Análise químico-mineralógica de sedimentos do entorno da Fábrica de Manteiga e Queijo das Fazendas Nacionaes do Piauhy, Brasil

RESEARCH ARTICLE © ARQUEOLOGÍA IBEROAMERICANA 56 (2025): 228-237. ISSN 1989-4104. <https://www.laiesken.net/arqueologia/>. ANÁLISE QUÍMICO-MINERALÓGICA DE SEDIMENTOS DO ENTORNO DA FÁBRICA DE MANTEIGA E QUEIJO DAS FAZENDAS NACIONAES DO PIAUHY, BRASIL Chemical-Mineralogical Analysis of Sediments Surrounding the Butter and Cheese Factory of the Piauí National Farms, Brazil Luis Carlos Duarte Cavalcante, Catharina Câmara Moura, Sônia Maria Campelo Magalhães Laboratório de Arqueometria e Arte Rupestre, Universidade Federal do Piauí (UFPI), Teresina, Piauí, Brasil (* [email protected]) Received: November 10, 2025. Accepted: December 15, 2025. Published: December 23, 2025. Edited & Published by Pascual Izquierdo [P. I. Egea]. Arqueol. Iberoam. Open Access Journal. Creative Commons License (CC BY 4.0). https://n2t.net/ark:49934/402. https://purl.org/aia/5625. Figura 1: Vistas panorâmicas da Fábrica de Manteiga e Queijo das Fazendas Nacionaes do Piauhy em diferentes momentos: a) fotografia sem data (presumidamente após a inauguração, nos primeiros anos de funcionamento); b) fotografia sem data (presumidamente das primeiras décadas de operação, mas com pintura diferente da fotografia mostrada em a); c) fotografia do início da década de 1930 (Piauhy 1935) mostra a fábrica em pleno funcionamento; d) fotografia de 2021 mostra o edifício após mais de 120 anos da inauguração. – 229 – ARQUEOL. IBEROAM. 56 (2025) • ISSN 1989-4104 RESUMO . Este trabalho apresenta a análise arqueométrica de sedimentos do entorno da Fábrica de Manteiga e Queijo das Fazendas Nacionaes do Piauhy, localizada no centro da cidade de Campinas do Piauí, a mais antiga fábrica de laticínios da região Nordeste e a segunda mais antiga do Brasil. Quatro amostras foram investigadas por fluorescência de raios X por dispersão de energia (EDXRF), pH, difratometria de raios X (DRX) e espectroscopia Mössbauer do 57Fe. Os dados experimentalmente obtidos apontaram uma drástica alteração na acidez do meio, além de elevados teores de cálcio e ferro, diretamente relacionados com as antigas atividades desenvolvidas na indústria de laticínios. O pH varia de 7,3(1) a 7,5(2), enquanto os teores de cálcio estão entre 21(1) e 43(2) massa% e os de ferro entre 21,2(9) e 32(2) massa%. Os perfis difratométricos e os dados Mössbauer indicam que as espécies ferruginosas apresentam defeitos estruturais, com baixa cristalinidade e sem ordenamento magnético em temperatura ambiente. A fração magnética separada manualmente mostrou a ocorrência de magnetita e maghemita, além de dois dupletos atribuíveis a Fe3+. PALAVRAS-CHAVE . Sedimentos, indicadores químicos, Fábrica de Manteiga e Queijo, arqueometria, patrimônio industrial, Piauí, Brasil. ABSTRACT . This study presents the archaeometric analysis of sediments surrounding the Butter and Cheese Factory of the Piauí National Farms, located in the center of the city of Campinas do Piauí. It is the oldest dairy factory in the Northeast region and the second oldest in Brazil. Four samples were investigated by energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF), pH, X-ray diffraction (XRD), and 57Fe Mössbauer spectroscopy. The experimentally obtained data indicated a drastic alteration in the acidity of the medium, in addition to high levels of calcium and iron, directly related to the old activities carried out in the dairy industry. The pH ranges from 7.3(1) to 7.5(2), while calcium levels are between 21(1) and 43(2) mass% and iron levels are between 21.2(9) and 32(2) mass%. Diffractometric profiles and Mössbauer data indicate that ferruginous species have structural defects, with low crystallinity and no magnetic ordering at room temperature. The manually separated magnetic fraction showed the occurrence of magnetite and maghemite, as well as two doublets