Al resolver un misterio científico, Los investigadores de la Universidad de Houston y los laboratorios nacionales de la nación también descubrieron una nueva vía para eliminar las toxinas del agua. incluidas las aguas residuales producidas por fracturación hidráulica.

Los resultados, descrito en un artículo publicado esta semana en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , abordar la paradoja de por qué la barita mineral, a menudo mezclada con el elemento químico estroncio, está ampliamente presente en el agua de mar.

El agua de mar está insaturada con respecto a la barita, es decir, las concentraciones de iones de bario y sulfato son demasiado bajas para formar precipitados de barita, dijo Yandi Hu, profesor asistente de ingeniería civil y ambiental en la Universidad de Houston y autor correspondiente del artículo. El sulfato de estroncio es mucho más soluble en agua que el sulfato de bario, por lo que los niveles termodinámicos de estroncio en los precipitados de sulfato de bario deben ser bajos, así como, ella dijo.

Pero la barita se encuentra a menudo en el agua de mar, al igual que la barita con estroncio. Con base en los hallazgos de campo de que la presencia de barita y niveles altos de estroncio en la barita están asociados con la presencia de materia orgánica, ella y sus colegas comenzaron su estudio.

Además de Hu, los coautores del artículo incluyen a Ning Deng y Bo Cao de UH; Andrew Stack y Julian Weber del Laboratorio Nacional de Oak Ridge; y James De Yoreo del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico.

"Una comprensión de la precipitación de barita en el océano, que está globalmente insaturada con respecto a la barita, Está perdido, "escribieron". Además, el motivo de la aparición de un contenido de [estroncio] más alto de lo esperado en las baritas marinas ... sigue sin conocerse ".

Los datos de campo sugirieron que era más probable que se encontraran precipitados de barita en el agua de mar si había material orgánico cerca. aunque los investigadores dijeron que el mecanismo específico de las interacciones mineral-orgánico no está claro.

Para entender mejor por qué utilizaron películas orgánicas en soluciones tanto insaturadas como sobresaturadas y registraron la nucleación de barita. Las pruebas encontraron que la barita creció rápidamente en la solución, con nucleación continua de barita en la interfaz entre la solución y la película orgánica.

Esa interfaz crea condiciones, un microambiente, que es diferente al del cuerpo principal de la solución, Dijo Hu.

"Los orgánicos pueden enriquecer los iones de la solución a granel, haciendo que la solución local en la interfaz sea sobresaturada con respecto a la barita, incluso cuando la solución a granel estaba insaturada, "Dijo Hu.

La sobresaturación a lo largo de la película orgánica promovió la nucleación continua de barita allí, mientras que el hecho de que el sulfato de estroncio exhibiera una menor energía de nucleación provocó la incorporación de estroncio en los precipitados, ella dijo. "Eso explica los misterios".

Además de ofrecer una explicación de la formación de barita rica en estroncio en ambientes marinos, los investigadores dijeron que el trabajo ofrece nuevos conocimientos para comprender y manipular la nucleación y el crecimiento de soluciones sólidas, lo que podría conducir a nuevos métodos para eliminar las toxinas del agua y otros líquidos. Eso incluye la posibilidad de una forma más eficiente de eliminar el estroncio del agua producida como resultado de la fracturación hidráulica, Dijo Hu.

Ella dijo que tanto la barita como el estroncio se encuentran a menudo en el agua producida; si bien es relativamente fácil eliminar la barita con la adición de un sulfato, eliminar el estroncio es más complicado. "Proponemos que con presencia orgánica, puede eliminar el estroncio de manera más efectiva, "