Joey Kyber / Pixels, CC BY-SA
Biomining es el tipo de técnica prometida por la ciencia ficción: un vasto tanque lleno de microorganismos que filtran el metal del mineral, los teléfonos celulares viejos y los discos duros.
Suena futurista, pero actualmente se utiliza para producir aproximadamente 5% del oro del mundo y 20% del cobre mundial. También se utiliza en menor medida para extraer elementos de níquel, zinc, cobalto y tierras raras. Pero tal vez su potencial más emocionante sea la extracción de elementos de tierras raras, que son cruciales en todo, desde los teléfonos móviles hasta la tecnología de energía renovable.
La mina Mary Kathleen, una mina de uranio agotada en el noroeste de Queensland, contiene un estimado de $ 4 mil millones en elementos de tierras raras. Biomining ofrece una opción rentable y ecológica para sacarlo.
El biominado es tan versátil que puede usarse en otros cuerpos planetarios. Estudios de biolixiviación En la estación espacial internacional, los microorganismos de ambientes extremos en la Tierra pueden filtrar una gran variedad de minerales y metales importantes de las rocas cuando se exponen al frío, el calor, la radiación y el vacío del espacio.
Algunos científicos incluso creen No podemos colonizar otros planetas sin la ayuda de las tecnologías de biominería.
¿Cómo funciona?
Los microorganismos en tanques filtran los minerales de cualquier material de origen. Cortesía del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste.
La biominanciación tiene lugar dentro de reactores grandes, cerrados, de tanque agitado (biorreactores). Estos dispositivos generalmente contienen agua, microorganismos (bacterias, arqueas u hongos), material mineral y una fuente de energía para los microbios.
La fuente de energía requerida depende del microbio específico necesario para el trabajo. Por ejemplo, el oro y el cobre se "lixivian" biológicamente de minerales sulfídicos utilizando microorganismos que pueden derivar energía de fuentes inorgánicas, a través de la oxidación del azufre y el hierro.
Sin embargo, los elementos de tierras raras son biolixiviados de minerales no sulfídicos utilizando microorganismos que requieren una fuente de carbono orgánico, porque estos minerales no contienen una fuente de energía utilizable. En este caso, se agregan azúcares para permitir que los microbios crezcan.
Todos los organismos vivos necesitan metales para llevar a cabo reacciones enzimáticas básicas. Los seres humanos obtienen sus metales de las concentraciones de trazas en sus alimentos. Los microbios, sin embargo, obtienen metales al disolverlos de los minerales en su ambiente. Lo hacen produciendo ácidos orgánicos y compuestos de unión a metales. Los científicos explotan estos rasgos mezclando microbios en solución con minerales y recolectando el metal mientras flota hacia la parte superior.
La temperatura, los azúcares, la velocidad a la que se agita el tanque, la acidez, el dióxido de carbono y los niveles de oxígeno deben controlarse y ajustarse para proporcionar condiciones de trabajo óptimas.
Los beneficios de la biominería.
Los métodos de minería tradicionales requieren químicos agresivos, mucha energía y producen muchos contaminantes. En contraste, la biominación utiliza poca energía y produce pocos subproductos microbianos como ácidos orgánicos y gases.
Debido a que es barato y simple, la biominería puede explotar de manera efectiva fuentes de metales de baja calidad (como los relaves de las minas) que de otra forma no serían económicos utilizando los métodos tradicionales.
Los países están recurriendo cada vez más a la biominería como Finlandia, Chile y Uganda. Chile ha agotado gran parte de sus minerales ricos en cobre y ahora utiliza la biominería, mientras que Uganda ha estado extrayendo cobalto de los relaves de las minas de cobre durante más de una década.
¿Por qué necesitamos elementos de tierras raras?
Los elementos de tierras raras incluyen el grupo de lantánidos 15 cerca de la parte inferior de la tabla periódica, más escandio e itrio. Se utilizan ampliamente en casi todos los componentes electrónicos y son cada vez más buscados por los vehículos eléctricos y las industrias de energía renovable.
Las propiedades atómicas únicas de estos elementos los hacen útiles como imanes y fósforos. Se utilizan como imanes ligeros y fuertes en vehículos eléctricos, turbinas eólicas, unidades de disco duro, equipos médicos y como fósforos en la iluminación de eficiencia energética y en los LED de teléfonos móviles, televisores y computadoras portátiles.
A pesar de su nombre, los elementos de tierras raras no son raros y, de hecho, algunos son más abundantes que el cobre, el níquel y el plomo en la corteza terrestre. Sin embargo, a diferencia de estos metales primarios que forman minerales (un mineral o roca natural de la cual se puede extraer fácilmente una sustancia útil), los elementos de las tierras raras están muy dispersos. Por lo tanto, para ser económicamente factibles, generalmente se extraen como productos secundarios junto con metales primarios como el hierro y el cobre.
Más del 90% de los elementos de tierras raras del mundo provienen de China, donde los monopolios de producción, las restricciones comerciales y la minería ilegal han causado que los precios fluctuar dramáticamente A traves de Los años.
La mayoría de las tecnologías de energía renovable dependen de metales de tierras raras. Pixabay
Los informes de la Departamento de Energía de EE.UU., Unión Europea, y la Comisión de inteligencia estadounidense han etiquetado varios elementos de tierras raras como materiales críticos, en función de su importancia para la energía limpia, el alto riesgo de suministro y la falta de sustitutos.
Estos informes fomentan la investigación y el desarrollo de métodos de extracción alternativos, como la biominería, como una posible estrategia de mitigación.
Atendiendo a estas llamadas, laboratorios en Curtiny Berkeley Las universidades han utilizado microorganismos para disolver minerales comunes que contienen elementos de la tierra rara. Estos estudios a escala piloto han mostrado resultados prometedores, con tasas de extracción cada vez más cercanas a las de los métodos de extracción convencionales.
Debido a que la mayoría de los productos electrónicos tienen una vida útil notoriamente corta y poca capacidad de reciclaje, los laboratorios están experimentando con la biominería “urbana”. Por ejemplo, los estudios de biolixiviación han tenido éxito en extracción de elementos de tierras raras del polvo de fósforo revestimiento de globos fluorescentes, y el uso de microorganismos para reciclar elementos de tierras raras a partir de desechos electrónicos tales como imanes de disco duro.
Los elementos de tierras raras son críticos para el futuro de nuestra tecnología. Biomining ofrece una manera de obtener estos valiosos recursos de una manera que sea ambientalmente sostenible y económicamente viable.
Sobre el Autor
Marcos Voutsinos, PhD Candidato, Geomicrobiología, Universidad de Melbourne
Este artículo se publicó originalmente el La conversación. Leer el articulo original.
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