.jpg)
Una investigació internacional, liderada per científics de la Universitat de València, ha sintetitzat un “nou compost cristal·lí”: un carbonat doble de calci i silici, en condicions de pressió i temperatura similars a les que tenen lloc al mantell terrestre. En paraules d’un dels investigadors principals de l’experiment, el professor del Departament de Física Aplicada i investigador de l’Institut de Ciència dels Materials de la UV David Santamaría, aquest descobriment “obri la porta a una nova química del carboni sota condicions extremes”.
Els resultats de la recerca, una col·laboració espanyola i alemanya, s’acaben de publicar en l’edició internacional de la prestigiosa revista científica Angewandte Chemie, en què es demostra la “importància de la troballa”, que “s’estén des de la ciència de materials fins a la geoquímica”, destaca Santamaría, que explica com a l’escorça terrestre els carbonats es formen a partir de diòxid de carboni (CO₂) dissolt en aigua, que reacciona i precipita amb cations metàl·lics. A mesura que es desplacen les plaques tectòniques, aquests minerals penetren en el mantell terrestre en zones de subducció. Aquest procés, conegut com el cicle profund del carboni, és clau en la regulació a llarg termini del CO₂ terrestre.
En les zones pròximes a les plaques de subducció, els minerals carbonat i silicat coexisteixen. L’existència de la fase cristal·lina reportada amb grups silicat i carbonat enllaçats “suggereix que, sota unes certes mesures de pressió i temperatura, poden formar-se sòlids més complexos que els que assumien els models tradicionals per a la interacció de silicats i carbonats en condicions del mantell intern”, apunta el professor de la Universitat de València.
Implicacions i rellevància
Les principals implicacions del descobriment es troben en “la potencial existència de fases silicat-carbonat en formacions subterrànies profundes i en la comprensió i permet avançar en la modelització dels mecanismes d’emmagatzematge de carboni a escales geològiques”, assenyala Santamaría.
Al seu torn, l’observació experimental ha permès descobrir als investigadors que aquesta fase cristal·lina resulta “metaestable en condicions ambientals”. Un fet “de gran rellevància científica”, ja que palesa com “les barreres cinètiques s’oposen i inhibeixen la transformació lliure a l’estructura energèticament més favorable, a temperatura i pressió ambient, la qual cosa permet que la fase densa siga recuperable”.
El model més comú d’aquest procés, la metaestabilitat, és el del diamant, “que es forma en condicions d’alta pressió i temperatura al mantell, arriba a la superfície terrestre mitjançant processos geològics i hi roman pel fet que la seua transformació a grafit és cinèticament inhibida”, matisa.
Finalment, els investigadors conclouen que aquest descobriment obri la via a una nova química mineral, ja que l’entrellaçament estructural present al nou compost “connecta dues de les famílies minerals més abundants a la Terra: els silicats i els carbonats”. “Aquest tipus de reactivitat sota condicions extremes, però amb fases potencialment recuperables en condicions ambientals, amplia de manera significativa el panorama composicional i estructural de les fases que poden jugar un paper en el cicle profund del carboni”, afegeix Santamaría.
Metodologia
Segons indica el professor de Física Aplicada de la UV, per a aconseguir l’observació experimental de la síntesi i caracterització “per primera vegada” d’un carbonat doble de calci i silici (amb fórmula Ca₂Si(CO₃)₄), en el qual les unitats estructurals de silici ([SiO₆] amb coordinació octaèdrica) i els grups carbonat ([CO₃] trigonal plana) estan interconnectades estructuralment mitjançant àtoms d’oxigen, es van emprar “tècniques d’avantguarda”, com són les cel·les d’encluses de diamant i els làsers d’alta potència. “La determinació estructural es va dur a terme in situ mitjançant difracció de raigs X amb radiació de sincrotró, espectroscòpia Raman i càlculs de primers principis”, comenta.
El compost obtingut respon a una “topologia inèdita” dins de sistemes MO–SiO₂–CO₂ (M = metall divalent), ja que, com sosté l’investigador, encara “no s’havia trobat una fase d’aquestes característiques, i els pocs minerals silicat-carbonat que existien posseïen entitats silicat i carbonat aïllades”.
L’equip investigador, que té al capdavant David Santamaría i Benedito Donizeti Botan-Neto (Institut de Ciència dels Materials UV), compta també amb la col·laboració de la Universitat d’Oviedo, la Universitat de Frankfurt (Goethe-Universität Frankfurt am Main) i el centre alemany de recerca Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY.
Referència de l’article: Botan‐Neto, B.D.; Santamaría‐Pérez, D., et al. “Experimental Observation of a Calcium Silicon Double Carbonate”. Angewandte Chemie International Edition 2026, ISSN: 1433-7851, 1521-3773. https://doi.org/10.1002/anie.202524999
