Introducción
Los microorganismos modificados genéticamente se utilizan en métodos innovadores de minería para facilitar el proceso de extracción y exploración minera y en el procesamiento de minerales. Estos microorganismos se emplean para mejorar la biomineria y la biorremediación del drenaje ácido de minas.
La biominería es un enfoque biotecnológico en el que se usan microorganismos para recuperar metales de minerales y materiales de desecho. Es un área emergente en la biología sintética que puede ayudar a abordar problemas para mejorar las aplicaciones industriales de la biominería.
Se revisan las herramientas de vanguardia para modificar genéticamente microorganismos acidófilos utilizados en la biominería.
Los microorganismos alterados genéticamente se crean mediante la introducción de una proteína más fuerte en las bacterias a través de la biotecnología o la ingeniería genética para mejorar la característica deseada.
El desarrollo de tecnologías de alto rendimiento para el cultivo y la selección de microbios oxidantes de Fe/S acelerará la ingeniería de cepas con propiedades industriales más deseables, como la tolerancia a metales pesados y la robustez en condiciones de grandes biorreactores.
Sin embargo, los efectos a largo plazo de la introducción de microorganismos genéticamente en el medio ambiente aún no se comprenden completamente y requieren más investigación.
Las ventajas de utilizar estos microorganismos en la exploración minera
- Biominería mejorada y biorremediación del drenaje ácido de minas
- La biominería asistida por biología sintética es un área emergente en biología sintética que puede ayudar a abordar problemas para mejores aplicaciones de biominería industrial.
- Los microbios pueden ofrecer un espacio de solución más amplio para diseñar consorcios de biominería sintética con propiedades de lixiviación deseables.
- El desarrollo de tecnologías de alto rendimiento para el cultivo y la detección de microbios oxidantes de Fe/S acelerará la ingeniería de cepas con propiedades industriales más deseables, como tolerancia a metales pesados, robustez en condiciones de biorreactores grandes.
- Las bacterias genéticamente modificadas se usan para producir grandes cantidades de proteínas para uso industrial.
Aunque se han realizado avances significativos en el campo de la modificación genética y se ha demostrado que los microorganismos alterados genéticamente pueden tener beneficios en la minería y la biorremediación, es importante considerar las posibles consecuencias ambientales a largo plazo.
Algunos de los posibles efectos a largo plazo que requieren investigación adicional incluyen
Impacto en los ecosistemas:
Podría haber interacciones con otras especies, cambios en la biodiversidad y perturbaciones en los ciclos naturales.
Transferencia de genes:
Existe la posibilidad de que los genes se transfieran a otros microorganismos o incluso a organismos superiores a través de la reproducción o el intercambio genético. Esto podría tener consecuencias no deseadas y afectar la diversidad genética y la adaptabilidad de las poblaciones naturales.
Resistencia y adaptación:
Podrían desarrollar resistencia a las condiciones ambientales o a los tratamientos utilizados en la minería. Esto podría entorpecer su control y tener implicaciones negativas en el largo plazo.
Persistencia y dispersión:
Igualmente, podrían persistir en el medio ambiente durante largos períodos de tiempo y dispersarse a través de diferentes medios, como el agua, el suelo o el aire.
Esto podría llevar a la propagación no controlada de los microorganismos cambiados genéticamente y aumentar el riesgo de impactos no deseados.
Los microorganismos modificados genéticamente se pueden emplear para extraer una variedad de metales y minerales de menas, relaves y otras fuentes de bajo grado. Algunos de los metales y minerales que se pueden extraer utilizando microorganismos genéticamente cambiados incluyen:
- Metales en yacimientos de minerales metálicos que se usan como materia prima estructural.
- Cobre, cobalto, oro y uranio
- Materias primas a base de sulfuro
- Metales pesados
Microorganismos en lugar de máquinas en la minería
Se refiere al uso de microorganismos en la minería y otros procesos industriales en lugar de maquinaria pesada y otros métodos convencionales. A continuación, se presentan algunos ejemplos de cómo se utilizan los microorganismos en diversos campos:
Los investigadores han desarrollado una nueva técnica minera que utiliza microorganismos para recuperar metales y almacenar carbono en los desechos producidos por la minería. La biominería aprovecha los microorganismos que consumen rocas para extraer minerales.
