O cobre continua sendo um dos metais mais onipresentes na vida cotidiana. Como condutor de calor e eletricidade, é utilizado em fios, telhados e encanamentos, bem como catalisador para plantas petroquímicas, condutores solares e elétricos e para uma ampla gama de aplicações relacionadas à energia. Posteriormente, qualquer método para colher mais da mercadoria valiosa prova ser um esforço útil.
Debora Rodrigues e Ezekiel Cullen, professores de engenharia da Universidade de Houston em colaboração com Francisco C. Robles Hernandez, professor da UH College of Technology e Ellen Aquino Perpetuo, professora da Universidade de São Paulo, Brasil ofereceram propostas conclusivas para compreender como as bactérias encontradas em minas de cobre convertem íons de cobre tóxicos em cobre de átomo único estável.
Em seu artigo de coautoria, “Bactérias de mineração de cobre: convertendo íons de cobre tóxicos em um único átomo de cobre estável”, sua pesquisa demonstra como uma bactéria resistente ao cobre de uma mina no Brasil converte íons de sulfato de cobre em cobre metálico zero-valente.
“A ideia de ter bactérias nas minas não é nova, mas a questão sem resposta era: o que elas estão fazendo nas minas?” Robles disse. “Ao colocar as bactérias dentro de um microscópio eletrônico, fomos capazes de descobrir a física e analisá-la. Descobrimos que as bactérias estavam isolando um átomo de cobre. Em termos de química, isso é extremamente difícil de derivar. Normalmente, produtos químicos agressivos são usado a fim de produzir átomos individuais de qualquer elemento. Esta bactéria está criando naturalmente isso e é muito impressionante.”
Tão útil quanto o cobre é, o processo de mineração do metal geralmente leva a exposições tóxicas e desafios na extração de um volume substancial para uso comercial. Cerca de um bilhão de toneladas de cobre são estimadas em reservas globais, de acordo com a Copper Development Association Inc., com cerca de 12,5 milhões de toneladas métricas por ano extraídas. Isso agrega cerca de 65 anos de reservas restantes. Parte do desafio de abastecimento vem da disponibilidade limitada de cobre em alta concentração na crosta terrestre, mas o outro desafio é a exposição ao dióxido de enxofre e dióxido de nitrogênio no processo de fundição e produção de cobre para concentrar o metal em quantidades úteis.
“A novidade dessa descoberta é que os micróbios do ambiente podem facilmente transformar o sulfato de cobre em cobre de átomo único zero-valente. Isso é um grande avanço porque o processo sintético atual de cobre zero-valente de átomo único normalmente não é limpo, é trabalhoso e caro,” disse Rodrigues.
“Os micróbios utilizam uma via biológica única com uma série de proteínas que podem extrair cobre e convertê-lo em cobre de um átomo zero-valente. O objetivo dos micróbios é criar um ambiente menos tóxico para eles, convertendo o cobre iônico em um único átomo, mas ao mesmo tempo eles fazem algo que é benéfico para nós também.”
Com foco em microscopia eletrônica, Robles examinou amostras das descobertas de Rodrigues em minas de cobre brasileiras e determinou a natureza de um átomo do cobre. Os grupos de Rodrigues e Aquino identificaram posteriormente o processo bacteriano de conversão do sulfato de cobre em cobre elementar – um achado raro.
Os resultados da pesquisa demonstram que este novo processo de conversão como uma alternativa para produzir átomos únicos de cobre metálico é mais seguro e mais eficiente em relação aos métodos atuais (ou seja, deposição de vapor químico, pulverização catódica e ablação a laser de femtossegundo).
“Trabalhamos apenas com uma bactéria, mas pode não ser a única que desempenha função semelhante”, concluiu Rodrigues. “O próximo passo para essa pesquisa em particular é colher o cobre dessas células e usá-lo para aplicações práticas.”