attributable to Fe3+. KEYWORDS . Sediments, chemical indicators, Butter and Cheese Factory, archaeometry, industrial heritage, Piauí, Brazil. INTRODUÇÃO A Fábrica de Manteiga e Queijo (Figura 1) corresponde a um ousado empreendimento industrial de fins do século XIX, encabeçado pelo engenheiro piauiense Antonio José de Sampaio, na distante localidade Campos (atual cidade de Campinas do Piauí), situada na área da Fazenda Castello, uma das propriedades que compunham as denominadas Fazendas Nacionaes do Piauhy, arrendadas pelo referido engenheiro, herdeiro dos Castello Branco da Fazenda Ininga, localizada na Freguesia de Nossa Senhora do Livramento, atual município de José de Freitas, Piauí (Almeida et al. 2022). Inaugurada em 9 de abril de 1897, a citada fábrica colocou o Piauí na vanguarda da produção de laticínios no país, sendo o primeiro empreendimento dessa natureza na região Nordeste e o segundo em território brasileiro. Para a efetiva operação, a Fábrica de Manteiga e Queijo exigiu a contratação ou utilização de mão de obra especializada, fazendo com que outras edificações fossem construídas nos arredores do empreendimento, destinadas aos funcionários e auxiliares, além dos diretores e administradores (Almeida et al. 2022). “A Fábrica de Manteiga e Queijo era equipada com o que havia de mais moderno na época, em termos de maquinário europeu, para a fabricação dos derivados do leite. Compreendia 26 compartimentos destinados a abrigar uma funilaria, uma serraria, a caldeira e o motor, uma fábrica de gelo (instalada em um compartimento conhecido pela população como ‘quarto escuro’), além dos setores destinados à recepção do leite e produção dos derivados e a parte administrativa [...]” (Almeida et al. 2022). Almeida et al. (2022) relatam que, infelizmente, o ousado empreendimento não sobreviveu às secas recorrentes naquela porção do Piauí, inerentes ao clima semiárido da região, tendo encerrado definitivamente as atividades fabris em 1947 (Claudino 2007). Segundo aqueles autores, deve-se reconhecer que para tal fato, também contribuíram as disputas políticas locais. Deve-se enfatizar que a referida fábrica é um patrimônio piauiense de grande importância histórica e – 230 – ARQUEOL. IBEROAM. 56 (2025) • ISSN 1989-4104 cultural, tendo sido, inclusive, o ponto central no entorno do qual a própria cidade de Campinas do Piauí surgiu e floresceu, fazendo parte, portanto, da memória coletiva e afetiva dos moradores locais (Costa 2010; Almeida et al. 2022). A articulação entre patrimônio material e memória coletiva é um ponto relevante abordado por Almeida (2022), para quem o uso do edifício para finalidades diversas (escola, igreja, espaço de lazer, etc.), mesmo após a sua desativação como fábrica em 1947, ajudou a mantê-lo vivo na memória coletiva, como parte da identidade do povo campinense. Essa relação entre comunidade e patrimônio é reforçada pelo fato da população local participar ativamente da preservação da memória da fábrica, lutando por sua restauração e ressignificação. Isso fortalece o entendimento da edificação como um elo entre o material e o imaterial, entre as marcas físicas no solo e os significados simbólicos atribuídos pelos moradores. Essa perspectiva é fundamental para a análise químico-mineralógica de sedimentos, pois sugere que os depósitos encontrados no entorno da fábrica não representam apenas resíduos de atividade industrial, mas também registros de múltiplas práticas sociais, reforçando a importância da análise integrada entre vestígios materiais, registros sedimentares e memórias sociais. A busca por vestígios materiais protegidos em subsuperfície foi feita em duas breves campanhas de escavação realizadas em novembro de 2019 e em agosto de 2021, nas quais uma trincheira de 3 × 1 m e duas sondagens de 1 m × 56 cm e 86 × 44 cm, respectivamente, foram abertas (Magalhães & Cavalcante 2023). Neste trabalho experimental de pesquisa, o objetivo