Brumadinho: O uso da geofísica para fins humanitários

No dia 25 de janeiro deste ano, a barragem de minério de ferro da Vale rompeu no município de Brumadinho, MG. O resultado foi o avanço de um fluxo de rejeitos de mineração sobre os funcionários da empresa e a área administrativa da Vale, os rejeitos de mineração formaram uma lama densa e escura contendo ferro.

Nas mídias, foi comentado sobre o uso da geofísica para se evitar desastres como esse. O monitoramento constante para identificar zonas de fraqueza e áreas de instabilidade permitiria que fossem tomadas medidas de recuperação das barragens. No entanto, são raros os casos em que a geofísica foi utilizada para o auxílio em buscas após os desastres.

Foi exatamente isso que levou o Professor Jorge Porsani do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP) a Brumadinho no dia 11 de fevereiro.

2Professor Jorge Porsani em sua sala no IAG-USP. Foto: IAG Júnior.

Uma semana após o desastre, o Corpo de Bombeiros de Minas Gerais entrou em contato com o IAG em busca da possibilidade de auxílio com o uso da geofísica. Isso de imediato intrigou os professores, já que não se sabia se o uso de algum método geofísico seria de fato efetivo.

A geofísica, o GPR e suas limitações

A geofísica é uma ciência que utiliza os métodos físicos na busca de informações abaixo da superfície, ou seja, através de equipamentos é feita a medição de certas propriedades físicas na superfície do terreno, gerando informações que permitem identificar as diferenças dessas propriedades. Logo, indicam se há materiais distintos em uma determinada profundidade. Assim, é possível localizar um corpo, um carro ou minério, por exemplo.

Muitos métodos são não-invasivos, não sendo necessário realizar perfurações ou escavações na região, facilitando a aquisição dos dados. No entanto possui suas desvantagens. Como a medição é realizada na superfície, há um limite em que é possível adquirir esses dados, então é possível detectar objetos ou materiais até certas profundidades dependendo do método.

Essa era a maior preocupação dos professores do IAG, até que ponto os métodos geofísicos seriam de fato úteis considerando a situação de Brumadinho.

Um dos métodos indicados seria o GPR (Ground Penetrating Radar) ou Radar de Penetração no Solo. É um equipamento em que uma antena gera ondas eletromagnéticas em altas frequências em direção ao solo, essas ondas são refletidas e difratadas nas diferentes camadas, e a outra antena recebe essas ondas refletidas, com isso é possível obter um perfil (imagem) de alta resolução do subsolo.

Scantech-Graph-and-illustrationRepresentação gráfica do funcionamento de um GPR, à esquerda um esquema da propagação das ondas eletromagnéticas que o GPR emite e à direita as anomalias resultantes. Fonte: Scantech.

Para cada frequência utilizada há uma relação entre profundidade e resolução, ou seja, quanto maior a frequência, maior a resolução da imagem, no entanto só é possível alcançar pouca profundidade. Essa problemática também está relacionada com o tipo de material do solo, quanto mais argiloso e úmido, pior a penetração do sinal.

O GPR e os primeiros testes

“Faz mais de 20 anos que a gente usa a geofísica para fins de arqueologia, é o GPR, o método de mais alta resolução, que poderia orientar as escavações” comenta o Professor Porsani. Porém, em termo teóricos, o GPR funciona muito bem em terrenos secos, o que, segundo as mídias, não ocorria em Brumadinho, por causa da lama. “GPR lá, provavelmente não vai funcionar, cerca de 99% de chance de não funcionar, mas tem 1% que pode funcionar”.

Foi esse 1% que motivou a equipe do professor Porsani a ir a Brumadinho. Por mais que a teoria afirmasse que as possibilidades eram mínimas, a certeza só poderia ser de fato confirmada em campo. Além disso, o fator humanitário pesou muito. “Vamos lá para ver o que a gente pode fazer”, nas palavras de Porsani, eles estavam precisando de orientação, qualquer que fosse e era inadmissível para o professor deixar de tentar.

DSC04274-editada.jpgEquipe do professor Porsani com um GPR de 200 Hz em Brumadinho. Foto: Jorge Porsani.

“Em uma semana, nós costuramos toda a logística e fomos para a área, dentro desse espírito de colaboração para fins humanitários”, continua o professor, explicou que o GPR possui diversas antenas que podem ser utilizadas, mas para um caso de viagem não é possível levar todas, já que algumas são bem grandes. Por isso, foram levadas as antenas de 200 e 270 MHz, que apresentariam um sinal mais estável.

A primeira atividade a ser realizada era testar se o GPR funcionaria no solo lamoso e com rejeitos de minério de ferro. Para esse teste, foi enterrado um cano metálico em uma profundidade conhecida e foi feito um perfil passando por esse cano, o sinal resultante foi característico do cano metálico. Portanto, o GPR funcionava em Brumadinho.

A região afetada tinha em torno de 270 hectares de lama, equivalente a 270 campos de futebol, totalizando 12 milhões de metros cúbicos de lama. Por causa da grande extensão do desastre foi necessário fazer uma análise prévia para identificar as áreas de atuação.

Como a equipe andaria pelo terreno, só seria possível realizar as medições nas áreas em que a lama estivesse seca. Foram escolhidas duas regiões para auxiliar as investigações, onde foram realizado diversos perfis de GPR.

DSC04278-editadaA equipe adquirindo os dados com GPR. Foto: Jorge Porsani.

As respostas obtidas

A equipe do professor Porsani permaneceu em Brumadinho por uma semana e a primeira resposta que obtiveram foi o porquê do GPR funcionar na região enquanto as expectativas eram que não fosse possível obter resultados.

O rejeito de minério de ferro é um material particulado fino, um pó, e no processo de mistura entre a argila e o minério de ferro foi gerado um solo friável (quando o material não é estável e pode se reduzir a pó) e  poroso. Nesses poros, após a água ter secado, havia ar. O sinal do GPR tem bons resultados em solos porosos como no caso de areias.

“Os resultados provaram que o GPR foi capaz de penetrar sob condições de lama misturada ao minério de ferro friável, contrariando as baixas expectativas de sucesso do GPR”, comenta o professor, afirmando que foi gratificante alcançar essas respostas.

Foi possível obter resultados até uma profundidade de 4 metros. Nos locais onde foram identificadas anomalias, foi possível escavar para determinar o que estava gerando esse sinal anômalo. Um dos alvos identificados foi um acúmulo de minério de ferro.

O estudo foi fundamental para otimizar o trabalho do Corpo de Bombeiros, já que nas áreas estudadas, onde foram realizados os perfis, não foram localizados automóveis ou corpos, permitindo que eles pudesse se dedicar a outras regiões.

“Foi possível redirecionar as equipes de resgates e otimizar o processo de buscas. Esses resultados podem servir como uma motivação adicional para o uso da geofísica em futuros trabalhos humanitários” afirma o professor Porsani ao finalizar a entrevista.

Os resultados desta ação humanitária liderada pelo Prof. Jorge Porsani do IAG/USP foram convertidos num artigo científico que está disponível no link abaixo:

https://doi.org/10.3390/rs11070860

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