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Crostas submarinas de minérios, um tesouro escondido a ser explorado pela ciência

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Publicado: Segunda, 14 Dezembro 2015

Originalmente publicado em: Agência FAPESP. 14 de dezembro de 2015.

A formação rochosa submarina conhecida como Elevação do Rio Grande, uma cordilheira de 3 mil km² no fundo do oceano Atlântico, a 1,5 mil quilômetros de distância da costa brasileira, guarda um verdadeiro tesouro em minerais e elementos químicos cada vez mais escassos na superfície terrestre – e que a ciência começa a desbravar.

Um grupo de pesquisadores apoiados pela FAPESP e pelo Natural Environment Research Council (NERC), um dos conselhos de Pesquisa britânicos, deu início ao projeto Marine ferromanganese deposits – a major resource of E-tech elements (Marine E-tech), um esforço multidisciplinar de estudo da formação de depósitos de metais em águas profundas do oceano Atlântico. Além da Elevação do Rio Grande, na qual os pesquisadores brasileiros se concentrarão, a iniciativa contará com pesquisas em planícies abissais ao largo da Ilha da Madeira, no Atlântico Norte.

O projeto foi apresentado na terça-feira (08/12), na sede da FAPESP, em São Paulo (SP), durante o workshop E-tech Element Submarine Ferromanganese Crusts Research, que reuniu pesquisadores de instituições brasileiras, do Reino Unido e dos Estados Unidos envolvidos em estudos oceanográficos na região.

Para Frederico Brandini, do Instituto Oceanográfico (IO) da Universidade de São Paulo (USP), coordenador do Marine E-tech no Brasil, “o fundo dos oceanos é a nova fronteira de exploração mineral e biotecnológica, mas o potencial dessa região precisa ser explorado de forma sustentável”.

“O conhecimento científico tem papel decisivo nisso. O Brasil possui 8.500 km de costa com uma série de recursos naturais disponíveis e ainda depende muito de terras raras para desenvolver suas tecnologias. A Elevação do Rio Grande é uma potencial fonte de recursos, mas sobre a qual ainda se sabe muito pouco nas ciências oceanográficas e na mineração, o que inviabiliza o entendimento de suas potencialidades e da sustentabilidade da sua exploração. As pesquisas serão conduzidas para encontrar soluções nesse sentido”, destacou.

Dessa forma, os pesquisadores pretendem responder algumas perguntas que a comunidade científica internacional faz sobre tais formações em diferentes áreas oceânicas – por exemplo, sobre os motivos que levaram ao seu surgimento e os meios pelos quais crescem e são mantidas. “É preciso determinar se a origem desses nódulos é biogênica ou o resultado de reações químicas que induzem a precipitações metálicas. Bactérias litotróficas usam energia da oxirredução de elementos químicos para precipitar esses metais”, exemplificou Brandini.

Tesouros submersos

O trabalho na Elevação do Rio Grande também tentará elucidar quais composições minerais estão presentes nos nódulos polimetálicos – concentrações de diferentes metais formadas no fundo do oceano.

“Esses nódulos têm em média 10 centímetros e determinadas regiões dos oceanos estão repletas deles, a maior parte de ferro e manganês, mas com outros elementos químicos incorporados e relativamente fáceis de serem extraídos. Porém, todo esse potencial mineral está a mais de mil metros de profundidade, podendo chegar a até 5 mil metros, o que exige amplo conhecimento científico e tecnologias muito específicas”, explicou Brandini.

Entre eles estão subprodutos da extração de metais comuns necessários ao desenvolvimento de tecnologias para produção de energia mais limpa e eficiente, que podem ser utilizados em baterias de veículos elétricos, turbinas eólicas e painéis solares, entre outras aplicações. São os elementos e-tech, como o telúrio, o cobalto e o selênio.

“Alguns desses elementos são altamente concentrados em depósitos no fundo do mar, que constituem o recurso marinho de metal mais importante para exploração e aproveitamentos futuros. Por exemplo, os maiores níveis de enriquecimento de telúrio são encontrados nas profundezas dos oceanos, em crostas de ferro manganês em montanhas submarinas”, disse Paul Lutsy, da British Gelogical Survey (BGS).

Telúrio é um componente essencial na produção de células solares, mas o elemento está presente em apenas 0,0000001% da superfície, o que o torna três vezes mais escasso do que o ouro. Para Lutsy, “não se trata de uma espécie de corrida do ouro, mas uma opção para o futuro”.

