Na natureza podemos encontrar um elemento químico que é o urânio. O problema é que é radioativo e a sua presença pode contribuir para a contaminação de solos e águas e representar riscos para a saúde dos seres humanos.
A radioatividade do urânio foi descoberta em 1896 pelo cientista Henri Becquerel, através de uma experiência com resultados inesperados. Becquerel estava interessado na possibilidade de materiais fluorescentes emitirem radiação semelhante aos raios X, descobertos por Wilhelm Röntgen apenas no ano anterior, em 1895.
Para investigar, colocou sais de urânio sobre chapas fotográficas protegidas da luz. A ideia era verificar se a fluorescência produzida pelo urânio seria capaz de impressionar a película. Mas aconteceu algo inesperado. Mesmo sem exposição à luz solar, a chapa fotográfica ficou marcada. O cientista percebeu então que os sais de urânio estavam a emitir espontaneamente uma radiação capaz de atravessar materiais e deixar uma marca na chapa fotográfica.
O urânio já era conhecido desde 1789, quando o químico alemão Martin Heinrich Klaproth identificou um novo elemento num mineral chamado pechblenda. Deu-lhe o nome de urânio em homenagem ao planeta Urano, descoberto em 1781. Durante grande parte do século XIX, o urânio era utilizado sobretudo pelas propriedades químicas e pela cor dos seus compostos, e não pela radioatividade.
Os compostos de urânio eram utilizados, por exemplo, para produzir pigmentos e vidros coloridos. Determinados compostos podiam dar tonalidades amarelas, verdes ou alaranjadas ao vidro e à cerâmica.
A verdadeira transformação histórica aconteceu depois da descoberta da radioatividade e, sobretudo, com a descoberta da fissão nuclear, em 1938, por Otto Hahn e Fritz Strassmann, interpretada teoricamente por Lise Meitner e Otto Frisch. A partir daí, determinados isótopos de urânio, especialmente o urânio-235, passaram a ter enorme importância para a física nuclear, nomeadamente na investigação, nos reatores nucleares, na produção de energia e, infelizmente, no desenvolvimento de armas nucleares.
A extração deste elemento deu origem a uma importante indústria mineira. Um dos problemas identificados é que a escavação do urânio pode trazer para a superfície materiais que estavam presos nas rochas e facilitar a passagem do urânio para a água. Quando uma jazida é escavada e a rocha é triturada ou exposta à água e ao oxigénio, minerais que contêm urânio podem sofrer alterações químicas. Parte do urânio pode então passar para a água subterrânea ou superficial. É precisamente esta mobilidade que uma equipa internacional de investigadores, com cientistas do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf e da Universidade de Granada, estudou o comportamento do urânio em águas contaminadas de antigas minas.
O trabalho científico foi publicado na revista Nature Communications. Os investigadores utilizaram água proveniente de uma antiga zona mineira de urânio na Alemanha, na região dos Montes Metalíferos.
Um dos resultados mais importantes deste estudo é a demonstração de que o urânio pentavalente U(V), tradicionalmente considerado uma forma relativamente instável, pode persistir durante períodos prolongados em determinadas condições.
O artigo revela que ele pode persistir por mais de 130 dias em condições sem oxigénio e durante pelo menos quatro semanas após a exposição ao oxigénio. As análises mostraram que o urânio estava a ser convertido em diferentes formas sólidas e imobilizadas, incluindo nanopartículas de uraninite U(IV) e formas de U(V).
Para estimular este processo, os investigadores adicionaram glicerol à água contaminada. O objetivo era fornecer uma fonte de carbono e energia aos microrganismos presentes na água, estimulando a sua atividade metabólica. À medida que estas comunidades microbianas utilizavam o glicerol, produziam metabolitos que alteravam as condições químicas da água e tornavam o ambiente mais redutor, ou seja, mais favorável à transferência de eletrões.
O uso de glicerol bruto, um subproduto de baixo custo e abundante da produção de biodiesel, torna esta abordagem potencialmente mais atrativa do ponto de vista económico do que a utilização de alguns dos outros doadores de electrões testados anteriormente.
A comunidade microbiana passou a incluir, entre outros, microrganismos associados à fermentação e bactérias redutoras de sulfato, incluindo representantes dos géneros Desulfobulbus e Desulfovibrio. Estas alterações reduziram o potencial da água para aceitar ou ceder eletrões e favoreceram a transformação do U(VI). As análises indicam que o processo pode envolver a redução do U(VI) para U(V), seguida, em parte, pela formação de U(IV). Os números VI, V e IV referem-se ao estado de oxidação do urânio, ou seja, à forma como os eletrões estão distribuídos no átomo e ao modo como este se comporta quimicamente. Na água, o U(VI) é uma forma relativamente solúvel e móvel.
Quando recebe electrões, o U(VI) pode ser reduzido a U(V) e, em determinadas condições, formar U(IV), uma forma muito menos solúvel que tende a ficar retida nos minerais.
Os investigadores descobriram que o urânio se incorpora em nanopartículas de ferro e urânio (FeU(V)O4). Essa interação química com o ferro parece desempenhar um papel importante na imobilização do urânio. O estudo utilizou microscopia de alta resolução para identificar que o urânio imobilizado forma nanopartículas com apenas 2 a 3 nanómetros de diâmetro, uma dimensão impossível de observar com um microscópio óptico convencional.
“Esta fase FeU(V)O4 pode representar uma forma permanentemente estável, resistente tanto à remobilização por redução como por oxidação, o que é uma vantagem crítica para a segurança ambiental a longo prazo”, referem os autores.
O estudo foi realizado em microcosmos de água de mina, em condições laboratoriais e não demonstrou ainda que seja possível descontaminar uma mina inteira desta forma. Os próprios investigadores apresentam o trabalho como uma contribuição para compreender melhor a biogeoquímica do urânio e desenvolver estratégias de remediação mais sustentáveis.
O objetivo desta estratégia de biorremediação não é destruir o urânio, mas impedir que permaneça dissolvido e se desloque facilmente através da água. E esta questão não é exclusiva de outros países.
O próprio artigo refere que a contaminação de águas subterrâneas por urânio relacionada com atividades mineiras também foi documentada em Portugal.
