La radioactividad en aguas residuales del fracking proviene de la interacción entre un lodo químico y pizarra antigua durante el proceso de fracturación hidráulica, de acuerdo con la investigación de Dartmouth College.
La investigación confirma que a medida que las aguas residuales viajan a través de la red de fracturas y regresan al pozo de fracturamiento hidráulico, se enriquecen progresivamente en sales. La composición altamente salina de las aguas residuales es responsable de extraer el radio de la lutita y llevarlo a la superficie.
La investigación confirma que a medida que las aguas residuales viajan a través de la red de fracturas y regresan al pozo de fracturamiento hidráulico, se enriquecen progresivamente en sales. La composición altamente salina de las aguas residuales es responsable de extraer el radio de la lutita y llevarlo a la superficie.
El estudio, detallado en documentos gemelos que aparecen en Chemical Geology, es la primera investigación que caracteriza el fenómeno de la transferencia de radio en el método ampliamente utilizado para extraer petróleo y gas. Los hallazgos se suman a lo que ya se conoce generalmente sobre los mecanismos de liberación de radio y podrían ayudar a la búsqueda de soluciones a los desafíos en la industria de fracking.
Como resultado del fracking, EE. UU. ya es un exportador neto de gas y puede que se convierta en un exportador neto de petróleo en los próximos años. Pero las aguas residuales que se producen contienen toxinas como el bario y el radio radiactivo. Al producirse la descomposición, el radio libera una cascada de otros elementos, como el radón, que generan colectivamente una alta radioactividad.
"Lo que sale cuando frackeas es extremadamente salado y lleno de desagradables", dijo Mukul Sharma, profesor de ciencias de la tierra en Dartmouth y jefe del proyecto de investigación. "La pregunta es cómo se vuelve radiactivo el desecho. Este estudio ofrece una descripción detallada de ese proceso".
Durante el fracking, millones de galones de agua combinados con arena y una mezcla de productos químicos se bombean a gran profundidad bajo tierra a alta presión. El agua presurizada rompe la lutita y expulsa el gas natural y el petróleo. Mientras que la arena evita que las fracturas se vuelvan a sellar, una gran proporción del llamado "lodo" que se inyecta en el suelo regresa a la superficie como un desecho altamente tóxico.
Al tratar de descubrir cómo se libera el radio en los sitios de fracking, el equipo de investigación combinó experimentos de extracción secuencial y en serie para lixiviar isótopos de radio a partir de muestras de testigos de esquisto bituminoso. Para el estudio, el equipo de investigación se centró en rocas tomadas de las ubicaciones de Pennsylvania y Nueva York de la Marcellus Shale. La característica geológica es una de las principales formaciones rocosas en los Estados Unidos, donde se está llevando a cabo fracking para extraer gas natural.
El primer trabajo de investigación encontró que el radio presente en Marcellus Shale se lixivia en agua salina en apenas unas horas o días después de que se produce el contacto entre la roca y el agua. El radio lixiviable dentro de la roca proviene de dos fuentes distintas, los minerales de arcilla que transfieren el radio muy radiactivo-228, y una fase orgánica que sirve como fuente del isótopo más abundante, el radio-226.
El segundo estudio describe la mecánica de transferencia de radio combinando resultados experimentales y modelos de mezcla de isótopos con observaciones directas del radio presente en las aguas residuales que han resultado del fracking en Marcellus Shale.
Tomados en conjunto, los dos documentos muestran que el aumento de la salinidad en el agua producida durante la fracturación extrae el radio de la roca fracturada. Antes del estudio de Dartmouth, los investigadores no estaban seguros de si el radio radiactivo provenía directamente de la lutita o de las salmueras presentes de forma natural en profundidad en partes de la Marcellus Shale en Pensilvania.
"La interacción entre el agua y la roca que ocurre kilómetros debajo de la superficie de la tierra es muy difícil de investigar", dijo Joshua Landis, científico investigador sénior de Dartmouth y autor principal de los trabajos de investigación. "Nuestras mediciones de isótopos de radio brindan nuevos conocimientos sobre este problema".
La investigación confirma que a medida que las aguas residuales viajan a través de la red de fracturas y regresan al pozo de fracturamiento hidráulico, se enriquecen progresivamente en sales. La composición altamente salina de las aguas residuales es responsable de extraer el radio de la lutita y llevarlo a la superficie.
"El radio está asentado sobre superficies minerales y orgánicas dentro del sitio de fracturamiento hidráulico a la espera de ser desplazado. Cuando llega agua con la salinidad correcta, la radiactividad y la transporta", dijo Sharma.
Los hallazgos de Dartmouth se producen a medida que la producción de petróleo y gas natural en los EE. UU. Aumentó drásticamente en la última década debido al fracking. Comprender la mecánica de la transferencia de radio durante el fracking podría ayudar a los investigadores a desarrollar estrategias para mitigar la producción de aguas residuales.
"La ciencia está siendo dejada atrás por la fiebre del oro", dijo Sharma. "Obtener la ciencia es el primer paso para solucionar el problema".
Un estudio anterior de Dartmouth descubrió que el bario de metal reacciona de manera similar a los procesos de fracking. El radio y el bario son ambos parte del mismo grupo de metales alcalinotérreos.
