By Marina Sousa 
Pesquisadores do Instituto de Geociências (IGC) da USP desenvolveram um estudo crucial para aprimorar o monitoramento e a gestão de riscos em pilhas de rejeitos de mineração. A pesquisa avalia o comportamento hidráulico de minérios e pilhas de rejeitos quando submetidos a variações climáticas, infiltração de água e à possibilidade de liquefação, fenômeno que foi um dos fatores nos desastres de Mariana e Brumadinho.
Os colapsos das barragens de Mariana e Brumadinho, em Minas Gerais, resultaram em centenas de mortes e na contaminação de bacias hidrográficas, marcando os maiores desastres da história da mineração brasileira. A gravidade desses acidentes levou a Agência Nacional de Mineração (ANM) a proibir a construção de barragens pelo método a montante e a determinar a descaracterização das estruturas existentes, um processo complexo de desativação que visa eliminar o risco de colapso.
Diante desse cenário, as pilhas de rejeitos filtrados surgem como uma alternativa promissora às barragens convencionais. Nelas, os rejeitos são desidratados e dispostos em camadas compactadas, reduzindo significativamente a quantidade de água armazenada. “Em linhas gerais, tecnologias que reduzem o armazenamento de água e eliminam o reservatório tendem a reduzir o potencial de falhas envolvendo comportamento de fluxo e liquefação, diminuindo a possível área inundada”, explica Fernando Marinho, professor do Departamento de Geologia Ambiental e Aplicada do IGC/USP e especialista em retenção de água em solos e comportamento de rejeitos há 30 anos. Ele acrescenta que “quanto menos água armazenada, melhor, porque reduz a mobilidade em caso de falha”.
Marinho ressalta que, embora as pilhas compactadas não sejam isentas de riscos, elas oferecem vantagens como maior recuperação e reúso de água no processo, facilidade de fechamento e maior controle da configuração final. A técnica exige controle rigoroso de umidade, compactação, estabilidade global, controle de erosão, poeira e gestão de águas superficiais.
O Projeto e a Metodologia
Desde 2022, o professor Marinho lidera o projeto “Avaliação da Retenção de Água em Rejeitos Filtrados por Meio de Colunas Instrumentadas”, uma parceria com a mineradora Vale. Com um investimento aproximado de R$ 4 milhões, o estudo tem como objetivo central entender o comportamento dos rejeitos por meio de colunas instrumentadas. Essas estruturas reproduzem, em escala controlada, os processos hidrológicos relevantes que ocorrem em pilhas de rejeitos filtrados, permitindo uma melhor compreensão da evolução da umidade, drenagem e resposta à infiltração. A pesquisa também possibilita o desenvolvimento de previsões de comportamento através de análises numéricas de fluxo calibradas com dados experimentais.
A iniciativa contribui para a transição em direção a modelos de armazenamento de rejeitos com menor volume de água, reduzindo incertezas hidrogeotécnicas e fornecendo parâmetros e métodos para decisões de engenharia e gestão de riscos.
O Funcionamento das Colunas Instrumentadas
A primeira fase da pesquisa focou na construção de um sistema de colunas de rejeitos filtrados, projetado para reproduzir o comportamento hidráulico de rejeitos compactados ao longo do tempo. A infraestrutura permite a montagem de até três colunas independentes, cada uma com 5 metros de altura, operando em paralelo. Cada coluna é segmentada em módulos, o que possibilita a preparação e compactação controlada do material em etapas, além da instalação de sensores para monitorar umidade, sucção e temperatura em diferentes níveis.
Na base, um sistema de controle de drenagem regula a saída de água, simulando cenários como drenagem livre ou controlada. No topo, outro sistema permite a imposição de evaporação e infiltração, reproduzindo condições climáticas e sequências de eventos como períodos secos seguidos por chuvas. As colunas foram monitoradas por 18 meses, e os dados coletados foram essenciais para a construção de modelos matemáticos que preveem o comportamento de pilhas de rejeitos de ferro filtrados sob variações climáticas, infiltração de água e potenciais problemas de liquefação. Atualmente, parte do estudo é desenvolvida pela Vale, utilizando um número maior de colunas e sensores para o monitoramento.
Além dos Rejeitos: Minério de Ferro e Logística
Após a consolidação da base experimental e de modelagem, a pesquisa avançou para uma segunda etapa, expandindo as investigações para a dinâmica da água dentro das pilhas de rejeitos e o uso de polímeros superabsorventes para a captura de água em minério de ferro. Um aspecto particularmente promissor é a retenção de água no minério de ferro e seu comportamento hidráulico e mecânico em etapas críticas da cadeia logística, como empilhamento, armazenamento em pátios, operações de carregamento e transporte marítimo.
A doutoranda Talita Menegaz, que atualmente realiza um estágio de pesquisa na Universidade de Hong Kong, está à frente dessa parte do estudo. O objetivo é fortalecer a robustez dos parâmetros hidráulicos e mecânicos para transformar os resultados em critérios práticos para aceitação, manuseio, armazenamento e embarque de minério de ferro, com controle eficaz da umidade e mitigação de riscos durante o transporte marítimo. “Esses estudos têm potencial para reduzir custos logísticos da mineração brasileira, acelerar operações de carregamento e descarregamento em portos e aumentar as exportações de minério de ferro, tornando a cadeia logística do produto mais eficiente e competitiva”, afirma Menegaz.
Reconhecimento e Impacto
A relevância da pesquisa desenvolvida pelo grupo de Fernando Marinho foi reconhecida na primeira edição do “Prêmio de Inovação Geotécnica na Mineração Prof. Carlos de Sousa Pinto”, concedido pela Diretoria de Geotecnia da Vale. O pesquisador Yuri Gouvêa Corrêa, que trabalhou no projeto durante seu mestrado na USP e hoje é pesquisador na Vale, conquistou o terceiro lugar na classificação geral. A doutoranda Talita Menegaz recebeu reconhecimento na categoria especial “Impacto Prático para a Mineração”.
“Esse prêmio representa um reconhecimento institucional com relevância tanto para a USP quanto para a geotecnia de mineração brasileira, pois destaca e valoriza a formação de profissionais, incentiva a pesquisa aplicada, gera soluções com impacto prático para a mineração e consolida métodos que balizam as melhores práticas”, destaca Marinho. Ele complementa que o prêmio é um “reconhecimento externo da relevância prática das linhas de pesquisa desenvolvidas, além de consolidar a cooperação entre universidades e empresas como mecanismo efetivo de geração de conhecimento, formação de alunos e fortalecimento de grupos de pesquisa com presença nacional e capacidade de transferência tecnológica”.
A premiação, que ocorreu em 10 de dezembro de 2025 em Carajás (Pará), destacou a excelência técnica e acadêmica em geotecnia, com 94 trabalhos submetidos e avaliados por um comitê de especialistas da Vale e universidades estrangeiras.
Fonte: jornal.usp.br