Gli elementi delle terre rare stanno trovando la loro strada nelle riserve idriche del Colorado, guidato dai cambiamenti climatici, trova un nuovo studio pubblicato sulla rivista Scienze e tecnologie ambientali .

Gli elementi delle terre rare sono componenti necessari di molti computer e altri dispositivi ad alta tecnologia, come telefoni cellulari e dischi rigidi. Ma c'è un crescente riconoscimento che possono essere pericolosi per l'ambiente anche a bassi livelli di concentrazione.

"Questo è preoccupante perché le loro concentrazioni non sono monitorate e non ci sono standard di qualità dell'acqua fissati per loro, ", afferma l'autrice dello studio Diane McKnight, che è un INSTAAR Fellow e professore di ingegneria presso l'Università del Colorado Boulder.

Lo studio è il primo a esaminare come gli elementi delle terre rare si muovono all'interno di uno spartiacque ricco di minerali. È anche il primo a indagare su come il cambiamento climatico, alterando il flusso dei corsi d'acqua e i processi naturali di alterazione degli agenti atmosferici, sta rilasciando più elementi delle terre rare nei flussi.

Diane McKnight ha condotto i suoi studenti nelle indagini sulla qualità dell'acqua nello spartiacque del fiume Snake in Colorado dagli anni '90. Il loro obiettivo principale è stato misurare e osservare il drenaggio delle rocce acide. In questo processo, rocce che includono minerali a base di solfuro, come la pirite, ossidarsi se esposto all'aria e all'acqua. La reazione chimica risultante produce acido solforico e metalli disciolti come ferro, che drenano nei torrenti. L'acqua più acida può dissolvere ulteriormente i metalli pesanti, come piombo, cadmio, e zinco, e a quanto pare può trasportare anche elementi di terre rare.

"Ciò che controlla veramente la mobilità degli elementi delle terre rare è il pH. L'acido lo cola letteralmente dalle rocce, " dice il primo autore Garrett Rue, che ha conseguito un master studiando limnologia con McKnight e un successivo dottorato di ricerca. da CU Boulder.

Il drenaggio delle rocce acide avviene naturalmente in tutti gli Stati Uniti occidentali, con la sua geologia ricca di pirite. Ma le miniere storiche che disturbano grandi quantità di rocce e suolo amplificano drasticamente il processo e causano l'inquinamento delle acque a valle.

All'interno dello spartiacque del fiume Snake, le città colpite dal drenaggio delle miniere acide sono state costrette ad adattarsi alla scarsa qualità dell'acqua. Alcune ex città del boom minerario, come Silverton, importare acqua da fonti lontane. Altri si affidano a costosi impianti di trattamento delle acque. Tutti i pesci nel fiume Snake sono riforniti, poiché l'acqua è troppo ricca di zinco perché qualsiasi specie ittica autoctona possa sopravvivere. Il problema è endemico negli Stati Uniti occidentali, dice Rue:"Più del quaranta per cento delle sorgenti dei principali fiumi occidentali è contaminato da qualche forma di miniera acida o drenaggio di rocce".

Il fiume Snake ha creato un buon laboratorio naturale per indagare su entrambi, poiché la parte dello spartiacque del Peru Creek era pesantemente estratta, mentre l'Upper Snake River non lo era. Ma Rue e McKnight hanno scoperto che entrambe le parti dello spartiacque stanno ora contribuendo con quantità significative di metalli a valle, poiché il cambiamento climatico ha portato estati più lunghe e meno neve negli inverni. Più a lungo, flussi più bassi rendono più facile la lisciviazione dei metalli nello spartiacque, e concentrare i metalli che altrimenti sarebbero diluiti dallo scioglimento della neve.

Gli stessi processi che significano che più metalli pesanti stanno trovando la loro strada nei flussi agiscono anche sugli elementi delle terre rare. I ricercatori hanno trovato elementi di terre rare in tutto il fiume Snake. "Abbiamo documentato un intervallo di concentrazione da uno a centinaia di microgrammi per litro, diversi ordini di grandezza superiori a quelli tipici delle acque superficiali, con le più alte concentrazioni più vicine alle sorgenti e alle aree che ricevono il drenaggio da miniere abbandonate, "dice Rue.

Hanno anche documentato che l'aumento degli elementi delle terre rare nel fiume Snake corrispondeva al riscaldamento delle temperature estive dell'aria, e che gli elementi delle terre rare si stanno accumulando negli insetti che vivono nei corsi d'acqua a concentrazioni paragonabili ad altri metalli come il piombo e il cadmio che si sono dimostrati tossici.

"Stiamo iniziando a capire che una volta che gli elementi delle terre rare entrano nell'acqua, tendono a rimanere lì, " dice Rue. "Non vengono rimossi nemmeno dai processi di trattamento tradizionali, che ha implicazioni per il riutilizzo e ha portato alcune città europee a designare i REE come un contaminante emergente per le forniture di acqua potabile. E considerando che lo Snake River sfocia direttamente nel Dillion Reservoir, che è la più grande fonte di acqua immagazzinata di Denver, questo potrebbe essere un problema per il futuro".

I ricercatori suggeriscono che studiare e investire in tecnologie per recuperare elementi di terre rare dalle acque naturali potrebbe produrre beni preziosi e aiutare ad affrontare i problemi associati alla roccia acida e al drenaggio delle miniere, che sono destinati a peggiorare con i cambiamenti climatici.

"Le terre rare vengono utilizzate per realizzare molti prodotti. Ma la maggior parte della fornitura proviene dalla Cina. Quindi il nostro governo ha cercato fonti, ma allo stesso tempo l'estrazione mineraria ha lasciato un segno indelebile sulle acque dell'Occidente, " dice Rue. "Se possiamo raccogliere alcuni di questi materiali che stanno già entrando nel nostro ambiente, potrebbe valere la pena trattare quell'acqua e recuperare questi materiali allo stesso tempo".

"Questo problema sta peggiorando e dobbiamo affrontarlo, " aggiunge McKnight. "Se possiamo risolvere il problema in modo olistico, possiamo avere una risorsa preziosa e pensare anche all'adattamento climatico».