Biomining os elementos do futuro

Arquivo 20180124 72597 1twk9y1.png? Ixlib = rb 1.1 Joey Kyber / Pixels, CC BY-SA

Biomining é o tipo de técnica prometida pela ficção científica: um vasto tanque cheio de microorganismos que lixiviam metal do minério, velhos telefones celulares e discos rígidos.

Parece futurista, mas atualmente é usado para produzir cerca de 5% do ouro mundial e 20% do cobre do mundo. Também é usado em menor grau para extrair elementos de níquel, zinco, cobalto e terras raras. Mas talvez o mais excitante potencial seja a extração de elementos de terras raras, que são cruciais em tudo, desde telefones celulares até tecnologia de energia renovável.

A mina de Mary Kathleen, uma exausta mina de urânio no noroeste de Queensland, contém um valor estimado de A $ 4 bilhões em elementos de terras raras. A Biomining oferece uma opção econômica e ecologicamente correta para tirá-lo.

A biominação é tão versátil que pode ser usada em outros corpos planetários. Estudos de biolixiviação na estação espacial internacional, os microorganismos de ambientes extremos na Terra podem lixiviar uma grande variedade de minerais e metais importantes das rochas quando expostos ao frio, calor, radiação e vácuo do espaço.

Alguns cientistas acreditam mesmo não podemos colonizar outros planetas sem a ajuda de tecnologias de biomineragem.

Como funciona?

clima Microorgaisms em tanques lixiviam os minerais de qualquer material de origem. Cortesia do Pacific Northwest National Laboratory.

A biominação ocorre dentro de grandes reatores de tanque agitado e fechado (biorreatores). Esses dispositivos geralmente contêm água, microorganismos (bactérias, archaea ou fungos), material mineral e uma fonte de energia para os micróbios.


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A fonte de energia necessária depende do micróbio específico necessário para o trabalho. Por exemplo, ouro e cobre são biologicamente "lixiviados" de minérios sulfídicos usando microorganismos que podem derivar energia de fontes inorgânicas, via oxidação de enxofre e ferro.

No entanto, os elementos de terras raras são biolixiados a partir de minérios não-sulfídicos usando microorganismos que requerem uma fonte de carbono orgânico, porque esses minérios não contêm uma fonte de energia utilizável. Neste caso, os açúcares são adicionados para permitir que os micróbios cresçam.

Todos os organismos vivos precisam de metais para realizar reações enzimáticas básicas. Os humanos obtêm seus metais das concentrações de traços em seus alimentos. Micróbios, no entanto, obter metais, dissolvendo-os dos minerais em seu ambiente. Eles fazem isso produzindo ácidos orgânicos e compostos de ligação a metais. Os cientistas exploram essas características misturando micróbios em solução com minérios e coletando o metal à medida que ele flutua até o topo.

A temperatura, os açúcares, a taxa na qual o tanque é agitado, a acidez, o dióxido de carbono e os níveis de oxigênio precisam ser monitorados e afinados para fornecer as melhores condições de trabalho.

Os benefícios da biominação

Os métodos tradicionais de mineração exigem produtos químicos, muita energia e produzem muitos poluentes. Em contraste, a biominação usa pouca energia e produz poucos subprodutos microbianos, como ácidos orgânicos e gases.

Por ser barato e simples, a biominação pode efetivamente explorar fontes de metais de baixo teor (como rejeitos de minas) que, de outra forma, não seriam rentáveis ​​usando métodos tradicionais.

Os países estão cada vez mais se voltando para a biominação, como Finlândia, Chile e Uganda. O Chile já esgotou grande parte de seus minérios ricos em cobre e agora utiliza biomineragem, enquanto Uganda tem extraído cobalto de rejeitos de cobre por mais de uma década.

Por que precisamos de elementos de terras raras?

Os elementos de terras raras incluem o grupo de lantanídeos 15 perto da base da tabela periódica, além de escândio e ítrio. Eles são amplamente utilizados em praticamente todos os eletrônicos e são cada vez mais procurados pelas indústrias de veículos elétricos e de energia renovável.

As propriedades atômicas exclusivas desses elementos as tornam úteis como ímãs e fósforos. Eles são usados ​​como fortes ímãs leves em veículos elétricos, turbinas eólicas, discos rígidos, equipamentos médicos e como fósforo na iluminação de eficiência energética e nos LEDs de telefones celulares, televisores e laptops.

Apesar de seu nome, os elementos de terras raras não são raros e alguns são de fato mais abundantes do que cobre, níquel e chumbo na crosta terrestre. No entanto, ao contrário destes metais primários que formam minérios (um mineral natural ou rocha a partir do qual uma substância útil pode ser facilmente extraída), elementos de terras raras são amplamente dispersos. Assim, para ser economicamente viável, eles são geralmente extraídos como produtos secundários ao lado de metais primários, como ferro e cobre.

Mais de 90% dos elementos de terras raras do mundo vêm da China, onde monopólios de produção, restrições comerciais e mineração ilegal fizeram com que os preços subissem. flutuar dramaticamente ao longo dos anos.

clima A maioria das tecnologias de energia renovável depende de metais de terras raras. P

Relatórios do Departamento de Energia dos EUA, União Européia, e as Comissão de Inteligência dos EUA rotularam vários elementos de terras raras como materiais críticos, com base em sua importância para a energia limpa, alto risco de suprimento e falta de substitutos.

Esses relatórios incentivam a pesquisa e o desenvolvimento de métodos alternativos de mineração, como a biominação como uma potencial estratégia de mitigação.

Atendendo a essas chamadas, laboratórios em Curtine Berkeley Universidades têm usado microorganismos para dissolver minerais comuns contendo elementos de terras raras. Esses estudos em escala piloto mostraram resultados promissores, com taxas de extração ficando mais próximas às dos métodos convencionais de mineração.

Como a maioria dos eletrônicos tem um tempo de vida notoriamente curto e pouca reciclabilidade, os laboratórios estão experimentando a biominação “urbana”. Por exemplo, estudos de biolixiviação obtiveram sucesso em extraindo elementos de terras raras do pó de fósforo revestindo globos fluorescentes e o uso de microorganismos para reciclar elementos de terras raras de resíduos eletrônicos, como ímãs de disco rígido.

Os elementos de terras raras são críticos para o futuro da nossa tecnologia. A biominação oferece uma maneira de obter esses valiosos recursos de maneira ambientalmente sustentável e economicamente viável.

Sobre o autor

Marcos Voutsinos, PhD Candidate, Geomicrobiologia, University of Melbourne

Este artigo foi originalmente publicado em A Conversação. Leia o artigo original.

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