L’Uranio di Jaduguda: Un’Avventura Sotterranea tra Energia Pulita e Rischi Nascosti

Amici, parliamoci chiaro: l’uranio è un po’ come quel parente un po’ scomodo ma geniale che tutti abbiamo. Da un lato, è la chiave per un’energia nucleare pulita, capace di darci un sacco di benefici economici e sociali. Dall’altro, la sua estrazione e lavorazione lasciano dietro di sé montagne di scarti, i cosiddetti residui di macinazione dell’uranio (UMT), che, se non gestiti a dovere, possono diventare un bel grattacapo per la nostra salute e per l’ambiente. Ecco, oggi voglio portarvi con me in un viaggio, un po’ scientifico un po’ da detective, nel cuore di Jaduguda, in India, per capire come questo elemento così potente si muove nel sottosuolo e che impatto ha sulla qualità dell’acqua che scorre sotto i nostri piedi.

Jaduguda: Dove tutto ha inizio

Immaginatevi Jaduguda: siamo nella regione del Singhbhum, nell’India orientale, un’area nota per i suoi tesori minerari, tra cui, appunto, l’uranio. Qui, dal lontano 1967, la Uranium Corporation of India Limited (UCIL) estrae e processa questo minerale. Il processo, in parole povere, prevede una lisciviazione acida del minerale per tirare fuori l’uranio. Quello che resta sono tonnellate di questi UMT. Questi scarti vengono neutralizzati (portati a un pH superiore a 9.5 con aggiunta di calce, per far precipitare contaminanti radioattivi e chimici) e poi separati: la parte più grossolana torna nelle miniere come riempimento, mentre la fanghiglia fine finisce in bacini appositamente ingegnerizzati, chiamati “tailings pond”, o bacini di decantazione degli sterili.

Ora, anche se gran parte dell’uranio viene estratto, una piccola porzione rimane “attaccata” a questi residui. E qui inizia la nostra storia. Pensate a un ciclo: i residui vengono scaricati nel bacino. Poi arriva la pioggia, che si infiltra attraverso questa massa di scarti, portando con sé l’uranio verso la falda acquifera sottostante. Certo, ci sono dighe, sistemi di drenaggio, e il letto roccioso che dovrebbero fare da barriera, ma il rischio che qualcosa sfugga c’è sempre.

Capire il “nemico”: come si comporta l’uranio?

Mi sono chiesto: ma questo uranio residuo, come si comporta esattamente? È lì tranquillo o ha voglia di farsi un giretto? Per capirlo, abbiamo analizzato a fondo questi UMT. Con una tecnica chiamata estrazione sequenziale (una specie di “interrogatorio chimico” a più fasi), abbiamo scoperto che circa il 50% dell’uranio è saldamente legato a minerali silicati – e questa è una buona notizia, perché significa che è meno propenso a muoversi. Solo un misero 4% circa si trova in una forma “scambiabile”, cioè più facilmente rilasciabile.

Il comportamento dell’uranio, vedete, dipende molto dalle condizioni ambientali, specialmente da quelle redox (ossido-riduttive). In condizioni riducenti (poca presenza di ossigeno), l’uranio (IV) è poco solubile. Ma se l’ambiente si ossida, l’uranio si trasforma in ioni uranile (UO₂²⁺), che sono molto più mobili e possono formare complessi, ad esempio con i carbonati, che ne facilitano ulteriormente il trasporto. Senza carbonati, tende ad attaccarsi a ossidi di ferro, materia organica e argille. Ma se ci sono acidi fulvici e umici, o altri cationi come calcio e magnesio, la sua “voglia di attaccarsi” diminuisce.

Non è solo l’uranio in sé a preoccupare. La sua pericolosità può essere amplificata dalla presenza di altri contaminanti come fluoruri, cloruri, nitrati, solfati e metalli pesanti (zinco, ferro, piombo, manganese). Un bel cocktail, non c’è che dire!

L’esperimento della pioggia: cosa succede quando piove sui residui?

Per simulare cosa accade quando la pioggia interagisce con questi UMT, abbiamo condotto degli esperimenti di lisciviazione in batch. In pratica, abbiamo preso campioni di residui e li abbiamo messi a contatto con acqua piovana raccolta direttamente sul sito, sia durante la stagione pre-monsonica (PMS) che durante quella monsonica (MS). E i risultati sono stati illuminanti! Circa il 3,5% del contenuto totale di uranio nei residui è stato rilasciato in un periodo di 18 ore. Non sembra tanto, ma è una quantità che non va sottovalutata, ed è interessante notare come sia vicina a quella frazione “scambiabile” che avevamo identificato.

