Fără buletin

★ Despre chimismul postminier la Roşia Montană (III)

Posted in Soluţii alternative, Teste, urgenţe umanitare by Marius Delaepicentru on 2013/10/11

(continuare din numărul trecut)

Pînă acum am identificat cîţiva factori producători de ape acide. Am arătat că factorii fizici (aria de expunere, conformaţia terenului, prezenţa unor microorganisme etc.) pot grăbi sau frîna alterarea rocilor. Am arătat că diversitatea compoziţiei apelor scurse de pe rocile în curs de alterare este mare şi că drenajul, colectarea şi tratarea trebuie să fie cît mai centralizate. Am arătat şi cam ce anioni posibili se formează în timpul degradării.

Revenim în valea Roşia, deoarece trebuie să descriem în continuare chimismul natural, pentru a şti ce să îi cerem exploatatorului.

Întrebarea legitimă este: de unde acid, dacă acolo sunt numai săruri?
Pentru a răspunde pe înţelesul tuturor, trebuie să fac o mică incursiune în chimia electroliţilor. Sper să nu vă plictisesc.

Toată lumea ştie că acizii eliberează ioni de hidroniu, H3O(+) numiţi (impropriu) şi protoni. În timp ce bazele, ioni hidroxil OH(-).
OK. Cum e cu sărurile? Păi, sărurile, la dizolvare, dau cationi Me(n+) şi anioni An(n-). În care n>=1 reprezintă numărul de sarcini electrice. Me de la metal şi An de la anion. Rescriem formulele corespunzătoare ale bazelor şi acizilor: Me(OH)n şi respectiv (H)nAn. Dacă scoatem ionii oxidril dintr-o bază, obţinem un ion metalic. Ionul metalic reprezintă acidul complementar bazei din care provine. Şi viceversa, pentru acizi. Anionul reprezintă baza complementară acidului din care provine.
Aţi auzit probabil de baze tari şi slabe, de acizi tari şi slabi. Unii, atît de slabi încît nici măcar nu pot exista în stare liberă (acidul carbonic de pildă). Dacă un acid tare pierde protonii, el devine o bază slabă. Şi viceversa, dacă o bază slabă pierde oxidrilii, devine acid tare. Sunt patru combinaţii posibile.
Pe scurt, la disocierea sărurilor în apă, dacă anionul provine de la un acid tare, el devine bază slabă. De pildă, acidul sulfuric este un acid tare. Dar anionul sulfat este o bază slabă. Corespunzător, ne putem aştepta ca un cation al unei săruri provenite dintr-o bază slabă, să fie un acid tare. Sulfatul de fier provine dintr-un acid tare şi o bază slabă (hidroxidul de fier). Asta înseamnă că sulfatul de fier, la dizolvare, va disocia în anionul sulfat (bază slabă) şi cationul fier (acid tare). Putem spune că sulfatul de fier, deşi este o sare, este în acelaşi timp un acid destul de tare. Sulfatul de fier trivalent (în starea de oxidare superioară) poate lua uşor naştere în rocile supuse alterării. Cam acelaşi lucru se petrece şi cu sulfaţii solubili ai altor metale tranziţionale (Co, Ni, Cu, Mn, Bi, etc.) Deoarece ionii metalici provin de la baze slabe, cam toate sărurile lor sunt acide. Aşa se face că peste 20 de ioni metalici sunt mobilizaţi prin simpla acidulare a apei ce intră în contact cu roca.

Avema aşadar o idee despre originea acidităţii în apele scurse pe valea Roşia. Procesele sunt desigur mult mai complexe. În realitate, sulfatul feric, la disociere, se transformă parţial chiar în hidroxid de fier. Un coloid roşiatic ce precipită lăsînd loc pentru rconstituirea acidul sulfuric (foarte diluat, e drept) dînd caracterul acid apelor.
Dar dacă adăugăm o bază, putem corecta lucrurile. În practică se folosesc: soda caustică, soda de rufe, amoniacul, varul stins, sau chiar calcarul. Fiecare cu avantaje şi cu dezavantaje. Soda caustică de pildă, este de 1,7 ori mai eficientă decît varul stins, dar e de 9 ori mai scumpă. Calcarul e de 5 ori mai ieftin decît varul, dar are eficacitate mult mai mică în captarea sulfatului şi în grăbirea precipitării hidroxidului feric. Alegera reactivului este o chestiune de inginerie, pînă una alta.