“Ao mesmo tempo em que a população cresce e aumentam os padrões de consumo de países como os do Bric (grupo formado por Brasil, Rússia, Índia e China) e da África, o mundo caminha rumo a novas tecnologias, um cenário que faz crescer a demanda por metais de terras raras cada vez mais escassos, seja por questões geológicas ou por impedimentos econômicos e políticos – a China controla mais de 95% da produção mundial de terras raras. O mundo precisa de alternativas”, afirmou.

“Pedras vivas”

A despeito de todo o potencial econômico da região, destacou Luigi Jovane, do IO-USP, o foco do projeto não será direcionado à promoção da atividade mineradora, mas à compreensão dos nódulos do ponto de vista ambiental.

“Trata-se de estudos oceanográficos para que seja desvendada a história desses nódulos, que crescem e que são organismos com propriedades únicas, como se fossem pedras vivas, com composição química muito particular e sobre os quais ainda pairam perguntas científicas não respondidas. Para isso é preciso um esforço multidisciplinar, caso deste projeto, envolvendo pesquisadores de Biologia, Geologia, Física, além da expertise em tecnologia e da metodologia dos grupos internacionais a ele associados.”

A compreensão sobre como esses organismos se formaram ao longo do tempo pode ainda fornecer informações sobre o conjunto do fundo dos oceanos, ampliando o entendimento sobre variações de massa da água, correntes e temperatura, absorção de CO2 e de matéria orgânica e a vida dos organismos bentônicos – que vivem no fundo do mar –, entre outras.

As rochas também serão estudadas do ponto de vista geológico, estudando-se suas propriedades geoquímicas e sua geomicrobiologia, com pesquisas sobre as bactérias que vivem em cima dessas estruturas e que, em simbiose, as fazem crescer.

Vivian Pellizari, do IO-USP, falou no workshop sobre o papel das bactérias litotróficas, que utilizam fontes inorgânicas de energia, na formação dos nódulos.

“Perfurações já realizadas nessas estruturas revelaram que a biosfera de sua subsuperfície é generalizada, grande e geneticamente e geoquimicamente diversificada. Essas comunidades microbianas profundas desempenham um papel importante nos ciclos globais biogeoquímicos, na alteração mineral e na produção e destruição de hidrocarbonetos”, destacou.

Também serão estudados o papel de microrganismos na concentração de elementos de interesse tecnológico, seu ciclos de vida e as implicações para atividades de bioprocessamento – que utilizam células vivas ou seus componentes para sintetizar produtos, degradar substâncias e produzir energia, entre outros objetivos. “Esses estudos também poderão criar oportunidades para o desenvolvimento de um processo de biomineração para a recuperação de metais relevantes a partir de nódulos de manganês.”

Para Brandini, “somente a compreensão das forças ambientais que fazem com que os nódulos metálicos existam ali poderá levar às melhores formas de explorá-los”.

“A mineração é conhecida como uma atividade de alto impacto ambiental. Em terra é possível algum controle, apesar de todas as dificuldades conhecidas – pode-se reflorestar, por exemplo. O ecossistema marinho é mais frágil e com uma resiliência muito comprometida, que não se recupera rapidamente. São necessários muitos estudos até que se possa utilizá-lo para este fim [de mineração]”, ponderou.

Também apresentaram estratégias de pesquisa multidisciplinares no âmbito do Marine E-Tech Ilson Silveira, Paulo Sumida e Alexander Turra, do IO-USP, José Angel Alvarez Perez, da Universidade do Vale do Itajaí (Univali), Bramley Murton, do National Oceanography Centre (NOCS), do Reino Unido, e Jim Hein, do U.S. Geological Survey, dos Estados Unidos.

Estão previstos quatro cruzeiros científicos com os pesquisadores participantes do projeto, sendo três expedições de até 30 dias conduzidas pela equipe brasileira para investigação do ambiente em águas profundas na Elevação do Rio Grande. Os cruzeiros no Atlântico Sul serão feitos por meio do navio oceanográfico Alpha Crucis, adquirido pela FAPESP para o IO-USP em 2012.

O Marine E-Tech é parte do programa Security of Supply of Minerals Resource (SoS Minerals), lançado pelo Nerc e o Engineering & Physical Sciences Reseach Sciences Research Council (EPSRC), outro conselho de Pesquisa do Reino Unido. O projeto tem apoio da FAPESP no âmbito do acordo de cooperação entre a instituição e os conselhos de Pesquisa britânicos, firmado em setembro de 2009.