Ao resolver um mistério científico, pesquisadores da Universidade de Houston e dos laboratórios nacionais do país também descobriram um novo caminho para eliminar as toxinas da água, incluindo águas residuais produzidas por fraturamento hidráulico.

As evidências, descrito em um artigo publicado esta semana no Proceedings of the National Academy of Sciences , abordar o paradoxo de por que a barita mineral - muitas vezes misturada com o elemento químico estrôncio - está amplamente presente na água do mar.

A água do mar é insaturada em relação à barita, isso é, as concentrações de íons de bário e sulfato são muito baixas para formar precipitados de barita, disse Yandi Hu, professor assistente de engenharia civil e ambiental na University of Houston e autor correspondente no artigo. O sulfato de estrôncio é muito mais solúvel em água do que o sulfato de bário, então os níveis termodinâmicos de estrôncio em precipitados de sulfato de bário devem ser baixos, também, ela disse.

Mas a barita é frequentemente encontrada na água do mar, assim como a barita com estrôncio. Com base em descobertas de campo de que a presença de barita e altos níveis de estrôncio na barita estão associados à presença de matéria orgânica, ela e seus colegas começaram seu estudo.

Além de Hu, os co-autores do artigo incluem Ning Deng e Bo Cao de UH; Andrew Stack e Julian Weber do Laboratório Nacional de Oak Ridge; e James De Yoreo, do Pacific Northwest National Laboratory.

"Uma compreensão da precipitação de barita no oceano, que é globalmente subsaturado em relação à barita, está desaparecido, "eles escreveram." Além disso, a razão para a ocorrência de conteúdo [estrôncio] mais alto nas baritas marinhas do que o esperado ... permanece desconhecida. "

Os dados de campo sugeriram que os precipitados de barita eram mais prováveis ​​de serem encontrados na água do mar se o material orgânico estivesse nas proximidades, embora os pesquisadores tenham dito que o mecanismo específico para as interações orgânico-mineral não está claro.

Para entender melhor o porquê, eles usaram filmes orgânicos em soluções subsaturadas e supersaturadas e registraram a nucleação de barita. Testes encontrados barita cresceram rapidamente na solução, com nucleação contínua de barita na interface entre a solução e o filme orgânico.

Essa interface cria condições - um microambiente - que é diferente daquele do corpo principal da solução, Disse Hu.

"Os orgânicos podem enriquecer íons da solução a granel, tornando a solução local na interface supersaturada em relação à barita, mesmo quando a solução em massa estava subsaturada, "Hu disse.

A supersaturação ao longo do filme orgânico promoveu nucleação contínua de barita ali, enquanto o fato de que o sulfato de estrôncio exibiu uma energia de nucleação mais baixa levou à incorporação de estrôncio nos precipitados, ela disse. "Isso explica os mistérios."

Além de oferecer uma explicação para a formação de barita rica em estrôncio em ambientes marinhos, os pesquisadores disseram que o trabalho oferece novos insights para compreender e manipular a nucleação e o crescimento de soluções sólidas, o que pode levar a novos métodos de remoção de toxinas da água e de outros líquidos. Isso inclui a possibilidade de uma maneira mais eficiente de remover o estrôncio da água produzida resultante do fraturamento hidráulico, Disse Hu.

Ela disse que tanto a barita quanto o estrôncio são freqüentemente encontrados na água produzida; embora seja relativamente fácil remover a barita com a adição de um sulfato, a remoção do estrôncio é mais complicada. “Propomos que com uma presença orgânica, você pode remover o estrôncio de forma mais eficaz, "