primordial foi realizar a análise químico-mineralógica de sedimentos coletados na referida escavação do entorno da Fábrica de Manteiga e Queijo do Dr. Sampaio, visando prospectar indicadores químicos que auxiliem no entendimento das alterações que as atividades industriais possam ter promovido nos citados sedimentos. Breves considerações sobre a análise arqueométrica de sedimentos A análise química de solos-sedimentos em contextos arqueológicos tem se consolidado como uma estratégia essencial para compreender processos de formação de sítios, práticas culturais e a interação entre sociedades pretéritas e o ambiente que as cercava (Kern 2009; Woods 2009). No que diz respeito a isso, a geoarqueologia é usada como uma ferramenta essencial para a compreensão dos eventos deposicionais e pós-deposicionais que moldam os sítios arqueológicos. Nessa perspectiva, Kern (2009) enfatiza a importância da análise de solos e sedimentos, destacando que métodos geoquímicos aplicados a elementos como o cálcio (Ca), o magnésio (Mg), o zinco (Zn), o manganês (Mn), o fósforo (P) e o carbono (C) são cruciais para o conhecimento e a interpretação de padrões de ocupação humana em diversos tipos de ambiente, a exemplo da denominada Terra Preta Arqueológica. A autora citada estabelece uma distinção conceitual precisa entre solo e sedimento, embora reconheça que na arqueologia ambos os termos podem ser utilizados de forma indistinta. Para Kern, dados físicos, químicos e biológicos devem ser integrados à interpretação arqueológica, pois aglomerados de resultados de análises laboratoriais carecem de valor se não forem contextualizados e articulados com as hipóteses de pesquisa. Dessa forma, o trabalho da citada pesquisadora aponta um ponto de partida metodológico e conceitual que fundamenta investigações interdisciplinares, permitindo compreender como resíduos e transformações ambientais registrados nos sedimentos refletem a interação entre atividades humanas e processos naturais. Essa abordagem dialoga diretamente com a pesquisa de Woods (2009), para quem a ocupação antrópica deixa registros químicos e sedimentares de longa duração no ambiente. A análise dos solos-sedimentos desses locais consegue mostrar que as atividades humanas de fato alteram de forma permanente as características químicas do ambiente, a depender do tipo da atividade desenvolvida. É com essa perspectiva que indicadores químicos específicos podem ser correlacionados com determinadas atividades. Essa abordagem é altamente recomendável ao estudo dos sedimentos do entorno da Fábrica de Manteiga e Queijo aqui abordada, uma vez que processos industriais e domésticos também imprimem marcas duradouras no registro sedimentar. A relação é evidente, pois assim como a Terra Preta Arqueológica resulta da deposição e transformação de resíduos orgânicos ao longo do tempo, os sedimentos coletados no entorno da fábrica podem carregar registros químicos de práticas produtivas e sociais. Essa comparação entre contextos arqueológicos distintos permite compreender que os solos-sedimentos atuam como arquivos da história humana, sendo capazes de conter informações sobre os tipos de atividades desenvolvidas, – 231 – ARQUEOL. IBEROAM. 56 (2025) • ISSN 1989-4104 entre outras informações valiosas. A forma de acessar os indicadores químicos exige o uso de técnicas analíticas das ciências naturais, mais comumente da química, da física e da biologia, na investigação dos mais diversos tipos de materiais arqueológicos, em um campo do conhecimento denominado arqueometria (Tite 2004; Pollard et al. 2007; Cavalcante 2015). PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL As amostras de sedimentos (Tabela 1) investigadas neste trabalho foram coletadas em uma trincheira de 3 × 1 m (Figura 2) escavada em novembro de 2019 e em agosto de 2021 na lateral da Fábrica de Manteiga e Queijo, situada no centro da cidade de Campinas do Piauí. No laboratório, as