El empleo de microorganismos tiene el potencial de reducir el impacto ambiental de los procesos industriales, al tiempo que aumenta la eficiencia y la sostenibilidad.
Además, recuperan metales en la minería a través de un proceso llamado biolixiviación, donde los microorganismos catalizan la extracción de metales y metaloides de minerales o materiales de desecho.
A continuación, se presentan algunas formas en las que los microorganismos recuperan metales en la minería:
Generalmente, se usan los microorganismos acidófilos, quimiolitótrofos y oxidantes de hierro y azufre en procesos para recuperar metales de ciertos tipos de minerales de cobre, uranio y otros minerales.
Igualmente, son utilizados oxidantes de hierro y azufre para la recuperación de metales a partir de minerales y sus concentrados, incluyendo cobre, cobalto, oro y uranio.
Los microorganismos del suelo están estrechamente involucrados en la recuperación de metales a través de la biolixiviación y la biosorción.
Además, recuperan metales en la minería al catalizar la extracción de metales y metaloides de minerales o materiales de desecho a través de la biolixiviación y la biosorción. Este proceso tiene el potencial de reducir el impacto ambiental de las actividades mineras al tiempo que aumenta la eficiencia y la sostenibilidad.
Los metales valiosos suelen estar ligados a minerales sólidos. Algunos microbios pueden oxidar esos metales, permitiéndoles disolverse en agua. Este es el proceso básico detrás de la mayor parte de la biominería, que se utiliza para metales que se pueden recuperar más fácilmente cuando se disuelven que de las rocas sólidas.
Una técnica diferente de biominería, para metales que no son disueltos por los microbios, utiliza microbios para descomponer los minerales circundantes, lo que facilita la recuperación del metal de interés directamente de la roca restante.
La biolixiviación y la biooxidación son técnicas avanzadas y prometedoras en la industria minera, ya que ofrecen una alternativa más sostenible y eficiente para la extracción de metales.
Estos métodos aprovechan la capacidad de los microorganismos para catalizar reacciones químicas y liberar los metales de los minerales, reduciendo la necesidad de utilizar productos químicos tóxicos y minimizando el impacto ambiental.
¿Cuáles son los riesgos ambientales de la biominería?
La mayoría de las operaciones actuales de esta técnica emplean comunidades microbianas naturales. Debido a que estos tipos de organismos ya son comunes en el medio ambiente, los riesgos de la liberación de los propios microbios en el medio ambiente local se consideran relativamente pequeños.
Los mayores riesgos ambientales están relacionados con la fuga y el tratamiento de la solución ácida rica en metales creada por los microbios, que es similar al drenaje ácido de algunas minas abandonadas. Este riesgo se puede gestionar asegurándose de que la biominería se lleve a cabo en condiciones controladas con protocolos adecuados de sellado y gestión de residuos.
¿Qué tan común es la biominería?
La biominería es actualmente una pequeña parte de la industria minera en general. Se usa con mayor frecuencia cuando el porcentaje del metal deseado en una roca es pequeño, o para extraer metales remanentes de la roca estéril después de la minería convencional.
En Chile, que actualmente produce un tercio del cobre del mundo, ya se han extraído muchos de los minerales más ricos en cobre. Como resultado, la biominería se utiliza cada vez más para extraer depósitos con bajos porcentajes de cobre y, en todo el mundo, entre el 10 % y el 15 % del cobre se extrae mediante biolixiviación.
La biominería también es importante en la industria del oro, donde aproximadamente el 5 % del oro mundial se produce mediante biooxidación. A medida que los minerales ricos en metales se agotan en todo el mundo y con los avances en la investigación e ingeniería microbiana, la biominería puede volverse más común en el futuro.
Referencias Bibliográficas.
1. Biomining: biotechnologies for extracting and recovering metals from ores and waste materials Current Opinion in Biotechnology
2. Copper bioleaching in Chile Minerals
3. Progress in bioleaching: applications of microbial processes by the minerals industries Applied Microbiology and Biotechnology
4. Producing Copper Nature’s Way: Bioleaching Innovations
5. BIOMOre: Research on Future Mining BIOMOre 2017
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