Você provavelmente nunca ouviu falar do mineral mais comum do mundo

Qual é a substância mais comum no mundo? Não é água. Porque sim, se você olhar para um mapa, 70% dele é água. Mas nosso planeta não é plano. E, notavelmente, a coisa mais abundante no mundo é um mineral que é excepcionalmente raro na superfície. Na verdade, é tão raro que os cientistas nem tinham um nome para ele até 2014. E faz parte de um grupo maior de minerais, chamados perovskitas, que têm algumas propriedades incríveis, incluindo possivelmente desbloquear a próxima geração de energia verde.

"Meteorito Tenham" de com idade estimada em 4,5 bilhões de anos.

Se você pudesse cavar 660 quilômetros abaixo da superfície da Terra, você atingiria uma camada de rocha quente e densa chamada Manto Inferior. E é ali que o mineral mais comum mora. Claro, nunca conseguimos perfurar até perto do manto superior, muito menos do manto inferior. Então não podemos simplesmente pegar uma amostra daquela rocha densa e quente para descobrir exatamente quais minerais estão lá embaixo. Mas os cientistas podem e conduzem experimentos de laboratório onde colocam rochas sob o calor e a pressão extremos que você encontraria tão fundo.

E é a partir desses experimentos que aprendemos que o mineral mais abundante no manto inferior tem uma estrutura com esta fórmula química. Cada cristal da coisa é feito de unidades repetidas de um átomo de magnésio, um átomo de silício e três átomos de oxigênio, repetidamente. Quanto ao nome desse mineral, bem, acontece que os mineralogistas são um pouco estranhos quando se trata de nomear as coisas.

Eles têm uma regra em que, para dar um nome oficial a um mineral, você deve ser capaz de estudar e descrever uma amostra que vem da natureza. Fazê-lo em um laboratório não é bom o suficiente. E esse mineral não gosta de existir nas temperaturas e pressões que você encontra fora do manto inferior. A estrutura cristalina pode se quebrar ao longo do tempo, transformando-se em um mineral diferente feito dos mesmos ingredientes.

Então, embora os cientistas possam ocasionalmente tropeçar em uma rocha do manto que chegou à superfície da Terra, digamos, por meio de um vulcão ou do deslocamento de placas tectônicas, o mineral que você pode segurar na mão geralmente não é o que você está realmente procurando. Mas depois de décadas de busca, os cientistas finalmente encontraram ouro não literal em 2014, quando uma equipe tentou olhar para rochas que não vieram da Terra, mas do espaço sideral.

Isso mesmo, eles estudaram cuidadosamente os minerais em um meteorito, chamado "Tenham", caído na Austrália em 1879. Porque quando essa rocha espacial colidiu com a superfície do planeta, ela experimentou momentaneamente cerca de 24 gigapascais de pressão e foi aquecida até cerca de 2300 Kelvin. Em outras palavras, condições que correspondem ao que você encontraria no manto inferior da Terra.

E após um exame extremamente próximo, a equipe encontrou um pequeno grão do mineral que estavam procurando. Com uma amostra natural em mãos, a coisa que compõe 38% do volume do nosso planeta, e o mineral mais comum do mundo, poderia finalmente ganhar um nome: Bridgmanita. Mas aqui está outra coisa estranha de nomenclatura que os mineralogistas fazem.

Às vezes, eles agrupam vários minerais diferentes sob um termo genérico, não com base nos elementos dos quais são feitos, mas na proporção entre os diferentes elementos dos quais são feitos. Como os cristais de Bridgmanita são feitos de unidades repetidas de um magnésio, um silício e três oxigênios, isso os faz pertencer a um grupo maior de minerais chamados perovskitas.

Não porque é feito de magnésio, silício e oxigênio, mas porque se encaixa nesta fórmula genérica: ABX3, onde A e B são íons carregados positivamente e os Xs são negativos. É isso que todas as perovskitas têm em comum.

Mas quase dois séculos depois, os cientistas encontrei uma tonelada de combinações de elementos diferentes que você pode encaixar neste padrão. Na verdade, de todos os elementos metálicos da tabela periódica, você pode usar mais de 90% deles em um mineral de perovskita. Algumas perovskitas são encontradas na natureza, e algumas são feitas em laboratório.

E são essas perovskitas cultivadas em laboratório que têm algumas aplicações bastante tentadoras. Desde 2009, os cientistas têm se interessado muito em como as perovskitas de metais halogenados, ou seja, aqueles três átomos X são um halogênio como flúor ou cloro, poderiam ser usadas para revolucionar nossa tecnologia de painéis solares. Hoje, as células coletoras de luz na maioria dos painéis solares são feitas com cristais à base de silício.

Eles funcionam muito bem, mas podem ser difíceis de fabricar. Os próprios cristais de silício precisam ser praticamente perfeitos, com quase nenhuma impureza, para que façam seu trabalho com eficiência. Então eles precisam ser aquecidos até 900 graus Celsius para garantir que não haja muitos defeitos. Enquanto isso, os cristais de perovskita podem ter um desempenho tão bom quanto os de silício, com muito mais imperfeições.

E para processá-los, você só precisa aquecê-los até 100 graus, tornando os painéis solares de perovskita não apenas mais baratos de fabricar, mas mais ecológicos porque você não precisa de tanta energia. Há também o fato de que você pode criar diferentes perovskitas, cada uma com sua própria preferência pelo tipo de luz que gosta de absorver, e combiná-las para maximizar a quantidade de luz solar que você está convertendo em eletricidade.

Então por que não mudamos todos para painéis solares de perovskita? Bem, há algumas pegadinhas. A durabilidade é a maior delas. Essas perovskitas sintéticas têm uma tendência a se decompor quando são expostas à umidade, ou oxigênio, ou luz. E ser capaz de suportar luz é muito importante para um painel solar.

Então, as primeiras versões dos painéis de perovskita duravam apenas alguns minutos. E graças a mais de uma década de pesquisa, os de hoje podem durar meses. Mas isso ainda não é bom o suficiente para competir com o silício, cujos painéis solares podem durar décadas. Outro grande problema é o fato de que o melhor metal que encontramos para se encaixar nessa estrutura genérica de cristal de perovskita é o chumbo.

Que é bastante famoso por ser desagradável tanto para as pessoas quanto para o meio ambiente se você não for muito cuidadoso com ele. Mas, apesar desses obstáculos, a pesquisa sobre painéis solares de perovskita está avançando muito rápido. Em 2009, eles tinham uma eficiência de 3% o que significa que eles só podiam converter 3% da energia solar que brilhava sobre eles em eletricidade utilizável.

Hoje, é mais de 25%, o que rivaliza com os melhores painéis solares de silício. Os pesquisadores também estão trabalhando para desenvolver melhores vedações que possam manter a umidade do lado de fora, manter qualquer chumbo dentro e assim por diante.

E em 2022, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Princeton afirmou que havia desenvolvido um painel solar de perovskita que pode durar 30 anos. Mas uma das ideias mais promissoras em pesquisa é criar painéis solares em tandem que combinem os pontos fortes da perovskita e do silício.

Na verdade, essa parceria cristalina parece produzir um painel mais eficiente do que você obteria com perovskita ou silício sozinhos. Então, enquanto uma perovskita sobe em um pódio e segura um pequeno troféu por ser a substância mais comum do mundo, outra pode ter a chave para cuidar melhor dela.