Ziceam mai sus de procese biochimice. Ele pot agrava situaţia, deoarece, de pildă, un gen de bacterii obişnuieşte să folosească fierul ca transportor de energie*). Oxidează fierul divalent la fier trivalent. Hidroxidul de fier trivalent însă are o proprietate interesantă. Atacă alte substanţe, oxidîndu-le. Aşa de pildă, la fabricarea circuitelor imprimate, foiţa de cupru de pe placa de plastic este atacată în părţile nelăcuite, de clorura ferică. Cuprul se dizolvă (se oxidează) iar fierul se reduce la fier divalent. Acelaşi lucru se petrece şi cu piritele. Hidoxidul de fier atacă pirita şi oxidează sulful la sulfat. În acelaşi timp se reduce la fier divalent, şi eliberează şi fierul divalent din pirită. Ulterior ciclul se reia. Bacteria oxidează din nou fierul, care mai departe atacă din nou pirita. E un cerc vicios din care se poate scăpa fie ucigînd bacteria (greu, costisitor şi provizoriu) cu detergent (alt poluant) fie împiedicînd accesul oxigenului. La fel de greu. Vă daţi seama că galeriile actuale sunt o megacultură de 176ha de bacterii oxidante. Ca să nu mai spunem de haldele de steril.

Ceva asemănător se petrece şi cu arsenul din sulfurile native. Odată eliberat prin oxidarea sulfului, intră în faza apoasă. Ba, alte bacterii îl oxidează la arseniat. Arseniatul va trebui de asemeni oprit cumva, deoarece, cît e în soluţie, tot otravă rămîne. Actualmente, în apele de la Roşia, uneori s-a găsit arsen în concentraţii de mii de ori mai mari decît cele legalmente admise. Nu neapărat pentru că concentraţia absolută e mare, cît pentru că limita legală este de 10μg/l. De o mie de ori mai jos decît limita admisă pentru cianuri solubile. De ce? Pentru că arsenul, spre deosebire de cianuri, se acumulează în corp. Se fixează cu anii în oase, deoarece este foarte asemănător cu fosforul**) şi îl înlocuieşte în structuri. Ca să nu mai zic de defectele pe care le provoacă în punţile de fosfor din ADN.
Din fericire, există un antagonism ce neutralizează şi arsenul şi fierul. La oxidarea biologică a arsenului, atunci cînd anionul rezultat dă peste cationi de fier, precipită ambii sub forma arseniatului de fier, o substanţă foarte insolubilă şi impermeabilă. E un proces de autoinocuizare ce poate împiedica chiar şi continuarea oxidării sulfului din pirite. Suprafaţa mineralelor solide se glazurează. În alte tehnologii de mediu, haldele sunt scăldate în soluţii de fosfaţi alcalini, care reacţionează cu hidroxidul de fier, provocînd fenomenul de coating. Este o fundătură virtuoasă cu potenţial în tăierea cercului vicios prezentat în paragraful de mai sus. Numai că în mod natural, ponderea glazurării cu arseniaţi şi poliarseniaţi este relativ mică, deoarece terenul este dezorganizat, duratele de contact, populaţia de bacterii şi punctualitatea ionilor de fier nu pot fi controlate. Vom vedea însă diferenţe majore pe valea Corna.

Aşadar, poluarea de pe valea Roşia este o realitate de gravitate mare. Faptul că face parte din perimetrul minier va obliga exploatatorul să o reconfigureze, şi să o ecologizeze raţional. De muncă va rămîne şi după, dar numai la întreţinerea pantelor şi a lagunelor de epurare. Instalaţii despre care vom mai vorbi.

(va urma)

–––––––
*) Nu numai bacteriile. Proprietatea fierului de a se oxida şi reduce „la comandă” a dus la apariţia hemului din sînge. Lucru ce a permis, pe scara evoluţiei, dezvoltarea unor animale mai mari decît insectele. Unele specii marine de moluşte însă folosesc ca ion central cuprul.
**) Arsenul însoţeşte adesea fosforul în natură. O intoxicaţie colectivă cu arsen a avut loc în 1951 în Japonia. Incidentul Morinaga (numele firmei vinovate). Fosfaţii alcalini sunt folosiţi adesea în industria laptelui, atît ca corector de pH, cît şi ca agent de umectare a laptelui praf. Morinaga s-a zgîrcit la fosfatul de uz alimentar şi a băgat în laptele praf fosfat industrial, mult mai ieftin, ce conţinea arsen peste limita toxică. Mii de copii au rămas cu sechele.

%d blogeri au apreciat asta: