As reações redox — a troca de elétrons entre espécies químicas — são fundamentais para a vida e a estabilidade ambiental. Elas regulam como os nutrientes circulam, como os contaminantes se deslocam e como os micróbios aproveitam a energia. Tradicionalmente, os cientistas acreditavam que essas reações estavam restritas a “pontos quentes” microscópicos em superfícies minerais ou microbianas. No entanto, o novo estudo, liderado por pesquisadores da Universidade da Geociências da China, mostra que a transferência de elétrons (TE) no subsolo pode se estender muito além da escala nanométrica, conectando zonas químicas distantes em vastas redes subterrâneas de elétrons.

Em escalas muito pequenas, a TE ocorre diretamente nas interfaces mineral-água ou microbio-mineral, onde moléculas ou células individuais trocam elétrons em uma escala de nanômetros. No entanto, descobertas recentes revelam processos mais dramáticos: minerais condutores, moléculas orgânicas naturais e até bactérias especializadas conhecidas como “bactérias cabos” podem atuar como pontes de elétrons, transmitindo cargas por centímetros. Em alguns casos, conexões passo a passo formam “cadeias de TE de longa distância” que se estendem por dezenas de centímetros ou mais, criando efetivamente rodovias subterrâneas de elétrons.

“Essas descobertas desafiam a visão antiga de que a transferência de elétrons é estritamente local”, afirmou o autor correspondente Prof. Songhu Yuan. “Agora sabemos que os processos redox podem se conectar por distâncias surpreendentemente grandes, acoplndo reações em uma zona com aquelas em outra. Isso tem implicações profundas para a remediação de contaminantes e a sustentabilidade ambiental.”

A revisão destaca como esses processos de TE em múltiplas escalas influenciam tanto ciclos naturais quanto a gestão de poluição gerada pelo ser humano. Por exemplo, a TE de longa distância pode permitir a “remediação remota”, na qual contaminantes são degradados em zonas de difícil acesso sem injeção química direta. Minerais condutores ou biochar adicionado podem expandir a atividade microbiana, enquanto as bactérias cabos ajudam a acoplar oxigênio na superfície do sedimento com sulfeto abaixo, reduzindo emissões nocivas.

Os autores também delineiam as próximas fronteiras na pesquisa de TE: desenvolver melhores ferramentas para medir fluxos de elétrons em diferentes escalas, criar modelos que integrem reações em escala nanométrica com processos em escala de campo e projetar tecnologias de remediação que aproveitem esses caminhos naturais de elétrons.

“Nosso trabalho oferece uma estrutura conceitual para pensar sobre o subsolo como um sistema redox interconectado”, disse a co-autora Dr. Yanting Zhang. “Ao entender como os elétrons se movem debaixo da terra, podemos prever melhor o destino de nutrientes e poluentes e elaborar estratégias mais eficazes para proteger águas subterrâneas e ecossistemas.”

Essa síntese une ciência fundamental com aplicações práticas, oferecendo esperança de que os engenheiros ambientais de amanhã possam um dia se conectar à “rede de elétrons” da Terra para restaurar solos e aquíferos contaminados.