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

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

A mina Mary Kathleen, uma mina de urânio exaurida no noroeste de Queensland, contém cerca de A $ 4 bilhões em elementos de terras raras. A biomineração oferece uma opção econômica e ecologicamente correta para sua extração.

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

Alguns cientistas até acreditam que não podemos colonizar outros planetas sem a ajuda de tecnologias de biominação.

Como funciona?

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

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.

Contudo, elementos de terras raras são biolixiviados de minérios não sulfídicos usando microorganismos que requerem uma fonte de carbono orgânico, porque esses minérios não contêm uma fonte de energia utilizável. Nesse caso, 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 a partir das concentrações de traços em seus alimentos. Micróbios, Contudo, obter metais dissolvendo-os dos minerais em seu ambiente. Eles fazem isso produzindo ácidos orgânicos e compostos de ligação de metal. Os cientistas exploram essas características misturando micróbios em solução com minérios e coletando o metal enquanto ele flutua até o topo.

A temperatura, açúcares, a taxa na qual o tanque é agitado, acidez, todos os níveis de dióxido de carbono e oxigênio precisam ser monitorados e ajustados para fornecer condições ideais de trabalho

Os benefícios da biominação

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

Porque é barato e simples, a biominação pode explorar com eficácia fontes de metais de baixo teor (como rejeitos de minas) que, de outra forma, seriam antieconômicos usando métodos tradicionais.

Países estão cada vez mais se voltando para a biominação, como a Finlândia, Chile e Uganda. O Chile esgotou grande parte de seus ricos minérios de cobre e agora utiliza biomineração, enquanto Uganda vem extraindo cobalto de rejeitos de minas de cobre há mais de uma década.

Por que precisamos de elementos de terras raras?

Os elementos de terras raras incluem o grupo de 15 lantanídeos perto da parte inferior da tabela periódica, mais escândio e ítrio. Eles são amplamente usados ​​em quase todos os produtos eletrônicos e são cada vez mais procurados pelas indústrias de veículos elétricos e de energia renovável.

As propriedades atômicas exclusivas desses elementos os tornam úteis como ímãs e fósforos. Eles são usados ​​como ímãs fortes e leves em veículos elétricos, turbinas eólicas, unidades de disco rígido, equipamentos médicos e como fósforos em iluminação de eficiência energética e em LEDs de telefones celulares, televisores e laptops.

Apesar do nome, elementos de terras raras não são raros e alguns são, de fato, mais abundantes que o cobre, níquel e chumbo na crosta terrestre. Contudo, ao contrário desses metais primários que formam minérios (um mineral ou rocha de ocorrência natural da qual uma substância útil pode ser facilmente extraída), os elementos de terras raras estão amplamente dispersos. Assim, para serem economicamente viáveis, eles são geralmente minerados 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, as restrições comerciais e a mineração ilegal fizeram os preços flutuar drasticamente ao longo dos anos.

Relatórios do Departamento de Energia dos EUA, União Européia, e a comissão de inteligência dos EUA rotulou vários elementos de terras raras como materiais críticos, com base em sua importância para a energia limpa, alto risco de abastecimento, e falta de substitutos.

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

Atendendo a essas chamadas, laboratórios em Curtin, e as Universidades de Berkeley usaram microorganismos para dissolver minerais portadores de elementos de terras raras comuns. Esses estudos em escala piloto mostraram resultados promissores, com taxas de extração cada vez mais próximas das dos métodos convencionais de mineração.

Como a maioria dos produtos eletrônicos tem uma vida útil notoriamente curta e reciclabilidade pobre, laboratórios estão fazendo experiências com biomineração "urbana". Por exemplo, estudos de biolixiviação obtiveram sucesso na extração de elementos de terras raras dos globos fluorescentes do revestimento de pó de fósforo, 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 essenciais para o futuro de nossa tecnologia. A biominação oferece uma maneira de obter esses recursos valiosos de uma forma que seja ambientalmente sustentável e economicamente viável.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.