amostras foram postas para secar ao ar ambiente, visando evitar a proliferação de microrganismos e alteração de propriedades, sendo posteriormente submetidas a peneiramento nas malhas de 600 e 75 µm (peneiras Solotest), visando a eliminação de sujidades e de materiais mais grosseiros, além da uniformização de tamanho médio dos grãos para a análise arqueométrica. Após o peneiramento na malha de 600 µm, uma fração de 10,00 g (balança Marte A5002) de cada amostra foi reservada para a análise de pH e o restante foi submetido ao peneiramento em malha de 75 µm, para a obtenção da fração mais fina usada no ensaio de caráter magnético e na determinação de composição química e análise mineralógica. Para a realização das medidas de pH, os 10,00 g de cada amostra de sedimentos foram transferidos para Erlenmeyers de 125 mL, aos quais foram acrescentados 25,00 mL de solução de CaCl2.2H2O 0,0100 mol L–1 (Dinâmica®). A mistura assim obtida foi submetida a 40 minutos de rotação a 130 rpm (em mesa agitadora SOLAB SL-180/D), com repouso posterior por 1 h. O pH da solução de CaCl2.2H2O 0,0100 mol L–1 foi mantido entre 5 e 6,5, conforme recomendado por Raij et al. (1987). Tabela 1. Amostras de sedimentos coletadas na trincheira 1, aberta na lateral da Fábrica de Manteiga e Queijo, em Campinas do Piauí. Para a determinação do potencial hidrogeniônico, utilizou-se um pHmetro MS Tecnopon mPA210 (resolução de 0,01, exatidão de ± 0,01 e incerteza ± 0,01), previamente calibrado com tampões 7,00 ± 0,02 e 4,00 ± 0,02. Após a calibração, as medidas experimentais foram realizadas com três sondagens de cada amostra em intervalos de aproximadamente 2 h entre as aferições. Um pequeno ímã permanente de mão foi usado para investigar o caráter magnético das amostras e para realizar a separação da fração magnética a partir da porção com tamanho de grãos < 75 µm. A composição química elementar das amostras foi determinada usando um espectrômetro de fluorescência de raios X portátil Thermo Fisher Scientific Niton XL3t Ultra, equipado com tubo de raios X com um ânodo de prata e um detector de deriva de silício (SDD). O equipamento opera com uma voltagem máxima de 50 kV, corrente de 200 µA e 2 W de potência, usando uma câmera CCD acoplada, que permite visualizar o ponto no qual é realizada a medida experimental. As sondagens foram realizadas em atmosfera ambiente, usando um colimador de 3 mm e 120 s de tempo de residência do feixe, com as medidas feitas em triplicata. As fases cristalinas foram analisadas utilizando-se um difratômetro BrukerAXS D8 Advance, usando radiação CuKa (l = 1,5418 Å), operando a 40 kV/40 mA e equipado com um detector linear LynxEye e um goniômetro q/q, configurado na geometria Bragg-Brentano. O padrão de difração foi coletado de 5 a 60° (em 2q) no modo step-scan, com passo de 0,01° e tempo de 1,0 segundo por passo. A identificação das fases minerais foi efetuada comparativamente em relação a fichas cristalográficas JCPDS (JCPDS 1980). As espécies ferruginosas foram investigadas usando um espectrômetro Mössbauer do 57Fe em geometria de retroespalhamento de raios g (Klingelhöfer et al. 2002; Lage et al. 2016; Cavalcante et al. 2017), operando com aceleração constante de uma fonte de 57Co em matriz – 232 – ARQUEOL. IBEROAM. 56 (2025) • ISSN 1989-4104 de Rh e ~4 mCi de atividade. As medidas experimentais foram realizadas em temperatura ambiente, ~298 K. Os deslocamentos isoméricos foram corrigidos em relação a uma folha de aFe em temperatura ambiente, padrão também usado para a calibração da escala de velocidade Doppler. Os dados coletados foram ajustados numericamente por um algoritmo pelo método dos mínimos quadrados, usando o programa de computador WinNormos for Igor™ versão 6.1. RESULTADOS E DISCUSSÃO A Tabela 2 mostra os resultados da determinação de pH dos sedimentos coletados nos arredores da Fábrica de Manteiga e Queijo do Dr. Sampaio. De modo geral, observa-se um ligeiro