tem por objetivo desencadear o diálogo sobre o cobree posteriormente instalar e gerenciar projetos de aplicaçõesde cobre. Serão necessárias uma forte liderança eperseverança para garantir que as oportunidades não sejamperdidas. Também é importante alcançar o sucesso precocea fim de manter o estímulo gerado pelo Guia de Inovação econvencer as empresas de que o modelo de parceriatecnológica pode funcionar.

Difusão e desenvolvimentos de alianças

As associações em projetos conjuntos aproveitam os recursose as capacidades existentes entre semifabricantes de cobre,produtores de componentes, fabricantes de sistemas e deequipamentos originais (OEM), organizações governamentais,universidades, produtores e outras partes interessadas.A combinação das experiências e as perspectivas de todasas facetas dos mercados relacionados com o cobre garantirãoque suas necessidades se satisfaçam. Além disso, ainformação e a divisão de custos minimizam a duplicaçãodos esforços de desenvolvimento de tecnologia e maximizamo uso de recursos para alcançar soluções de forma eficiente.Embora os papéis das empresas e organizações na aplicaçãodeste guia não foram determinados ainda, eles vão tomandoforma à medida que o Guia de Inovação for difundido erevisado por todos participantes.

Implementação doGuia deInovação

Tecnológica

124

As atividades de divulgação são igualmente importantes,já que elas mantêm os grupos da indústria informados eatualizados com relação à tecnologia e às estratégias eficazespara aumentar o valor dos produtos, utilizando as vantagensinerentes do cobre. Os fóruns on-line da Web, artigos de

revistas, informes publicitários, conferências informativas eatualizações de notícias de forma regular podem aumentara conscientização global sobre os últimos desenvolvimentosdas inovações de cobre.

Figura 3.1. Estimulando assuntos sobre o cobre – Unir pessoas eredes dentro dos domínios chaves e estimular a reflexão sobre astecnologias relacionadas com o cobre.

Redes de ciência dosmateriais, metalurgia e

processamento demateriais.

Redes de engenhariaem design e aplicaçõesrelevantes para o cobre

Fontes de financiamentointeressadas em

tecnologias relacionadascom o cobre

Foros deimplementaçãodos planos de

trabalho.Supervisão e

coordenação deprojetos.

Divulgação edesenvolvimentode associações.

Estímuloda ICA na ISO

Referências:


Um fórum sobre a implementação do Guia de Inovaçãopode proporcionar os meios para obter novas ideias paraacelerar o progresso dos projetos mais sensíveis em curtoprazo. Se for determinado que uma oportunidade específicado Guia de Inovação não está sendo tratado por meio dosesforços em desenvolvimento, os líderes da indústria decobre, incluindo a ICA, devem agir para organizar atividadesque reúnam toda a gama de especialidades necessáriaspara pensar de forma criativa sobre as possíveis respostas.Esse investimento pode ser direcionado para a pesquisaaplicada, a comercialização de tecnologia, a integração deprodutos, as experiências de campo, a formação/promoçãoou qualquer outro meio ou método que fomente umaoportunidade em particular.

Antes de dar início a novos projetos, a indústria de cobredeve definir claramente os resultados esperados, os recursose as capacidades exigidas e a forma como os resultadoscontribuirão para a realização de uma conquista particular.Cada um desses fatores será integrado às exigências paraas propostas de projetos inovadores, provenientes dasuniversidades, das empresas privadas, dos laboratóriosgovernamentais, dos pesquisadores ou da comunidadetécnica.

Supervisão do Guia de Inovação e coordenaçãode projetos

O Guia de Inovação do Cobre incentiva as organizações eindivíduos a participar da maneira que melhor aproveitemas diferentes capacidades, habilidades e recursos paradesenvolver as oportunidades descritas neste documento.Isso dá às empresas e às organizações a flexibilidade pararealizar projetos que correspondam aos seus interessesparticulares. No entanto, sem uma estrutura unificadaserá difícil identificar, organizar, financiar e acompanhar asdiversas atividades e seus benefícios associados.

De acordo com sua missão, a ICA pode desempenhar essepapel, proporcionando a necessária supervisão e colaboraçãopara iniciar e dotar de recursos os projetos e atividades.

