As árvores de eucalipto podem translocar Ouro (símbolo químico Au) de depósitos minerais e apoiar o uso de amostragem de vegetação (biogeoquímica) na exploração mineral, particularmente onde predominam sedimentos espessos.
Os exploradores minerais precisam encontrar novos depósitos de minério. As novas descobertas de Au diminuíram 45% nos últimos 10 anos. São necessárias novas técnicas de exploração para encontrar os depósitos mais difíceis escondidos sob os sedimentos. Além disso, estas novas técnicas precisam de ser sustentadas por uma melhor compreensão dos mecanismos de mobilização de metais que são atualmente pouco compreendidos.
A biogeoquímica para exploração mineral é uma técnica relativamente nova, mas tem sido difícil definir os limites de quando e onde ela pode ou não ser eficaz. Um dos principais problemas técnicos enfrentados pela investigação envolvendo amostras naturais é que as concentrações de Au na vegetação são normalmente muito baixas (<1–2 ppb).
O estudo foi realizado na Austrália, mais precisamente na região conhecida como Freddo Gold Prospect e Barns Gold Prospect, onde foi considerado um local ideal para investigar mecanismos potenciais para o transporte químico de Au.
Replicação laboratória de condição natural
Mudas nativas de eucalipto e acácia australianas foram cultivadas experimentalmente em condições de estufa em vasos de areia dosados com Au para investigar a localização e a natureza das nanopartículas. Coletou-se amostras de dois locais de campo (Freddo e Barns), onde conduziu experimentos em estufas e procedimentos analíticos complexos para investigar a natureza da variabilidade do Au e mecanismos ligados a bióticos-abióticos para mobilização e precipitação de Au.
Uma árvore de eucalipto investigada sobre o depósito de Au profundamente enterrado em Freddo tem partículas de Au formando-se em sua folhagem com características semelhantes àquelas cultivadas em nossos experimentos de laboratório, enquanto as folhas em Barns demonstram a liberação de exsudatos contendo Au. Coletivamente, esses resultados são importantes para os exploradores minerais considerarem, à medida que acessam terrenos mais difíceis com sedimentos mais profundos e avaliam anomalias geoquímicas superficiais mais sutis.
Amostras de grandes árvores de eucalipto (> 10 m de altura) em Freddo foram consideradas altamente anômalas em Au exclusivamente e diretamente sobre o depósito enterrado. As concentrações máximas de Au em folhas secas, galhos, cascas, serapilheira e solo foram 80, 44, 4, 12 e 41 ppb, respectivamente, com concentrações de fundo de 0,1 ppb para material vegetal, 1 ppb para serapilheira e 6 ppb para solo. Assim, algumas partes das árvores (folhas e galhos) eram mais ricas em Au do que outras (cascas). Amostras de tronco de árvore (cerne e alburno) continham entre 0,1 e 0,7 ppb Au. Devido à sua grande massa, o tronco da árvore representa um importante órgão de armazenamento de Au.
Para investigar a possível presença de partículas de ouro (Au) nas folhas de Eucalyptus, conduziu-se um procedimento experimental em três etapas. Inicialmente, fora coletado dez amostras de folhagem, incluindo folhas e galhos, de duas árvores localizadas nas proximidades de um depósito de resíduos (RD50) e de outra árvore situada a uma distância de 200 metros do depósito (RD68). As folhas (subamostras de 100 gramas) de cada uma das dez amostras coletadas perto do depósito foram analisadas, revelando teores de Au altamente variáveis, variando de 1 a 68 ppb em RD50 e de 1 a 16 ppb na amostra de fundo, RD68 (consulte a Figura 3 para a localização). Os detalhes dessas análises podem ser encontrados na Figura Suplementar S1 e na Tabela Suplementar S2.
Em uma segunda etapa, observou novamente concentrações variáveis de Au (variando de 5 a 359 ppb, com uma média de 46 ppb e um desvio padrão de 64 ppb) ao selecionar aleatoriamente 20 folhas individuais da amostra global RD56. Essas folhas foram divididas em três partes (totalizando 60 subamostras) e analisadas separadamente.
Na terceira etapa, selecionou-se aleatoriamente mais 20 folhas da amostra global RD56 e perfuramos sessenta discos foliares (com diâmetro de 6 mm) a partir delas. Esses discos foram analisados usando a Microssonda de Fluorescência de Raios X síncrotron (XFM) equipada com um detector Maia 14, a fim de maximizar a probabilidade de detecção de partículas de Au e mapear a distribuição de outros elementos. O mapeamento de alta resolução (1 μm) desses discos revelou várias partículas de Au com até 8 μm de comprimento, sugerindo que o Au tinha precipitado naturalmente dentro das folhas. É importante observar que esta é a primeira vez, até onde sabemos, que partículas de Au que ocorrem naturalmente (não produzidas em laboratório) foram visualizadas dentro das células do tecido biológico. Algumas dessas partículas de Au estavam associadas a cristais de oxalato de cálcio. Além disso, foi registrado a presença de partículas de ouro fotografadas na superfície das cascas das árvores, mas acredita-se que tenham origem eólica.
