La radiactividad en las aguas residuales de la fracturación hidráulica proviene de la interacción entre una lechada química y una lutita antigua durante el proceso de fracturación hidráulica. según la investigación de Dartmouth College.

El estudio, detallado en papeles gemelos que aparecen en Geología química , es la primera investigación que caracteriza el fenómeno de 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 buscar soluciones a los desafíos en la industria del fracking.

Como resultado del fracking, Estados Unidos ya es un exportador neto de gas y está preparado para convertirse 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. Tras la decadencia, el radio libera una cascada de otros elementos, como el radón, que colectivamente generan alta radiactividad.

"Las cosas que salen cuando haces fracking son extremadamente saladas y están llenas de cosas desagradables, "dijo Mukul Sharma, profesor de ciencias de la tierra en Dartmouth y director del proyecto de investigación. "La pregunta es ¿cómo se volvieron radiactivos los desechos? 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 el esquisto y expulsa el gas natural y el petróleo. Mientras que la arena evita que las fracturas se vuelvan a sellar, una gran proporción de las llamadas "aguas resbaladizas" que se inyectan en el suelo regresa a la superficie como desechos altamente tóxicos.

Al tratar de descubrir cómo se libera el radio en los sitios de fracking, El equipo de investigación combinó experimentos de extracción secuenciales y seriales para lixiviar isótopos de radio de muestras de testigos de perforación de esquisto. Para el estudio, el equipo de investigación se centró en rocas tomadas de las localizaciones de Marcellus Shale en Pensilvania y Nueva York. La característica geológica es una de las principales formaciones rocosas en los EE. UU. Donde se está llevando a cabo el fracking para extraer gas natural.

El primer trabajo de investigación encontró que el radio presente en Marcellus Shale se lixivia en agua salina en solo 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, minerales arcillosos que transfieren radio-228 altamente radiactivo, y una fase orgánica que sirve como fuente del isótopo más abundante radio-226.

El segundo estudio describe la mecánica de transferencia de radio mediante la combinación de 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 artículos muestran que el aumento de la salinidad del agua producida durante el fracking extrae 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 naturales presentes en profundidad en partes de Marcellus Shale en Pensilvania.

"La interacción entre el agua y la roca que se produce a kilómetros por debajo de la superficie terrestre es muy difícil de investigar, "dijo Joshua Landis, científico investigador senior en Dartmouth y autor principal de los artículos de investigación. "Nuestras mediciones de isótopos de radio proporcionan 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 perforación de fracturación hidráulica, se enriquece 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 fracturación hidráulica esperando ser desalojado. Cuando llega agua con la salinidad adecuada, la toma sobre la radiactividad y la transporta, "dijo Sharma.

Los hallazgos de Dartmouth se producen cuando la producción de petróleo y gas natural en los EE. UU. Ha aumentado drásticamente durante la última década debido al fracking. Comprender la mecánica de la transferencia de radio durante la fracturación hidráulica podría ayudar a los investigadores a desarrollar estrategias para mitigar la producción de aguas residuales.

"La ciencia se está quedando 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 metálico reacciona a los procesos de fracturación hidráulica de manera similar. El radio y el bario son parte del mismo grupo de metales alcalinotérreos.