Fracionamento isotópica do níquel, estudo do ciclo natural e antropogênico nos maciços ultramaficas: o caso de Barro Alto e Niquelandia

Abstract

Os ciclos biogeoquímicos de metais foram profundamente modificados após a revolução industrial devido a interferência da atividade antrópica no meio ambiente. Foram introduzidos, especialmente no solo, sedimentos e nas águas continentais, fontes adicionais de metais que contaminam e transferem para organismos vivos. Particularmente, os resíduos podem ter níveis - altos, que contaminam os ambientes por lixiviação e/ou deposição atmosférica (úmido e seco), já que, embora o depósito seja realizada essencialmente na vizinhança da área de emissão, uma fração de contaminantes é propensa de ser transportada à distâncias - longas, como demonstrado por estudos realizados nas regiões polares. Mais do que o conteúdo total, a forma química ou especiação dos elementos metálicos e de partição entre os compartimentos líquidos e sólidos determinam a mobilidade, biodisponibilidade e toxicidade potencial. A presença de metais em solos é, portanto, risco longo prazo para a poluição das águas naturais através da solução no solo, e risco em curto prazo de contaminação para a vida selvagem e flora. Assim, é essencial estudar o ciclo biogeoquímico natural e antropogênico de metais, a fim de melhor compreender as fontes e sumidouros destes elementos e os vários mecanismos que controlam sua especiação e interações entre as diferentes fases. A região Centro-Oeste do Brasil possui vários maciços ultramáficos (UM) com espesso manto intempérico representando reservas lateríticas de Ni e assim os recursos econômicos. Estes maciços nickelifero com exploração minera permitem estudar o ciclo natural do Ni com efeito das pressões antropológicos. Os maciços ultramáficos de Barro Alto e Niquelândia são minerados em depósitos de níquel laterítico desenvolvidos sob clima (inter)tropical pela empresa Anglo American em open pit . As plantas pirometalúrgicas tornaram-se operacionais em 1982 (Barro Alto) e 2011 (Niquelândia) e produziram em 2014, respectivamente, 9.000 t e 28.000 t de ferro-níquel (33% Ni e 66% Fe) (www.angloamerican.com). Essa tese tem como objetivo de estudar o cilo do Ni dos maciços UM no estado do Goiás, com utilização dos isótopos estáveis do Ni. Os resultados mostraram que, durante intemperismo, a fase sólida está esgotada de isótopos pesados Ni, provavelmente devido ao fracionamento durante fenômeno de sorção sobre os óxidos de ferro. No entanto, o fraccionamento durante sorção de Ni sobre os minerais de argila e a matéria orgânica precisa ser investigado. Em geral, o fracionamento isotópico do Ni entre a rocha e os horizontes superiores do solo é de até -0,47 ‰. Um enriquecimento adicional em isótopos leves de Ni na superfície do solo não pode ser excluído, devido ao ciclo biogeoquímico da área Ni. A composição isotópica pesado da fração trocável e nas soluções coletadas no maciço revelou que os isótopos os mais pesados são maioritariamente lixiviados durante intemperismo. Estes resultados são consistentes com as assinaturas pesadas encontradas nas águas fluviais e oceânicas (Cameron et al., 2014). Além disso, este estudo, duas plantas pirometalúrgicas mostram que parte das atividades metalúrgica e de refino induz um fracionamento nos isótopos de Ni com um intervalo de valores δ60Ni de 0,01 ‰ (cinzas) para 0,27 ‰ (escórias de redução), consistente com fracionamento dependente da massa. Os valores δ60Ni das cinzas são semelhantes ao do material de alimentação (minérios), mostrando que a calcinação não induz a um fracionamento de Ni. O ferro-níquel, o produto final de Ni, tem uma assinatura isotópica Ni intermediária que cai dentro da gama de minérios. Este resultado, ausência de fracionamento, é consistente com uma alta recuperação de Ni durante o processo de pirometalurgia. O enriquecimento com isótopos mais pesados nas escórias de redução induzidas pelo processo redox no forno elétrico destaca o potencial impacto da atividade de fundição na área circundante, bem como o potencial dos isótopos do Ni para rastrear as amostras antropogênicas (valores δ60Ni mais pesados) dos naturais (valores δ60Ni mais leve) na fase particular. No entanto, a gama de valores δ60Ni na literatura para as amostras terrestres é mais importante do que a gama de valores de sub δ60Ni metalúrgico por produto. Assim, a utilização dos isótopos Ni para traçar uma eventual contaminação no ambiente parece complicado na parte sólida. Do outro lado, os primeiros resultados obtidos sobre a parte dissolvida mostram um grande potencial. A partir dos resultados obtidos nesta tese, é possível fazer uma figura com o esboço do ciclo de níquel em um contexto ultramáfico. Uma estimativa do fluxo para a escala da bacia hidrográfica é necessária para fazer uma avaliação real do ciclo global Ni.