Abbiamo notato che la composizione dell’acqua piovana e il tempo di contatto influenzano parecchio questo rilascio. L’acqua piovana pre-monsonica, ad esempio, si è rivelata più “aggressiva”. Questo perché, all’inizio della stagione, la pioggia “lava via” dall’atmosfera più inquinanti (provenienti da industrie, traffico, ecc.), rendendola più acida (pH circa 5.0) e con una maggiore forza ionica rispetto alla pioggia monsonica (pH circa 8.1). Un pH più basso e una maggiore forza ionica aiutano a “strappare” più uranio dalla matrice solida dei residui. Più a lungo i residui restano a contatto con l’acqua, più uranio viene rilasciato, probabilmente a causa di un processo di diffusione dalle superfici interne delle particelle di scarto.

Questo ci dice una cosa fondamentale: un sistema di drenaggio efficiente nel bacino di decantazione è cruciale per evitare che l’acqua piovana ristagni e percoli troppo a lungo, portandosi via l’uranio.

Uno sguardo al sottosuolo: la qualità dell’acqua di falda

Ma la vera domanda è: tutto questo uranio “mobile” riesce a raggiungere le acque sotterranee utilizzate dalla popolazione? Per rispondere, abbiamo meticolosamente analizzato campioni d’acqua prelevati da 12 pozzi di monitoraggio (installati proprio per controllare eventuali fughe dal bacino) e da 22 pozzi tubolari utilizzati dalla comunità, sia a monte che a valle dell’impianto. Questi campionamenti sono stati fatti trimestralmente per un anno, per avere un quadro completo.

Nei pozzi di monitoraggio, abbiamo trovato concentrazioni più elevate di solfati e cloruri come anioni dominanti, e calcio e sodio come cationi principali. Ferro e manganese erano presenti a livelli traccia, con concentrazioni medie rispettivamente di 3.38 mg/L e 0.98 mg/L. L’uranio variava da 1.4 a 85.0 µg/L, con una media di 10.1 µg/L.

E nelle acque sotterranee (GW) dei pozzi tubolari? Qui la situazione è apparsa più rassicurante. Le concentrazioni ioniche riflettevano quelle tipiche della fascia mineralizzata del Singhbhum. I livelli di ferro (media 1.47 mg/L) e manganese (media 0.18 mg/L) erano talvolta superiori ai limiti per l’acqua potabile, ma questo è probabilmente dovuto a fonti geogeniche, cioè alla naturale composizione delle rocce della zona, ricca di questi minerali. Studi precedenti nella regione confermano questa ipotesi. Sebbene diano un sapore metallico sgradevole, non sono considerati un rischio primario per la salute.

E l’uranio? Nelle acque sotterranee dei pozzi tubolari, la sua concentrazione variava da 0.7 a 23.3 µg/L, con una media di 4.7 µg/L. È importante sottolineare che nessun campione di acqua sotterranea ha superato il limite guida dell’OMS di 30 µg/L, né quello dell’AERB (l’ente regolatorio indiano) di 60 µg/L. Questa è una notizia decisamente buona!

Cosa ci insegna questa “avventura” a Jaduguda?

Mettendo insieme tutti i pezzi del puzzle, cosa possiamo concludere?

• La maggior parte dell’uranio nei residui di Jaduguda (quasi il 50%) è legata alla matrice silicatica, quindi è piuttosto stabile e difficilmente mobilizzabile nel breve termine.
• Esiste una piccola frazione (circa il 4%) di uranio più mobile, quella “scambiabile” e solubile in acqua, che merita attenzione per lo stoccaggio a lungo termine.
• La pioggia, specialmente quella acida e ricca di ioni della stagione pre-monsonica, può effettivamente lisciviare uranio dai residui (fino al 3.5% del totale in 18 ore).
• Nonostante oltre cinquant’anni di scarichi nel bacino di decantazione, non abbiamo trovato una correlazione diretta tra i livelli di uranio nei residui e quelli nelle acque sotterranee circostanti utilizzate dalla popolazione.
• Le variazioni nella qualità dell’acqua sotterranea sembrano riflettere principalmente le caratteristiche geogeniche dell’area.

Questo suggerisce che le misure di controllo e contenimento adottate a Jaduguda per la gestione dei residui sono state, finora, efficaci nel limitare la migrazione significativa di contaminanti al di fuori dell’area di confinamento. Tuttavia, la frazione mobile dell’uranio e l’effetto lisciviante della pioggia ci ricordano che non bisogna mai abbassare la guardia. La pianificazione futura per il ripristino ambientale di questi siti dovrà tenere conto di questi meccanismi, magari implementando sistemi di copertura o drenaggio ancora più sofisticati.

Il nostro viaggio a Jaduguda ci mostra come la scienza possa aiutarci a comprendere processi complessi e a gestire i “lati oscuri” di tecnologie altrimenti benefiche. È una sfida continua, ma fondamentale per proteggere il nostro pianeta e la nostra salute.

Fonte: Springer