Investigadores austriacos han descubierto un método para capturar selectivamente metales de un flujo de residuos utilizando levadura de cerveza gastada, el mismo subproducto de la cerveza que se utiliza en la pasta de extracto de levadura.
En un artículo publicado en la revista Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, los científicos explican que los desechos electrónicos son notoriamente difíciles de reciclar debido a la complicada separación de los diferentes metales presentes.
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"Solucionar la separación de metales es un primer paso crucial, pero la recuperación selectiva de los mismos sigue siendo un desafío. En comparación con métodos como la precipitación química, la biosorción utilizando levadura de cerveza gastada ofrece un enfoque económico y respetuoso con el medio ambiente", señaló Klemens Kremser de la Universidad de Recursos Naturales y Ciencias de la Vida de Viena, autor correspondiente del artículo.
Aunque existen diversas opciones para separar los metales presentes en los desechos electrónicos, incluyendo otros biosorbentes, como materiales biológicos que pueden absorber contaminantes, todos ellos presentan importantes limitaciones. Por ejemplo, la precipitación química produce escoria contaminada, mientras que el biocarbón (un biosorbente similar al carbón vegetal) es difícil de separar de las aguas residuales.
Por tanto, los científicos se enfocaron en la levadura de cerveza como alternativa. Obtuvieron 20 litros de levadura de cerveza usada, separaron la biomasa de los residuos de la elaboración de la cerveza y la secaron. Las interacciones electrostáticas en la superficie de la levadura permiten que los iones metálicos se adhieran a esta, un proceso conocido como adsorción. Variar el pH de la solución altera estas interacciones, lo que permite que la levadura absorba más o diferentes iones metálicos, dependiendo de la composición y pH específicos de la solución.
Posteriormente, los investigadores probaron la biomasa de levadura contra zinc, aluminio, cobre y níquel, metales de importancia económica. Evaluaron cada solución de metal a diferentes pH y temperaturas para determinar la posibilidad de incrementar la fuerza de las interacciones y recuperar más metal. También probaron la levadura frente a un flujo de residuos polimetálicos real.
"El uso de biomasa residual para la recuperación de metales no es completamente nuevo, pero la selectividad de los procesos de biosorción es un factor crucial para la recuperación eficiente de metales a partir de flujos de residuos polimetálicos", comentó Anna Sieber, Ph.D., miembro del K1-MET, un centro de investigación metalúrgico austriaco y primer autora del artículo. "Demostramos altas tasas de recuperación de metales a partir de una solución metálica compleja utilizando biomasa económica y respetuosa con el medio ambiente. La biomasa de levadura se considera segura y su reutilización la hace económicamente viable".
El grupo logró recuperar más del 50% del aluminio, más del 40% del cobre y más del 70% del zinc de las soluciones metálicas de prueba. Del flujo de residuos polimetálicos, recuperaron más del 50% del cobre y más del 90% del zinc utilizando la levadura.
El cambio de temperatura tuvo un impacto limitado en la eficiencia, excepto en el caso del zinc, donde aumentó la tasa de recuperación en un 7,6%. De manera similar, ajustar el pH tuvo un efecto limitado en la mayoría de las soluciones metálicas, excepto en el aluminio, donde mejoró la eficiencia de recuperación en un 16%.
"Los metales pueden ser eliminados de la superficie de la levadura mediante un tratamiento ácido, lo que los hace reciclables", explicó Sieber. "Sería interesante investigar posibles aplicaciones para estos metales recuperados".
La propia levadura también podría ser reciclada sin afectar gravemente su capacidad para recuperar metales; los científicos lograron utilizarla cinco veces para recuperar diferentes metales. Sin embargo, el equipo advierte que el nuevo proceso necesita ser probado en estudios más amplios en condiciones de la vida real antes de su implementación a escala industrial.
"El proceso de eliminación de metales en este estudio se optimizó para los cuatro metales específicos mencionados. Aunque la concentración de iones metálicos potencialmente perturbadores era baja en nuestras soluciones iniciales, sería importante tener esto en cuenta al aplicar este enfoque a diferentes soluciones metálicas mixtas", concluyó Kremser.
Fuente: Mining.
Artículo de Investigación Original
Frente. Bioeng. Biotechnol., 12 de marzo de 2024
Sec. Ingeniería de bioprocesos
Volumen 12 - 2024 | https://doi.org/10.3389/fbioe.2024.1345112