microbios mineros a la búsqueda de tierras raras

Es sabido que en la Tierra los microorganismos desempeñan un papel fundamental en el ciclo de los elementos de la biosfera. De hecho, tanto es así que si hoy respiramos oxígeno se lo debemos a la actividad microbiológica primitiva que tuvo lugar en nuestro planeta hace unos 2500 millones de años, transformando la atmósfera terrestre por completo y allanando el camino para que la vida continuara por los derroteros que nos han traído hasta el presente. Sin embargo, el papel reservado a los microorganismos y su utilidad para el hombre con frecuencia ha sido pasado por alto a grandes escalas.

Breve introducción a la biominería

Dichos microorganismos tienen un destacado papel, por ejemplo, en la meteorización de las rocas; aspecto fundamental en el que nos centramos en este artículo. Así, puestos al servicio del ser humano, la notable capacidad de estos para atacar el material primigenio de nuestro planeta ha resultado crucial en diversos procesos industriales o de fabricación de materiales: buena cuenta de ello ofrece la llamada biominería o biolixiviación, cuyas aplicaciones prácticas tan solo empiezan a ser descubiertas.

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De este modo, entre las bondades de las biominería, encontramos que los microorganismos no solo pueden catalizar la extracción de elementos de las rocas tan valiosos como el cobre o el oro, si no que pueden hacerlo, además, en procesos que en ciertas circunstancias son susceptibles de reducir el uso dañino de compuestos tóxicos -como los cianuros- resultando enormemente beneficiosos para el medioambiente. Estas interacciones microbianas con minerales, no obstante, no solo se reducen a la explotación de recursos, si no que siendo ambiciosos también pueden emplearse para descontaminar suelos contaminados en un proceso llamado biorremediación.

Nuevas necesidades tecnológicas y biominería de precisión

Como decíamos, los microrganismos pueden resultar muy útiles en la obtención de elementos valiosos como el oro o el cobre. Sin embargo, debido la relativa abundancia de estos elementos y a que hasta el momento su extracción todavía resulta económicamente viable mediante métodos tradicionales para los que existe una infraestructura muy desarrollada, el papel de la biominería parece estar destinado a ofrecer soluciones a problemas por el momento más acuciantes, como la creciente necesidad de los llamados elementos de tierras raras.

Los elementos de tierras raras son hoy por hoy cruciales en la tecnología más puntera debido a sus propiedades físicas, entre las que se incluyen, por ejemplo, ferromagnetismo, luminiscencia o la superconductibilidad. Estos se utilizan en dispositivos electrónicos como teléfonos móviles y pantallas de ordenador, así como en la producción de imanes, aleaciones metálicas, y muchas otras aplicaciones de alta tecnología.

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Pese a que su denominación como elementos raros puede llevar pensar que se trata de elementos escasos, cabe aclarar que algunos de los 17 elementos que se clasifican en este grupo son relativamente abundantes en la corteza terrestre, pero difíciles de hallar en su forma pura y costosos de extraer. No obstante, lo que verdaderamente marca la importancia estratégica de los elementos de tierras raras es que en un momento no muy lejano su demanda pronto superará a la oferta, por lo que resulta urgente hallar nuevas maneras de extraerlos del interior de la tierra.

Microorganismos y minas en el espacio

Yendo un paso más allá, no resulta descabellado asumir dada la importancia de las tierras raras en la tecnología espacial, que a medida que los seres humanos busquen explorar otros planetas, en respuesta a una creciente necesidad, la extracción de algunos de estos 17 elementos se convertirá en un sector cada vez más estratégico, por lo que la búsqueda de nuevos métodos más eficientes y simples para su obtención se está convirtiendo en una prioridad para numerosos gobiernos y empresas privadas.

Así, a día de hoy, los microbios se utilizan para extraer tierras raras de las rocas en la Tierra, pero hasta el momento se desconocía si podían cumplir con la misma función de manera eficiente en condiciones de baja o nula gravedad. Este aspecto es precisamente en el que se ha centrado la investigación dirigida por el astrobiólogo de la universidad de Edimburgo, Charles Cockell, autor principal de un estudio que se publica esta semana en la revista Nature Communications bajo el título Space station biomining experiment demonstrates rare earth element extraction in microgravity and Mars gravityy que recoge los resultados del experimento BioRock de la Agencia Espacial Europea, realizado en la Estación Espacial Internacional en 2019.

El astronauta de la ESA Luca Parmitano desliza a los mineros más pequeños del universo en el contenedor del experimento Kubik en la Estación Espacial Internacional.

Cockell y sus colegas evaluaron el potencial para la biominería de tres especies de bacterias (Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis y Cupriavidus metallidurans) en microgravedad y simulando la gravedad de Marte y la Luna a bordo de la Estación Espacial Internacional.

Para ello, los autores midieron la eficiencia de extracción de las bacterias y la cantidad de 14 elementos de tierras raras diferentes que podrían lixiviar de rocas basálticas análogas a gran parte del material presente en las superficies de la Luna y Marte. Los experimentos del equipo de Cockel tuvieron, además, un equivalente paralelo en la Tierra en condiciones normales de gravedad.

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Tras su investigación los autores descubrieron que por ejemplo S. desiccabilis podía extraer las tierras raras del basalto estudiado en las tres condiciones de gravedad por igual, demostrando que la eficiencia en la lixiviación de esta bacteria fue similar en todos los casos, y que además fue más alta para las tierras raras que son más abundantes en el basalto.

«Aunque las capacidades de biominería microbiana son específicas de un organismo, son posibles en el espacio y en una gravedad similar a la de Marte o la de la Luna».

Para las otras dos cepas bacterianas los resultaron mostraron, no obstante, una nula capacidad o una fuerte reducción en la eficiencia de lixiviación a baja gravedad y a gravedad cero. «Estos resultados subrayan que, aunque las capacidades de biominería microbiana son específicas de un organismo, son posibles en el espacio y en una gravedad similar a la de Marte o la de la Luna», declaran los autores.

Además de tener el potencial para revolucionar la minería aquí en la Tierra, el desarrollo de la biominería espacial puede contribuir a mejorar nuestra comprensión de las interacciones entre microbios y minerales en el espacio, lo que un futuro podría aplicarse la formación del suelo a partir de rocas pobres en nutrientes; el uso del regolito como materia prima para sistemas de soporte vital o como pilas de combustible microbianas en otros cuerpos celestes, entre muchas otras.

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Todas estas aplicaciones diversas tienen en común que requieren más investigaciones experimentales sobre cómo los microbios se adhieren e interactúan con materiales de roca y regolito en entornos espaciales, sin embargo los investigadores son optimistas al respecto, ya que, según afirman, su experimento demostró al viabilidad técnica de un reactor de biominería en el espacio, lo que podría resultar crucial para el establecimiento futuro de una presencia humana permanente y autosuficiente más allá de nuestro planeta.