Un equipo de investigadores alemanes descubrió que la biomasa de algunas cianobacterias fotosintéticas exóticas puede absorber eficientemente elementos de tierras raras (REE) de las aguas residuales .

En un artículo publicado en la revista Frontiers in Bioengineering and Biotechnology , los científicos dicen que las aguas residuales ideales para este propósito son las derivadas de la minería, la metalurgia o el reciclaje de desechos electrónicos. Los REE absorbidos pueden luego ser lavados de la biomasa y recolectados para su reutilización.

“Aquí optimizamos las condiciones de absorción de REE por la biomasa de cianobacterias y caracterizamos los mecanismos químicos más importantes para unirlos. Estas cianobacterias podrían usarse en futuros procesos ecológicos para la recuperación simultánea de REE y el tratamiento de aguas residuales industriales”, dijo Thomas Brück, profesor de la Universidad Técnica de Munich y último autor del estudio, en un comunicado de prensa.

Brück explicó que la biosorción es un proceso metabólicamente pasivo para la unión rápida y reversible de iones de soluciones acuosas a la biomasa.

Él y sus colegas midieron el potencial de biosorción de los REE lantano, cerio, neodimio y terbio por 12 cepas de cianobacterias en cultivo de laboratorio. La mayoría de estas cepas nunca antes habían sido evaluadas por su potencial biotecnológico. Se tomaron muestras de hábitats altamente especializados, como suelos áridos en los desiertos de Namibia, la superficie de líquenes en todo el mundo, lagos de natrón en Chad, grietas en rocas en Sudáfrica o arroyos contaminados en Suiza.

Los autores encontraron que una nueva especie no caracterizada de Nostoc tenía la mayor capacidad de biosorción de iones de estos cuatro REE de soluciones acuosas, con eficiencias entre 84,2 y 91,5 mg por gramo de biomasa, mientras que Scytonema hyalinum tenía la eficiencia más baja con 15,5 a 21,2 mg por gramo. gramo. También fueron eficientes Synechococcus elongates , Desmonostoc muscorum , Calothrix brevissima y una nueva especie no caracterizada de Komarekiella .

Se encontró que la biosorción dependía fuertemente de la acidez: era más alta a un pH de entre cinco y seis y disminuía constantemente en soluciones más ácidas. El proceso fue más eficiente cuando no hubo "competencia" por la superficie de biosorción en la biomasa de cianobacterias de iones positivos de otros metales no REE como zinc, plomo, níquel o aluminio.

Proceso rápido

Los autores utilizaron una técnica llamada espectroscopia infrarroja para determinar qué grupos químicos funcionales en la biomasa eran los principales responsables de la biosorción de REE.

“Encontramos que la biomasa derivada de las cianobacterias tiene excelentes características de adsorción debido a su alta concentración de restos de azúcar cargados negativamente, que llevan grupos carbonilo y carboxilo. Estos componentes cargados negativamente atraen iones metálicos cargados positivamente, como REE, y apoyan su unión a la biomasa”, dijo Michael Paper, primer autor del estudio.

Brück, Paper y sus colegas concluyeron que la biosorción de REE por parte de las cianobacterias es posible incluso a bajas concentraciones de metales. El proceso también es rápido: por ejemplo, la mayor parte del cerio en solución se biosorbió dentro de los cinco minutos posteriores al inicio de la reacción.

“Las cianobacterias descritas aquí pueden adsorber cantidades de REE correspondientes a hasta el 10% de su materia seca. La biosorción, por lo tanto, presenta un proceso optimizado desde el punto de vista económico y ecológico para la recuperación circular y la reutilización de metales de tierras raras a partir de aguas residuales industriales diluidas de los sectores de minería, electrónica y producción de catalizadores químicos”, dijo Brück.

En su opinión, se espera que este sistema sea económicamente viable en un futuro próximo, ya que es probable que la demanda y los precios de mercado de las REE aumenten significativamente en los próximos años.

Las tierras raras son ingredientes clave de los diodos emisores de luz, los teléfonos móviles, los motores eléctricos, las turbinas eólicas, los discos duros, las cámaras, los imanes y las bombillas de bajo consumo. Sin embargo, como resultado de su rareza y la demanda, son caros. Por ejemplo, un kilo de óxido de neodimio cuesta actualmente aproximadamente 200 €, mientras que la misma cantidad de óxido de terbio cuesta aproximadamente 3.800 €.

Hoy, China tiene casi un monopolio en la extracción de REE.

Fuente: Mining dot com