Cientistas encontram explicação física para deslizamentos de terra e vulcões

Um grupo de pesquisadores descobriu como dois tipos de areia podem se comportar como líquidos, o que permite uma melhor compreensão sobre processos geológicos como os deslizamentos de terra e os vulcões, o que também abre portas para a produção de novos produtos farmacêuticos, segundo um estudo publicado nesta segunda-feira na revista "PNAS".

O fluxo de materiais granulares, como a areia e as partículas catalíticas utilizadas nos reatores químicos, permite uma ampla gama de fenômenos naturais, desde avalanches até vulcões, assim como de processos industriais, desde a produção farmacêutica até a captura de carbono.

Enquanto o movimento e a mistura de matéria granular frequentemente mostram "surpreendentes semelhanças" com os líquidos, como no movimento de dunas de areia, avalanches e areias movediças, a física subjacente aos fluxos granulares não se entende "tão bem" como os fluxos de líquidos, segundo os autores.

Agora, uma descoberta recente de Chris Boyce, professor de Engenharia Química na Universidade de Columbia, em Nova York, explica uma nova teoria de instabilidades gravitacionais em partículas granulares de diferentes densidades que são impulsionadas por um mecanismo de canalização de gás que não se vê nos fluidos.

A equipe de Boyce observou uma inesperada instabilidade similar à de Rayleigh-Taylor (R-T), que se dá quando um fluido de baixa densidade empurra outro de alta densidade.

As instabilidades de R-T, que são produzidas pelas interações de dois fluidos de diferentes densidades que não se misturam, como o óleo e a água, não foram vistas entre dois materiais granulares secos.

Este estudo é o primeiro a demonstrar que as "borbulhas" de areia mais leve se formam e sobem através da areia mais pesada quando os dois tipos de areia estão sujeitos à vibração vertical e o fluxo de gás ascendente.

A equipe descobriu que, da mesma forma que as borbulhas de ar e óleo se elevam na água porque são mais leves e não querem se misturar com a água, as borbulhas de areia leve se elevam através da areia mais pesada.

"Acreditamos que nossa descoberta é transformadora. Encontramos uma analogia granular de uma das últimas instabilidades mecânicas de fluidos", comentou Boyce.

Esta descoberta, segundo os autores, pode explicar as formações geológicas e os processos subjacentes aos depósitos minerais e pode ser usada em tecnologias de processamento de poeira nas indústrias de energia, construção e produtos farmacêuticos.