aumento do pH com o aumento da profundidade de coleta das amostras, destacando-se o fato de que todas elas exibem caráter básico, com valores variando de 7,3 ± 0,1 a 7,5 ± 0,2. Figura 2. Diferentes momentos da escavação da trincheira 1, aberta na lateral da Fábrica de Manteiga e Queijo, em Campinas do Piauí. Tomando-se, para efeito comparativo, o levantamento exploratório-reconhecimento de solos realizado pela EMBRAPA para o Estado do Piauí (Jacomine 1986), especificamente em relação ao Perfil 73 nas proximidades da BR que liga os municípios de Oeiras e Colônia do Piauí, observa-se que os solos da região de Campinas do Piauí apresentam uma elevada acidez, tendo sido encontrados valores de pH variando entre 3,7 e 4,0 (determinação em KCl) ao longo de todo o perfil investigado, de onde se pode inferir que a atividade industrial desenvolvida na fábrica de laticínios do Dr. Sampaio reduziu drasticamente a acidez dos sedimentos do entorno. Os dados de composição química elementar (Tabela 3), obtidos por fluorescência de raios X, expressos em proporção em massa, indicam uma constituição dominada por espécies contendo ferro (Fe), silício (Si), cálcio (Ca), titânio (Ti), alumínio (Al), fósforo (P) e potássio (K). Destes, enfatiza-se os elevados teores de cálcio – 233 – ARQUEOL. IBEROAM. 56 (2025) • ISSN 1989-4104 Tabela 2. pH das amostras de sedimentos coletadas na lateral da Fábrica de Manteiga e Queijo, em Campinas do Piauí. Tabela 3. Composição química elementar, determinada por EDXRF, expressa em proporção em massa. Sedimentos do entorno da Fábrica de Manteiga e Queijo das Fazendas Nacionaes do Piauhy. – 234 – ARQUEOL. IBEROAM. 56 (2025) • ISSN 1989-4104 (Ca), naturalmente atribuíveis ao leite de gado, principal matéria-prima da atividade industrial desenvolvida por meio século no empreendimento. Almeida et al. (2022) relatam que a abundância era tamanha que “[...] o leite magro era descartado e derramado fora do prédio, originando um córrego artificial, que ia desembocar em um riacho, nas proximidades da fábrica”. Encontrou-se que a proporção desse elemento químico nos sedimentos é da ordem de 21 a 22 massa%, exceto na amostra FMQ.2019.48, na qual o teor é de 43(2) massa%. O que é curioso é que tanto a amostra FMQ.2019.47 quanto a FMQ.2019.48 foram coletadas em 18 cm de profundidade, mas a diferença no teor de cálcio entre elas é de aproximadamente 100%, aumento que foi atribuído à ocorrência de cinzas na FMQ. 2019.48. Outro elemento que se destaca pelos altos teores nas amostras é o ferro (Fe), tendo sido atribuído à abundância de materiais metálicos próprios do maquinário da fábrica. Esse dado é plenamente compatível com o ensaio realizado com um pequeno ímã permanente de mão, Figura 3. Perfis de DRX obtidos para as amostras de sedimentos investigadas. visando prospectar a ocorrência de caráter magnético dos sedimentos investigados. Ao aproximar o ímã das amostras, todas elas exibiram forte atração, previamente indicando que o teor de ferro deveria ser elevado, o que se confirmou com a realização da análise química por EDXRF. Os perfis de DRX (Figura 3) obtidos para as amostras analisadas exibem reflexões cristalográficas compatíveis com as fases quartzo, calcita, anortita, magnetita, maghemita, caulinita e rutilo. Os sinais difratométricos pouco intensos relativos às espécies ferruginosas nos perfis de DRX das amostras são incompatíveis com os elevados teores de ferro encontrados por EDXRF, indicando que os compostos desse elemento químico presentes nos sedimentos apresentam baixa cristalinidade. Face a esse indício experimental observado, a amostra FMQ.2019.34 foi representativamente selecionada para investigação detalhada das espécies ferruginosas por espectroscopia Mössbauer do 57Fe em temperatura ambiente. Um espectro inicial coletado para a fração < 75 µm (bulk) não mostrou ordenamento magnético em 298 K – 235 – ARQUEOL. IBEROAM. 