Análises das amostras
Amostras retiradas de um perfil de solo próximo a Freddo exemplificam a forte relação entre Au e calcrete comumente encontrada no sul da Austrália. As concentrações de ouro no perfil do solo têm um máximo de 177 ppb e correspondem a uma concentração de 7,1% de Ca (como calcita). A forte associação entre Ca e Au no perfil indica que a físico-química destes elementos é controlada por um mecanismo semelhante; onde o Ca ocorre como gesso, a relação Au – Ca é mais fraca.
Amostras de exsudato coletadas da vegetação sobre o depósito de Barns tinham 20 vezes mais Au (máximo de 0,004 μg) do que as amostras de fundo a 800 m de distância (0,0002 μg). Isso indica que as árvores de eucalipto , além de compartimentarem Au em cristais de oxalato de Ca (como encontrado nas amostras de Freddo), expelem Au solúvel através de suas folhas. À medida que os exsudados evaporam da superfície da folha, precipitam-se sais de Au que, em circunstâncias normais, seriam desalojados pelo vento ou dissolvidos pela chuva e transferidos para o solo.
Em um experimento de laboratório relacionado separado, mudas de eucalipto e acácia foram cultivadas experimentalmente em condições de estufa em vasos de areia e dosadas com 1.000 ppm de Au. As análises das folhas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) (equipada com um espectrômetro de energia dispersiva (EDS)) mostraram que elas continham partículas de Au com alguns cristais de oxalato de Ca parcialmente revestidos de maneira semelhante às observações nas amostras naturais.
Comportamento do ouro na planta
A demonstração da absorção de ouro (Au) nas folhas das árvores de eucalipto em Freddo e Barns é um resultado de grande importância para a compreensão da mobilização do Au. As partículas de Au de maior tamanho que ocorrem naturalmente apresentam uma forma irregular semelhante ao Au produzido experimentalmente, e a associação do Au com cristais de oxalato de cálcio se mostrou semelhante nas amostras naturais e nas produzidas em laboratório.
Veja: Pesquisa estuda folha que substitui mercúrio na extração de ouro (florestalbrasil.com)
O oxalato de cálcio é, em sua maioria, responsável pela regulação do cálcio nas plantas, mas também desempenha um papel na compartimentalização de metais tóxicos. O ouro, provavelmente tóxico para as plantas, é transportado para as extremidades das árvores, como as folhas, ou para zonas específicas dentro das células para evitar reações bioquímicas prejudiciais. Além disso, a toxicidade do ouro não se limita apenas às plantas, já que recentemente foi descrito um mecanismo bioquímico de precipitação extracelular de Au por uma bactéria.
Mobilização do ouro no Eucalipto
Com base nas descobertas em campo e em laboratório, foi proposto um modelo preliminar para a mobilização e precipitação do Au neste sistema que envolve elementos bióticos e abióticos. Acrita-se que fatores climáticos e biológicos desempenham um papel crucial no transporte do Au da grande profundidade para a superfície.
A conexão entre processos geoquímicos abióticos e bióticos na superfície da Terra está se tornando cada vez mais evidente. Os dados combinados indicam a presença de uma quantidade significativa, embora irregularmente distribuída, de Au dentro das árvores, vindo de até 35 metros de profundidade. Esse Au é liberado e acumulado no solo após a queda das folhas e quando as árvores morrem. O calcrete, um componente comum do solo no sul da Austrália, serve como testemunho inorgânico dessa atividade biológica. O fenômeno do acúmulo de Au no calcrete foi documentado extensivamente na Austrália. Amostras de solo retiradas nas proximidades de Freddo demonstram a forte correlação entre Au e calcrete nas florestas de eucaliptos, como ocorre em outras regiões.
Os achados apoiam um modelo preliminar que envolve processos climáticos na mobilização e precipitação do Au na interface entre o biota (vegetação), o solo e os depósitos subterrâneos. O Au é absorvido pelas árvores com raízes profundas e transportado para as partes aéreas durante os períodos de alta demanda de água. Em seguida, o Au é transportado nas seivas das árvores em concentrações não tóxicas, reduzido para a forma metálica (Au 0) e precipitado dentro das células das árvores, com as concentrações mais elevadas encontradas nas folhas devido às flutuações na pressão hidrostática. O ouro é liberado das árvores por meio da queda das folhas, exsudação foliar, queda da casca, perda de galhos/galhos e morte das árvores, sendo transferido para o solo. No solo, o Au pode ser dissolvido e adsorvido pelas raízes de plantas e árvores, contribuindo para a formação de anomalias sutis de Au. Por fim, o Au é transportado lateral e verticalmente no solo, incluindo o calcrete, por meio de processos de erosão física e dispersão química.
Consideramos mecanismos alternativos de transporte de Au em profundidade, mas descartamos a maioria deles devido à falta de evidências convincentes em nossos ambientes de estudo. O modelo mais plausível envolve o transporte hidráulico pelas árvores com raízes profundas, que não apenas explica a absorção de Au pelas árvores, mas também a presença de Au no calcrete abaixo delas.
Apesar dos desafios associados à análise de concentrações extremamente baixas de Au e às variações nos dados em comparação com as amostras tradicionais de solo, as descobertas ressaltam a importância da relação entre elementos bióticos e abióticos na superfície da Terra. Isso pode ser crucial na exploração de novos depósitos de Au no futuro, especialmente em locais onde as árvores têm a capacidade de penetrar profundamente no solo.
