Mercury Transport in a Soil-bentonite Backfill for Slurry Trench Cutoff Walls

Imagine o subsolo da Terra como uma esponja gigante e invisível. Às vezes, essa esponja fica encharcada com coisas ruins — produtos químicos, metais pesados ou resíduos tóxicos — que não queremos que se espalhem em nossa água potável ou rios. Cientistas que estudam isso são como detetives tentando descobrir como construir uma parede dentro dessa esponja para impedir que o veneno se mova. Uma de suas ferramentas favoritas é uma "parede de corte" (cutoff wall), que é basicamente uma cerca vertical profunda feita de lama e areia cavada diretamente no solo. O objetivo é simples: fazer com que a parede seja tão apertada e pegajosa que o material ruim fique preso nela ou não consiga espremer através dos pequenos buracos. Mas aqui está a parte complicada: alguns venenos, como o mercúrio, são sorrateiros. Eles podem mudar de forma, grudar nas coisas de maneiras estranhas ou até mesmo corroer certos tipos de lama. Então, a grande questão para os engenheiros é: se construirmos uma parede feita de terra e argila locais, ela realmente conterá o mercúrio, ou o mercúrio simplesmente passará por ela como a água por uma peneira?

Este artigo trata de testar uma receita específica para essa parede subterrânea para ver se ela consegue capturar o mercúrio, o metal pesado frequentemente usado por mineradores de ouro em pequena escala para separar o ouro da terra. Os pesquisadores estavam preocupados porque o mercúrio proveniente desses locais de mineração é tóxico e não desaparece; ele apenas fica por ali, esperando para entrar em nossa água. Eles queriam saber se uma mistura de areia local e um tipo especial de argila chamada bentonita poderia agir como uma barreira super-heroína. Eles não apenas adivinharam; eles construíram versões minúsculas dessas paredes no laboratório e bombearam água contendo mercúrio através delas por meses para ver o que acontecia.

A história começa com um problema: em muitos lugares, mineradores de ouro usam mercúrio para encontrar ouro, e a água lamacenta restante (rejeitos) é frequentemente descartada diretamente no solo ou nos rios. Este mercúrio é um pesadelo porque é um metal pesado que não se decompõe. Em vez disso, ele muda para diferentes formas, algumas das quais são super tóxicas e podem se acumular em peixes e pessoas, causando sérios danos cerebrais e corporais. Para impedir isso, engenheiros costem construir "paredes de corte" — trincheiras profundas preenchidas com uma mistura espessa e pastosa de solo e argila bentonita. Pense na bentonita como uma esponja superabsorvente que incha quando molhada, preenchendo todos os pequenos espaços na areia para criar uma vedação apertada. Geralmente, essas paredes são projetadas para impedir que a água vaze através delas, mas a grande questão aqui era: elas podem parar o mercúrio?

Os pesquisadores neste estudo decidiram testar uma mistura feita de materiais encontrados diretamente na Colômbia. Eles pegaram areia local e a misturaram com um tipo local de argila bentonita. Eles sabiam que essa argila local não era tão "super" quanto a famosa bentonita de Wyoming usada nos EUA, então tiveram que usar mais dela — cerca de 15,3% da mistura total, o que é muito mais do que os habituais 5% ou 6%. Eles garantiram que essa mistura fosse espessa o suficiente para impedir que a água fluísse facilmente, visando uma velocidade onde a água levaria uma eternidade para passar (menos de 1×10⁻⁷ cm/s). Assim que tiveram sua "parede de lama" pronta, começaram o teste real.

Eles montaram um tubo flexível preenchido com sua mistura de areia e bentonita e começaram a bombear água contendo mercúrio através dele. Eles realizaram dois testes diferentes. No primeiro, usaram água com uma quantidade baixa de mercúrio (27 partes por bilhão) e deixaram fluir por cerca de quatro meses. No segundo teste, aumentaram a pressão e usaram água com uma concentração de mercúrio mais alta (300 partes por bilhão) para ver se a parede resistiria sob estresse. Eles observaram a água saindo do outro lado para ver quanto mercúrio passava.

Os resultados foram bastante empolgantes. A parede fez seu trabalho perfeitamente no que diz respeito à água; permaneceu firme e não vazou. Mas a parte do mercúrio foi ainda mais interessante. Quando verificaram a água saindo do outro lado, quase nada de mercúrio havia passado. No primeiro teste, a parede capturou cerca de 94,6% do mercúrio e, no segundo, 97,6%. Isso significa que, se você tivesse um balde de água com mercúrio, a parede seguraria quase todo o conteúdo, deixando escapar apenas uma gota minúscula.

Aqui está a parte legal: os pesquisadores descobriram como a parede capturou o mercúrio. Eles esperavam que o mercúrio apenas fluísse lentamente (como água em um cano) ou se espalhasse aleatoriamente (como tinta na água). Mas os dados mostraram que nem o fluxo nem a dispersão foram o principal motivo de o mercúrio ter parado. Em vez disso, o mercúrio pareceu ficar "preso" às partículas de argila, como um Velcro. Os cientistas chamam isso de "sorção". É como se a argila tivesse uma atração magnética pelo mercúrio, agarrando-o e segurando-o firmemente para que não possa se mover. Mesmo após a água fluir, o mercúrio ficou para trás, preso na lama.

Eles também examinaram a parede após o teste para ver se o mercúrio havia danificado a argila ou alterado sua estrutura. Usaram microscópios poderosos e scanners químicos para espiar o interior da mistura. Descobriram que a argila mudou um pouco no início — alguns sais se dissolveram porque a água era um pouco alcalina — mas estabilizou-se rapidamente. A parede não rachou, não esfarelou nem se desintegrou. Na verdade, o mercúrio pareceu ligar-se à estrutura química da argila (especificamente às ligações silício-oxigênio), o que explica por que ele ficou tão bem preso.

Um ponto que o artigo deixa muito claro é o que não aconteceu. O mercúrio não apenas fluiu através da parede, e não se espalhou lentamente como um gás. O principal motivo de ele ter parado foi porque a argila o agarrou. Além disso, a parede não se degradou ou perdeu sua capacidade de deter a água, mesmo após meses sendo encharcada em mercúrio.

No entanto, os autores são cuidadosos ao não dizer que isso é uma cura mágica para tudo. Eles apontam que, embora a parede seja ótima em reter o mercúrio no lugar, ela não o remove da terra. É mais como uma zona de contenção, uma prisão para o veneno. Eles também observam que isso foi testado em um laboratório com água limpa e quantidades específicas de mercúrio. No mundo real, a água pode ter outras substâncias químicas misturadas que poderiam interferir na capacidade da parede de capturar o mercúrio. Portanto, embora os resultados sugiram que esta mistura de areia e argila local é um material muito promissor para construir barreiras ao redor de locais de mineração, não é uma solução finalizada. Mais testes são necessários para ver como ela lida com a realidade complexa e bagunçada dos resíduos de mineração reais.

No fim, este estudo mostra que você nem sempre precisa de materiais caros e importados para combater a poluição. Ao usar areia local e um pouco mais de argila local, você pode construir uma parede que atua como uma armadilha pegajosa para o mercúrio, impedindo que ele envenene nossa água. É um achado esperançoso para lugares onde a mineração de ouro deixou um legado tóxico, oferecendo uma maneira de construir uma cerca ao redor do problema e impedir que ele se espalhe.