Modu naturalean osatzen diren solidoak dira mineralak, eta forma kristalino bereizgarria dute. Lurraren sakoneko ur beroa pitzaduretatik igarotzen da, eta hainbat substantzia disolba ditzake. Ur beroa azalera joaten denean, hoztu egiten da, eta kristalak eratzen ditu. Prozesu luze eta konplexu horretan, oraindik erantzun ez diren galdera ugari daude, baina, PNAS aldizkarian argitaratutako ikerketa batean azaldu dutenez, metodo berri batek bidea zabaldu du ulertzeko mineralizazioa nola gertatzen den baldintza natural errealistetan.
Pablo Piaggi Nanoguneko ikerlariak gidatu du ikerketa lan hori, eta, hartan, adimen artifizialari esker informazio berria lortu dute ulertzeko mineralak nola eratzen diren naturan. Ikerlanean jasotzen da ikasketa automatikoko ereduek —datuetatik ikas dezaketen adimen artifizialeko sistemek, alegia— hainbat erreakzio kimiko konplexu simula ditzaketela. Erreakzio horiek oinarrizkoak dira biomineralizazioa, hau da, organismoek oskoletako edo eskeletoetako mineralak sortzeko prozesua eta karbono sekuentziazioa ulertzeko. Paolo Raiteri ikerlari eta kaltzio karbonatoan adituak ere parte hartu du ikerlanean, horrela laburbildu du lanaren xedea: «Lehenik, naturak mineralak nola sortzen dituen ulertu nahi dugu, eta, gero, hura imitatzen saiatu».
Kaltzio karbonatoa
Naturak gauzatzen duen prozesuan sakontzeko, ikertzaileek itsas maskorretan, koraletan eta formazio geologikoetan dagoen mineral bati erreparatu diote: kaltzio karbonatoari. Kaltzio karbonatoa Lurreko materialik ugarienetako bat da. Itsas organismoen exoeskeletoa kaltzio karbonatozkoa da: karramarroak, maskorrak eta kareharria, besteak beste. «Material hori hainbat formatan ager daiteke, eta hori da haren ezaugarririk erakargarrienetako bat», argitu du Raiterik.
Kaltzio karbonatoa animalien hezurretan eta hortzetan dago, baina baita garbigailuan ere; garbigarriak gehigarriak ditu, garbigailua hautsi ez dadin. Garbigailuko detergentearen molekulak elkarreraginean aritzen dira kaltzio karbonatoaren molekulekin, eta makinari kalte egin diezaiokeen zerbait sortzea eragotzi. Hormigoiak eta asfaltoak fabrikatzeko ere erabiltzen da. Gainera, presente dago gizakien elikaduran; izan ere, azidoak neutralizatzeko produktu eraginkorra da, eta eremu hotzetan ardoa ekoizteko erabiltzen da, baita uzta azidoetarako ere. Gai horren ezaugarriei esker, kaltzioz aberastutako formulazioek ez dute zapore desatseginik hartzen.
Ikerketetan simulazio molekularra aspalditik erabili izan bada ere kaltzio karbonatoaren eratzea aztertzeko, aurreko ereduek ez zuten behar besteko zehaztasunik erreakzio kritiko batzuk antzemateko; esate baterako, protoi transferentzia antzemateko —funtsezko urrats bat da kristalizazio prozesuan—. Beraz, PNAS aldizkarian argitaratutako ikerketak bide berriak ireki ditu.
Piaggik eta haren taldekideek adimen artifizialaren azken aurrerakuntzak baliatu zituzten ikasketa automatikoko eredu bat garatzeko lehen printzipioetako mekanika kuantikoan oinarrituta. Adimen artifiziala horrela erabiltzeak, zehaztasuna handitzeaz gain, agerian utzi ditu gaur egunera arte ezkutuan zeuden hainbat xehetasun: adibidez, protoi baten galera ioien asoziazioen bidez gertatzen dela. «Erreakzio kimikoak daude tartean, baina iraganean erabiltzen ziren ereduak ez ziren gai prozesu horiek deskribatzeko. Arazo horiei aurre egiteko gai izan ginen, baina naturaren prozesuak atzemateko metodologia berri bat erabilita», azaldu du Piaggik. Kaltzio karbonatoaren formaren oinarrizko mekanismoak ulertzen saiatzen dira, beraz, eta, gero, naturak egiten duen prozesua berregiten dute laborategian.
Baina erantzunak lortzeko baino gehiago, beste galdera batzuk planteatzeko gai izan dira ikertzaileak. «Gehien harritu ninduena da naturaren prozesua oraindik ez dugula bere osotasunean ulertzen ikustea», onartu du Piaggik. Mineralizazioaren baldintza naturalak ulertzeko ur ozeanikoa hartu dute oinarri gisa, bertako organismoek naturalki sortzen baitute kaltzio karbonatoa. Lagin horiek erabilita eta adimen artifizialaren laguntzarekin, eremu horretan gertatzen diren egoerak eta erreakzio kimikoak ulertzen saiatu dira, etorkizunean laborategian imitatzen saiatzeko. Baina, bi ikerlarien arabera, oraindik ez dute aplikazio zuzenik planteatu: naturaren portaera ulertu nahi dute lehendabizi.
Klimari dagokionez
Karbono sekuentziazioa ulertzea funtsezkoa da klima aldaketa arintzeko, kaltzio karbonatoa garrantzitsua baita atmosferako CO2a atzemateko orduan. Giza jarduerek karbono dioxidoa ugaritzen dute, eta karbono dioxido hori atmosferara igotzen da; horren ondorioz, planeta berotu egiten da, eta, hala, klima aldaketa sortu. Klima larrialdia arintzeko estrategietako bat karbonazio minerala da: atmosferatik CO2a hartu eta harkaitzetan eta harrietan sartzean datza. Estrategia horiek garatzeko aukera ikusten du Piaggik: «Niretzat, klima aldaketa arintzeko estrategiak hobetzea da aplikaziorik zirraragarriena».
Orain, beraz, prozesuaren alderdi asko modelatzeko aukera ematen duen hasierako eredu bat lortu dute. Baina, azkenean, ulertu nahi dute nola gertatzen diren erreakzio kimikoak mineralak eratzen direnean. «Materialaren eta atomoen edo molekulen gainazal bat kristal bihurtu arte egiten den bidea ulertu nahi dugu», aipatu du Raiterik. Beraz, prozesuaren hasierako faseak simulatzeko modua dute, baina hurrengo urratsa da ulertzea nola hazten den materiala eta zer bide egiten duen solido, kristal bihurtu arte.