A missão da ICA é promover o cobre como o material deescolha para os mercados atuais e as novas aplicações, devidoseus atributos superiores em relação ao desempenho técnico,o seu valor estético, sua sustentabilidade e a maneira pelaqual é essencial para a vida, assim como suas contribuiçõespara um melhor padrão de vida.

1. Smolders, Jan A. Foreword to Civilization and Copper; The Codelco Collection by Leibbrandt, Alexander,p. 3. Translation by the International Copper Association, Ltd. (ICA). Santiago, Chile: Codelco, 2001.

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3. International Copper Study Group. “Focus on Copper: Consumption per Capita.” Accessed December12, 2007, http://www.icsg.org/Factbook/copper_world/intensity.htm.

4. Lea, Tony. E-mail message to author. 21 May 2007.5. AMIRA International Ltd. Copper Technology Roadmap Summary. Melbourne, Australia: AMIRA

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A missão da ICA:

Promover o cobre como o material

preferido para os mercados atuais e

novas aplicações, devido seus

atributos superiores em relação ao

desempenho técnico,

o valor estético, a sustentabilidade e

a essenciabilidade para a vida, assim

como suas contribuições para um

melhor padrão de vida.

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Instituições

Instituto de Nutrição e Tecnologia de Alimentos (INTA)Av. Macul 5540, Macul, SantiagoTel.: 978-1468www.inta.cl

Procobre BrasilAntonio Maschietto, Jr. - Diretor-executivoAv. Brigadeiro Faria Lima 2128 - 2 andar - conjunto 203CEP 01451-903 - Jardim Paulistano - Sao Paulo - SP - BrasilTel.: (55-11) 3816-6383 - Fax: (55-11) 3816-6383Email: [email protected]/br

Procobre ChileDaniel de la Vega Wilson – Diretor-executivoVitacura 2909 of. 303Las Condes, Santiago, ChileTel.: 56 (2) 335 3488 - Fax: 56 (2) 335 3264 x111Email: [email protected]

Procobre MéxicoEfrén Franco Villaseñor – Diretor-executivoAv. Sor Juana Inés de la Cruz 14 Oficina 305 - 54000 TlalnepantlaEstado de México, MéxicoTel.: (52-55) 1665-6330 - Fax: (52-55) 1665-6562Email: [email protected]

Procobre PerúMiguel de la Puente Quesada – Diretor-executivoCalle Francisco Graña 665-671, Magdalena del Mar, Lima 17, PerúTel.: (51-1) 261-4067 - Fax: (51-1) 460-1616Email: [email protected]

Editor

Hernán Sierralta WorstmanDiretor de Comunicação para a América LatinaEmail: [email protected]

Contatos

Magdalena ArayaPh.D. Universidade de Sydney, NSW, AustráliaMédica-cirurgiã, Universidade do Chile, Pediatra-gastroenteorólogaProfessora Titular, Universidade do ChilePesquisadora do Instituto de Nutrição e Tecnologia de Alimentos (INTA)Universidade do ChileEmail: [email protected]

Manuel Olivares GrohnertMédico-cirurgião, Pediatra, Hematólogo-oncólogo infantilProfessor Titular, Universidade do ChilePesquisador do Instituto de Nutrição e Tecnologia de Alimentos (INTA)Universidade do ChileEmail: [email protected]

Fernando PizarroTecnólogo-médico, Laboratorio clínicoProfessor Titular, Universidade do ChileChefe do Laboratório de Micronutrientes do Instituto de Nutrição e Tecnologiade Alimentos (INTA), Universidade do ChileEmail: [email protected]

Guillermo Figueroa GronemeyerTecnólogo-médico, MicrobiólogoProfessor Associado, Universidade do ChileChefe do Laboratório de Microbiologia e Probióticos do Instituto de Nutrição eTecnologia de Alimentos (INTA), Universidade do ChileEmail: [email protected]

Gustavo LagosEngenheiro de Minas, Universidade do ChilePh.D. em Eletroquímica, Universidade de Leeds, InglaterraPós-graduado em Processamento de Minerais,Universidade de Leeds, InglaterraMestre em Engenharia de Minas da Pontifícia Universidade Católica do ChileDiretor do Centro de Mineração da Pontifícia Universidade Católica do ChileEmail: [email protected]

COBRE Saúde, Meio Ambiente e Novas Tecnologias · Metabolismo do colágeno da elastina ... homem...

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