Ferro reativo cultivado no subsolo pode transformar a limpeza de águas subterrâneas

Em antigos complexos industriais, a água subterrânea contaminada costuma ficar escondida nos pontos mais difíceis: bolsões densos de argila e silte tão compactados que quase nada consegue atravessá-los. É ali que a poluição permanece por mais tempo - o tipo de foco que derrota a maioria das estratégias de descontaminação, vazando lentamente por décadas depois que a intervenção termina.

Partículas de ferro conseguem neutralizar esses compostos assim que entram em contacto com eles, mas fazer o ferro chegar até argilas apertadas é o grande obstáculo. Por isso, uma equipa em Itália tentou algo inédito num aquífero complexo: em vez de lutar para “entregar” o material, decidiu produzir o ferro diretamente no subsolo.

O problema da entrega

Há mais de 20 anos, a nanorremediação tornou-se a solução mais usada para aquíferos poluídos - camadas subterrâneas que armazenam água. O procedimento é conhecido: engenheiros injetam ferro, o metal promove a degradação de poluentes enterrados, e a técnica acabou por virar prática comum.

O gargalo está no transporte. Mesmo em escala nanométrica, o ferro sólido quase não se desloca em terrenos muito compactos; e contaminantes impregnados em argilas densas continuam a sair aos poucos durante anos, voltando a envenenar a água muito tempo depois de a areia mais solta já indicar que está limpa.

Foi nesse ponto que o engenheiro ambiental Dr. Andrea Gallo, que conduziu os ensaios no Politécnico de Turim (PoliTo), com os seus colegas, escolheu outro caminho. Em vez de produzir o ferro num laboratório e tentar empurrá-lo para baixo, eles passaram a formá-lo já no ambiente subterrâneo.

Produzindo ferro no subsolo

A proposta troca uma injeção por duas. Primeiro entra uma solução inofensiva com ferro dissolvido; mais tarde, injeta-se um agente redutor que converte esse ferro em metal sólido. Onde as duas frentes se encontram no subsolo, as partículas se formam - precisamente onde fazem falta.

O que define o ponto de encontro é água corrente comum. A equipa injeta um pulso de água entre as duas soluções, e o comprimento desse pulso determina onde ocorre a mistura. Para isso, usam uma equação simples que indica por quanto tempo o pulso deve ser mantido.

A escolha do agente redutor exigiu cuidado. Fórmulas tradicionais recorrem a um composto cujos subprodutos são tóxicos demais para uso subterrâneo, além de gerar custos ambientais relevantes ao produzir as partículas desse modo. A alternativa desenvolvida em Turim baseou-se em ingredientes mais brandos, com compostos à base de enxofre.

Um experimento enterrado

Para verificar a ideia, a equipa encheu uma caixa com areia de quartzo com cerca de 1 metro (3 pés) de comprimento e fez água circular por ela para simular um aquífero com fluxo. Um poço no centro alimentava as soluções, repetindo o processo em ciclos.

Depois, removeram a areia em fatias de cerca de 2,5 centímetros (1 inch) e fotografaram cada camada. As imagens revelaram uma mancha escura em forma oval a partir do poço, estendendo-se cerca de 15 centímetros (6 inches), em linha com o alvo previsto pela equação.

Dois resultados chamaram a atenção. O ferro ocupou praticamente o mesmo volume previsto pelo modelo, e cerca de três quartos dele virou partículas sólidas. Nada apareceu na extremidade de saída, o que indica que as partículas se prendem à areia e permanecem no local.

Confirmando o ferro

Uma mancha escura, por si só, não comprova muita coisa. A questão central era saber se aquelas partículas eram ferro metálico de facto - a forma reativa que degrada poluentes - ou apenas ferrugem, que pouco faz. Essa distinção é decisiva.

Varreduras na superfície identificaram um sinal claro de ferro metálico sob uma película fina de ferrugem. Essa camada era tão delgada que seria compatível com uma breve exposição ao ar durante a escavação, sugerindo que o núcleo reativo se manteve intacto.

Ao microscópio, as partículas apareciam como aglomerados de pequenas lâminas aderidas aos grãos de areia, continuando presas mesmo após enxágue. O tamanho era de apenas dezenas de nanômetros - a mesma faixa das formulações comerciais de ferro usadas nesse tipo de aplicação.

Degradando solventes

Mesmo o ferro metálico não vale muito se não eliminar os contaminantes pretendidos. A equipa avaliou o material contra dois solventes clorados - tricloroetileno e percloroetileno - ambos usados em lavagem a seco e desengorduramento, e ambos persistentes em água subterrânea.

Em frascos selados por 21 dias, partículas recém-formadas eliminaram mais de 96% de ambos. Já as partículas recuperadas da caixa de areia removeram bem menos, 30 a 40%. A diferença provavelmente se explicou pela pequena quantidade de ferro presente nessas amostras.

Quando analisada por grama de ferro, a velocidade das reações ficou dentro do esperado para este tipo de partícula. Isso encaixa com um estudo mais amplo sobre como o ferro reativo ataca solventes retidos, poro a poro, indicando que as partículas “caseiras” atuam como as alternativas já validadas.

Alcançando as camadas difíceis

O teste mais exigente ocorreu num tanque fino e transparente, marcado por bolsões de argila apertada - exatamente as zonas onde partículas convencionais costumam parar. Através do vidro, foi possível observar o ferro a formar-se no momento em que as soluções se encontravam.

Ninguém tinha produzido ferro reativo dentro de um aquífero realista e irregular como esse. A área escura avançou para dentro desses bolsões compactos, sugerindo que o ferro reativo se formou justamente nas camadas que mantêm a recontaminação por anos - as mesmas camadas que, em geral, acabam abandonadas.

Na comparação direta, a equipa injetou uma suspensão comercial num tanque equivalente, e o ferro gerado no local cobriu mais de quatro vezes a área, alcançando porções do terreno que as partículas injetadas não conseguiram atingir.

Nova limpeza de águas subterrâneas

O estudo indica que o ferro reativo pode ser produzido dentro das camadas de difícil acesso de um aquífero contaminado a partir de ingredientes inofensivos - uma rota nova para a limpeza de águas subterrâneas. O método cria uma zona de tratamento maior e mais homogênea do que as partículas que engenheiros vêm injetando há décadas.

Com isso, abre-se uma possibilidade que quase sempre esteve fechada. Áreas consideradas “perdidas”, em que solventes ficam escondidos na argila e voltam a contaminar a água durante anos, podem tornar-se alvos viáveis de limpeza de águas subterrâneas, com tratamento na origem em vez de apenas perseguir a pluma a jusante.

Ainda assim, há uma grande distância entre um tanque de laboratório e uma remediação real. A equipa pretende testar o poder de degradação do ferro já no solo e entender como os químicos injetados afetam microrganismos subterrâneos - e também o que acontece com os compostos que não reagirem.