Durante décadas, os geocientistas ficaram intrigados com uma discrepância impressionante: a Terra parece ser deficiente em elementos mais leves como hidrogénio, carbono, azoto, enxofre e gases nobres em comparação com o Sol e certos meteoritos. Em alguns casos, a escassez é extrema – mais de 99% menos do que o esperado. Embora algumas perdas tenham ocorrido durante a formação planetária, a explicação completa permaneceu indefinida… até agora.
Pesquisas recentes sugerem que esses elementos ausentes podem estar sequestrados nas profundezas do núcleo interno sólido da Terra. Sob imensa pressão – 3,6 milhões de vezes a pressão atmosférica – o ferro comporta-se de uma forma invulgar, transformando-se num “eléctrico”. Este estado metálico pouco conhecido pode absorver elementos mais leves, prendendo-os em bolsas de elétrons únicas.
O Mecanismo Electride: Uma Nova Forma de Ligação Metálica
Os eletretos diferem dos metais comuns na forma como seus elétrons se comportam. Em vez de se moverem livremente entre os átomos, os elétrons ficam localizados em locais “atratores não nucleares” – espaços entre os átomos onde ficam essencialmente presos. Este fenômeno surge da extrema compressão dentro do núcleo da Terra, forçando os elétrons para essas posições estáveis. Os elétrons presos estabilizam os elementos mais leves, escondendo-os efetivamente dentro da estrutura de ferro.
Esta descoberta ajuda a explicar por que as ondas sísmicas sugerem que o núcleo interno é 5-8% menos denso do que o esperado se fosse apenas ferro metálico. Os elementos leves absorvidos diminuem a densidade geral. Os investigadores estimam que este processo pode ter ocorrido ao longo de milhares de milhões de anos e ainda estar em curso.
Além dos mistérios planetários: eletridas como catalisadores e economizadores de energia
As implicações vão muito além da compreensão da composição da Terra. Os eletritos estão emergindo como um material promissor em diversas aplicações, particularmente como catalisadores. A sua estrutura única rica em electrões permite-lhes acelerar reacções químicas através da doação de electrões, tornando-os ideais para processos que tradicionalmente requerem um elevado consumo de energia.
Um exemplo notável é a produção de amônia. O processo convencional Haber-Bosch, responsável por 2% do consumo global de energia, consome muita energia. Catalisadores à base de eletreto, que utilizam especificamente mayenita (um óxido de aluminato de cálcio) como suporte para nanopartículas de rutênio, reduzem o uso de energia em 20%. A Tsubame BHB, empresa japonesa, já comercializou esta tecnologia, abrindo fábricas piloto no Japão e no Brasil para substituir a produção de fertilizantes à base de combustíveis fósseis.
Outras aplicações potenciais incluem uma conversão mais eficiente de CO2, uma imobilização mais segura de resíduos nucleares e até sistemas de propulsão de satélites de baixa temperatura. A estrutura semelhante a uma gaiola da Mayenita pode reter íons radioativos, enquanto seus elétrons aquecidos podem gerar impulso no vácuo.
A busca por novos eletridos: da temperatura ambiente à previsão de IA
Os pesquisadores estão explorando ativamente novas eletrizes, incluindo complexos orgânicos descobertos por meio de “química mecânica” (moagem de alta energia). Estes materiais exibem propriedades catalíticas semelhantes, mas muitas vezes sofrem de sensibilidade ao ar e à água. Os cientistas estão trabalhando para estabilizá-los para uso industrial, particularmente na síntese farmacêutica, onde os catalisadores de paládio são frequentemente caros e ineficientes.
Prever a formação de eletretos continua a ser um desafio. Os modelos atuais baseiam-se em simulações da teoria quântica e, cada vez mais, na inteligência artificial. Ao treinar algoritmos em dados existentes, os pesquisadores esperam identificar novos materiais com as configurações eletrônicas corretas para o comportamento do eletreto. Este campo ainda é incipiente, mas o potencial para descoberta de materiais com propriedades únicas é enorme.
A descoberta dos eletrizes fornece uma nova lente através da qual podemos compreender não apenas a composição do nosso planeta, mas também o futuro da química e da ciência dos materiais com eficiência energética.
