El cobre sigue siendo uno de los metales más ubicuos en la vida cotidiana. Como conductor de calor y electricidad, se utiliza en alambres, techos y plomería, así como como catalizador para plantas petroquímicas, conductores solares y eléctricos y para una amplia variedad deuna variedad de aplicaciones relacionadas con la energía. Posteriormente, cualquier método para recolectar más del valioso producto resulta un esfuerzo útil.
Debora Rodrigues, Ezekiel Cullen Professor of Engineering en la Universidad de Houston Cullen College of Engineering, en colaboración con Francisco C. Robles Hernandez, profesor de la UH College of Technology y Ellen Aquino Perpetuo, profesora de la Universidad de Sao Paulo, Brasilofreció una investigación concluyente para comprender cómo las bacterias que se encuentran en las minas de cobre convierten los iones de cobre tóxicos en cobre estable de un solo átomo.
En su artículo en coautoría, "Bacterias de la minería de cobre: conversión de iones de cobre tóxicos en un cobre de átomo único estable", su investigación demuestra cómo una bacteria resistente al cobre de una mina de cobre en Brasil convierte los iones de sulfato de cobre en cobre metálico de valencia cero.
"La idea de tener bacterias en las minas no es nueva, pero la pregunta sin respuesta era: ¿qué están haciendo en las minas?", Dijo Robles. "Al poner las bacterias dentro de un microscopio electrónico, pudimos averiguar la físicay analizarlo. Descubrimos que las bacterias estaban aislando cobre de un solo átomo. En términos de química, esto es extremadamente difícil de derivar. Por lo general, se utilizan productos químicos agresivos para producir átomos individuales de cualquier elemento. Esta bacteria lo está creando de forma natural quees muy impresionante ".
Tan útil como es el cobre, el proceso de extracción del metal a menudo conduce a exposiciones tóxicas y desafíos en la extracción de un volumen sustancial para uso comercial. Aproximadamente mil millones de toneladas de cobre se estiman en reservas globales, según la Asociación de Desarrollo de Cobre Inc., con aproximadamente 12,5 millones de toneladas métricas por año extraídas. Esto se suma a aproximadamente 65 años de reservas restantes. Parte del desafío de suministro proviene del cobre disponible limitado en alta concentración en la corteza terrestre, pero el otro desafío es la exposición al dióxido de azufre ydióxido de nitrógeno en el proceso de fundición y producción de cobre para concentrar el metal en cantidades útiles.
"La novedad de este descubrimiento es que los microbios en el medio ambiente pueden transformar fácilmente el sulfato de cobre en cobre de un átomo único de valencia cero. Este es un gran avance porque el proceso sintético actual de cobre de valencia cero de un solo átomo no suele ser limpio, requiere mucha mano de obra ycaro ", dijo Rodrigues.
"Los microbios utilizan una vía biológica única con una variedad de proteínas que pueden extraer cobre y convertirlo en cobre de valencia cero de un solo átomo. El objetivo de los microbios es crear un entorno menos tóxico para ellos mismos mediante la conversión del cobre iónicoen cobre de un solo átomo, pero al mismo tiempo hacen algo que también es beneficioso para nosotros ".
Con un enfoque en microscopía electrónica, Robles examinó muestras de los hallazgos de Rodrigues en las minas de cobre brasileñas y determinó la naturaleza de un solo átomo del cobre. Los grupos de Rodrigues y Aquino identificaron aún más el proceso bacteriano para convertir el sulfato de cobre en cobre elemental - unhallazgo raro.
Los resultados de la investigación demuestran que este nuevo proceso de conversión como alternativa para producir átomos individuales de cobre metálico es más seguro y más eficiente que los métodos actuales es decir, deposición química de vapor, pulverización catódica y ablación con láser de femtosegundos.
"Solo hemos trabajado con una bacteria, pero puede que no sea la única que realiza una función similar", concluyó Rodrigues. "El siguiente paso para esta investigación en particular es recolectar el cobre de estas células y usarlo paraaplicaciones prácticas."
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Materiales proporcionado por Universidad de Houston . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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