O cobre continua sendo um dos metais mais onipresentes na vida cotidiana. É usado como um condutor de calor e corrente em fios, telhados e dutos, bem como um catalisador para plantas petroquímicas, condutores solares e elétricos e para uma variedade de aplicações relacionadas à energia. Como resultado, qualquer método de colher mais da mercadoria preciosa prova ser um esforço útil.

Debora Rodrigues, Professora Ezekiel Cullen de Engenharia da Universidade de Houston, Cullen College of Engineering, em colaboração com Francisco C. Robles Hernandez, Professor da UH College of Technology, e Ellen Aquino Perpetuo, Professora da Universidade de São Paulo, Brasil, Finalmente ofereceu uma pesquisa para entender como as bactérias encontradas em minas de cobre convertem íons de cobre tóxicos em cobre estável de um único átomo.

Em seu co-autor papel, “Copper Mining Bacteria: Converting Toxic Copper Ions into Stable Single-Atom Copper”, a pesquisa mostra como bactérias resistentes ao cobre de uma mina de cobre no Brasil convertem CuSO_4º (Sulfato de cobre) íons em Cu zero valente (cobre metálico).

“A ideia de ter bactérias nas minas não é nova, mas a pergunta sem resposta era: o que elas estão fazendo nas minas?” Disse Robles. “Ao colocar a bactéria em um microscópio eletrônico, pudemos descobrir e analisar a física. Descobrimos que a bactéria isolou o cobre com um átomo. Em termos de química, isso é extremamente difícil de deduzir. Normalmente, produtos químicos agressivos são usados ​​para criar átomos individuais de qualquer elemento. Esta bactéria faz isso naturalmente, o que é muito impressionante. “

Por mais útil que seja o cobre, o processo de degradação do metal freqüentemente cria exposições tóxicas e desafios na extração de um volume significativo para uso comercial. Segundo os EUA, estima-se em torno de um bilhão de toneladas de cobre nas reservas globais Copper Development Association Inc.., com cerca de 12,5 milhões de toneladas mineradas por ano. Isso resulta em reservas remanescentes em torno de 65 anos. Parte do desafio de abastecimento é a disponibilidade limitada de cobre em altas concentrações na crosta terrestre. O outro desafio é expor o enxofre e o dióxido de nitrogênio no processo de fundição e produção de cobre para concentrar o metal em quantidades úteis.

“O que há de novo nesta descoberta é que os micróbios do meio ambiente podem facilmente converter o sulfato de cobre em cobre de um átomo de valência zero. Este é um avanço porque o atual processo de síntese de átomo único para cobre zero valente normalmente não é limpo, trabalhoso e caro ”, disse Rodrigues.

“Os micróbios usam uma via biológica única com uma série de proteínas que podem extrair cobre (II) (Cu)²⁺) e convertê-lo em cobre monatômico zero valente (Cu)⁰) O objetivo dos micróbios é criar um ambiente menos tóxico para eles, convertendo o cobre iônico em cobre monoatômico, mas, ao mesmo tempo, criar algo que seja 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 atômica única do cobre. Os grupos de Rodrigues e Aquino também identificaram o processo bacteriano que converte o sulfato de cobre em cobre elementar – um achado raro.

A pesquisa mostra que este novo processo de conversão é mais seguro e mais eficiente do que os métodos atuais (ou seja, deposição de vapor químico, pulverização catódica e ablação a laser de femtossegundo) como uma alternativa para a produção de átomos únicos de Metallcoper.

“Trabalhamos apenas com uma bactéria, mas pode não ser a única que tem função semelhante”, concluiu Rodrigues. “O próximo passo para essa pesquisa em particular é extrair o cobre dessas células e usá-lo para aplicações práticas.”