56 (2025) • ISSN 1989-4104 (Figura 4), indicando que as espécies ferruginosas constituintes dos sedimentos investigados, de fato, devem exibir problemas estruturais e partículas com tamanho médio provavelmente muito pequeno. Um segundo espectro Mössbauer (Figura 4; parâmetros hiperfinos correspondentes na Tabela 4) foi coletado somente para a fração magnética da FMQ.2019. 34, após separação manual com um ímã, o qual mostrou ordenamento magnético, revelando linhas de ressonância de três sextetos, sendo dois atribuíveis à magnetita (Fe3O4, correspondendo a 40,9% do ferro presente Figura 4. Espectros Mössbauer do 57Fe obtidos em temperatura ambiente, ~298 K, para a amostra FMQ.2019.34 (bulk e fração magnética separada manualmente com uso de um ímã). nessa fração) (Cornell & Schwertmann 2003; Ferreira et al. 2016) e um atribuível à maghemita (gFe2O3, correspondendo a 10,5% do ferro presente nessa fração) (Cornell & Schwertmann 2003; Andrade et al. 2017). Além disso, o espectro ainda mostrou dois dupletos atribuíveis a Fe3+ (correspondendo a 48,6% do ferro presente na fração magnética) (Cornell & Schwertmann 2003; Cavalcante et al. 2018, 2019; Santos et al. 2018). Embora o espectro Mössbauer coletado para a fração magnética da FMQ.2019.34 tenha mostrado – 236 – ARQUEOL. IBEROAM. 56 (2025) • ISSN 1989-4104 sextetos de magnetita e maghemita, o conjunto geral de evidências experimentais obtidas indica que a maioria das espécies ferruginosas presentes nos sedimentos do entorno da Fábrica de Manteiga e Queijo das Fazendas Nacionaes do Piauhy apresenta baixa cristalinidade, problemas estruturais e partículas com pequeno tamanho médio, provavelmente decorrentes de substituição isomórfica do ferro por outros cátions. CONSIDERAÇÕES FINAIS A análise arqueométrica dos sedimentos do entorno da antiga Fábrica de Manteiga e Queijo das Fazendas Nacionaes do Piauhy evidenciou modificações significativas na natureza química e no pH do solo local, decorrentes das intensas atividades industriais ali desenvolvidas durante meio século. Os dados experimentalmente obtidos apontaram uma drástica alteração na acidez do meio, além de elevados teores de cálcio (Ca) e de ferro (Fe), os quais mostraram-se excelentes indicadores arqueométricos Tabela 4. Parâmetros hiperfinos do ajuste numérico do espectro Mössbauer do 57Fe obtido em temperatura ambiente, ~298 K, para a fração magnética da amostra FMQ.2019.34. para esse sítio arqueológico que é um testemunho único da industrialização brasileira. Pode-se concluir que o descarte do leite diretamente no solo do entorno da fábrica promoveu a diminuição da acidez característica dos sedimentos da área e o acúmulo expressivo de cálcio na massa mineral desse ambiente particular. De modo geral, os resultados reforçam a relevância da arqueometria como uma estratégia analítica muito útil na investigação de materiais arqueológicos, servindo como suporte importante para a Arqueologia e auxiliando na construção de sínteses mais consistentes sobre os sítios em estudo. Agradecimentos À Universidade Federal do Piauí (UFPI) pela bolsa concedida a L.C.D. Cavalcante (Edital PQDT-UFPI 2024-2025). Ao Dr. Benedito Batista Farias Filho pelo apoio nas medidas de EDXRF e à Dra. Gardenia de Sousa Pinheiro pelas medidas de DRX. REFERÊNCIAS ALMEIDA, C.C. 2022. Sobre o material e o intangível: a Fábrica de Manteiga e Queijo das Fazendas Nacionais do Piauí. Dissertação de Mestrado, Arqueologia. Teresina: Universidade Federal do Piauí. ALMEIDA, C.C. ET ALII. 2022. A Fábrica de Manteiga e Queijo das Fazendas Nacionais do Piauí: um artefato remanescente da industrialização, persistente na memória social. Revista de Arqueologia 35/3: 91-118. ANDRADE, A.L. ET ALII. 2017. Preparation and characterization of Fe3O4-Pt nanoparticles. Hyperfine Interactions 238: 53. CAVALCANTE, L.C.D. 2015. Arqueometria em sítios de arte rupestre da região arqueológica de Piripiri, Piauí, Brasil. Cadernos do CEOM 28/43: 7-19.