Acelerador de partículas é usado em pesquisa premiada sobre poluição de aquíferos

Isabela Batistella

Pesquisadores do SACRE no Sirius

Os municípios do Estado de São Paulo se abastecem em grande parte por aquíferos. Mas a água, apesar de armazenada abaixo da superfície, não está a salvo. Uma das ameaças mais evidentes à segurança hídrica são os altos níveis de contaminação por nitrato, composto presente em fertilizantes agrícolas e também resultante de lixões, aterros, fossas e esgoto. Uma pesquisa que busca compreender o problema foi premiada em evento do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em julho. Lívia Freitas, integrante do Projeto SACRE (Soluções Integradas de Água para Cidades Resilientes), foi reconhecida por sua investigação do processo de contaminação em detalhes. Para isso, Freitas utilizou em sua pesquisa uma técnica presente no Sirius, o acelerador de partículas mais avançado do país que produz a luz síncrotron. Ele opera sob a supervisão do CNPEM, organização social vinculada ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI).

Entender como o nitrogênio se espalha pelas águas subterrâneas é um dos objetivos do SACRE (Soluções Integradas de Água para Cidades Resilientes), projeto apoiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) que inclui, entre seus objetivos, a criação de estratégias para a remediação de aquíferos urbanos e rurais contaminados por múltiplas fontes. A proposta é utilizar soluções baseadas na natureza, engenharia e gestão.

O projeto de Freitas estuda o trajeto da água em escalas microscópicas, ao longo de rochas e formações geológicas que compõem os aquíferos. O objetivo é entender em detalhes a contaminação por nitrato, que traz riscos à saúde, compromete a disponibilidade de água e gera impactos econômicos. 

Segundo Freitas, para identificar como o nitrogênio se comporta, primeiramente foi necessário observar as rochas em escala nanométrica e visualizar como a água se desloca em seu interior. Apesar de possuir um ciclo natural no solo e no ecossistema, o composto químico é influenciado pela ação humana. 

Algumas perguntas que norteiam o estudo premiado são: o que acontece com o nitrato? Ele se transforma em gás? Se sim, para onde vai? Permanece na rocha, se mistura à água ou escapa para a atmosfera? 

O Sistema Aquífero Bauru (SAB) é o maior em extensão do Estado de São Paulo e apresenta altos níveis de contaminação por nitrato, acima do limite considerado seguro para consumo. Diante disso, o estudo busca entender as reações químicas que ocorrem na subsuperfície e sua relação com a produção de N₂O, o óxido nitroso, um importante gás de efeito estufa. “A análise em escala microscópica é necessária para visualizar como ocorrem as reações envolvendo espécies nitrogenadas, como nitrato e N₂O”, explica. 

Para isso, foram necessárias ferramentas de alta tecnologia, como o Sirius. As análises utilizam a microtomografia de raio-X, técnica semelhante à usada em tomografias médicas, que permite investigar partes internas do corpo sem cortes. O procedimento permitiu ver, em altíssima resolução, detalhes das amostras de rochas coletadas na zona urbana de Bauru e o fluxo da água dentro da rocha. 

Freitas descreve a técnica como a combinação de várias radiografias tiradas em diferentes ângulos, que resultam em uma imagem em 3D, com uma resolução suficiente para ampliar os poros das rochas. Também é possível criar visualizações em 4D, com uma tomografia por segundo, que permite a elaboração de vídeos que mostram como a água penetra na rocha. 

“No momento, queremos entender como é o aquífero em escalas nanométricas. Questões como: por onde a água passa? Ela entra por todos os poros? Esses poros são super conectados ou não?”, diz. 

O projeto pretende avançar com experimentos que envolvem a introdução de contaminantes nas amostras. O estudo já evoluiu na identificação de conexões entre as propriedades físicas das rochas e dos fluidos com os processos biogeoquímicos de transformação do nitrato, o que amplia a visão dos pesquisadores para a compreensão da contaminação dos aquíferos.