Frattura idraulica, noto anche come "fracking, "si affida all'acqua, sabbia e altri prodotti chimici per spianare la strada agli ingegneri per rimuovere petrolio o gas dallo scisto, rocce porose sotto terra.

Gli ingegneri sanno cosa stanno pompando nel terreno, ma non hanno capito perché hanno trovato alcuni composti altamente pericolosi nel riflusso:la miscela di acqua, sale e altre sostanze chimiche che rifluiscono in superficie dopo essere state pompate attraverso lo scisto.

Ora, ricerca dal laboratorio di Kimberly Parker, professore assistente presso il Dipartimento di Energia, Ingegneria ambientale e chimica presso la McKelvey School of Engineering della Washington University di St. Louis, mostra che la presenza sotterranea di radicali alogeni è una chiave per la formazione di questi composti organici alogenati, pericolosi per la salute umana e dannosi per l'ambiente.

La ricerca è stata pubblicata il 15 gennaio 2021, nel diario Scienze e tecnologie ambientali .

"Per molto tempo, non sapevamo davvero da dove venissero, " ha detto Parker. "Sapevamo che non erano stati inseriti nel sistema di proposito. Sembrava chiaro che si stessero generando sotto terra".

Oltre a sapere da dove provenivano, i ricercatori avevano una buona ragione per sospettare che i radicali alogeni, molecole con un elettrone spaiato, stessero guidando la generazione di questi composti.

Gli elettroni radicali spaiati li rendono estremamente reattivi con altre sostanze chimiche, compresi i composti organici.

Moshan Chen, un dottorato di ricerca studente nel laboratorio di Parker, ha affrontato questo problema perché sospettava che il fracking fosse terreno fertile per la formazione di radicali alogeni.

Uno dei motivi per cui sospettava che i radicali alogeni avessero un ruolo, Egli ha detto, aveva a che fare con il "frantumatore", un additivo che riduce la viscosità del fluido di fratturazione in modo che rifluisca più facilmente una volta che lo scisto è stato fratturato. Contiene persolfato che, nelle condizioni estreme di fracking, può creare radicali solfati.

Chen sapeva anche che i fluidi di fracking hanno alte concentrazioni di alogenuri, compresi cloruro e bromuro. Infatti, gli alogenuri nei fluidi di fracking si trovano a concentrazioni molto più elevate rispetto alle altre acque salmastre, come l'acqua di mare.

Chen sospettava che gli alogenuri ei radicali solfati reagissero per formare radicali alogeni. Precedenti ricerche sull'acqua di mare e altre soluzioni salate avevano dimostrato che i radicali alogenati possono interagire con i composti organici per produrre composti organici alogenati.

Sembrava, poi, che tutte le condizioni per la formazione di questi composti tossici erano presenti nel processo di fratturazione. Chen ha preso in considerazione alcune ricerche precedenti sull'argomento, poi escogitò un esperimento e si diresse al laboratorio.

Utilizzando esperimenti su scala di banco, è stato in grado di creare composti organici alogenati come quelli che si trovano nel flusso di ritorno. Ma per essere sicuri che l'interazione tra radicali alogeni e composti organici fosse veramente necessaria per formare i composti organici alogenati, ha usato un "diminutivo radicale, "una sostanza chimica che impedisce al radicale di reagire con i composti.

Ancora e ancora, l'esperimento ha mostrato che se il radicale non poteva interagire con il composto organico, non ci sarebbero composti organici alogenati.

Il laboratorio di Parker sta già lavorando al prossimo pezzo del puzzle, uno che dovrebbe informare cosa, se del caso, vale la pena intraprendere azioni per ridurre la creazione di questi composti pericolosi.

Chen sta attualmente esaminando la formazione naturale di questi composti organici alogenati. "Se si scopre che gran parte della loro produzione avviene in modo naturale, e non c'è niente che possiamo fare al riguardo, potrebbe non essere una buona idea" modificare le procedure di fratturazione per un piccolo ritorno.

"Ma se questa via è quella dominante, "Parker ha detto, "potrebbe valere la pena considerare di cambiare le sostanze chimiche utilizzate nel fracking".