Ni potentes perforadoras, ni sistemas de bombeo, ni equipos mineros de primerísimo nivel. Nuestro nuevo aliado para abastecernos de "tierras raras" es bastante más pequeño, que no simple: una docena de cepas de cianobacterias que —como acaba de constatar un equipo de científicos alemanes— destacan por su capacidad para absorber este tipo de elementos (REE) en las aguas residuales. Quizás parezca una habilidad menor, pero puede facilitarnos enormemente su reciclaje. Y cuando hablamos de metales tan demandados y cotizados como el óxido de terbio, que se paga a unos 3.800 euros el kilo y tiene aplicaciones aeroespaciales o en electrónica avanzada, eso son palabras mayores.
De momento es apenas una prueba de concepto a la que le queda por delante un largo camino, pero el estudio ya genera interés en el mundo académico.
¿Qué propone el estudio? Sacar provecho de las bacterias en el complicado reto de reciclar las tierras raras. La investigación la han desarrollado científicos de la Universidad Técnica de Múnich (TUM), que mano a mano con otro centro de Kaiserlautern, ubicado también en Alemania, han comprobado la capacidad de varias cianobacterias para una tarea peculiar: absorber este tipo de metales.
En concreto, los científicos probaron una docena de cepas y cómo se les da recabar lantano, cerio, neodimio y terbio en entornos líquidos. El potencial biotecnológico de la mayoría de cianobacterias que manejaron no se había analizado nunca antes. Algunas presentan incluso un carácter extremófilo. Entre las bacterias con las que trabajaron en la TUM hay muestras recogidas en desiertos de Namibia, lagos salados, grietas rocosas de Sudáfrica o arroyos contaminados de Suiza.
¿Y qué ha descubierto? Que tienen una capacidad de recolección más que interesante. "Las cianobacterias investigadas son capaces de absorber cantidades de metales de tierras raras equivalentes al 10% de su masa seca", explica la TUM. Los científicos comprobaron otras dos características prometedoras. Primero, que el fenómeno se daba incluso cuando las concentraciones de metales eran bajas. Segundo, que el proceso es relativamente rápido: en el caso del cerio la mayor parte del material se había recolectado en cuestión de cinco minutos.
Los resultados los han plasmado en un estudio publicado en Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, en el que explican por ejemplo como los cultivos de una de las cepas, la más prometedora, fue capaz de absorber entre 84,2 y 91,5 miligramos de tierras raras por gramo de biomasa. Tras el análisis el equipo se centró en las cinco cianobacterias "más eficientes", con las que —precisa El País— se realizaron nuevas pruebas en un tanque repleto de aguas de una mina.
Pero… ¿en qué consiste el proceso? En un fenómeno conocido como “bioabsorción”. No se trata de que las bacterias se coman los metales de tierras raras, sino en que estos últimos se unen a su superficie celular. "La biomasa de cianobacterias tiene una alta proporción de azúcar con cargas negativas. Estos atraen iones metálicos cargados positivamente que luego se unen a la biomasa", explica el autor principal del estudio publicado en Frontiers, Michael Paper.
Sus resultados son interesantes, pero iniciales. La TUM explica que, en un proyecto posterior, los científicos quieren realizar nuevos experimentos con una escala mayor. El objetivo: "Mejorar la aplicación industrial". "Según los resultados, es posible el enriquecimiento de elementos metálicos con soluciones diluidas. Para un proceso industrial, los parámetros deben optimizarse y ajustarse aún más en función de la composición de metales en las aguas residuales y la biomasa que se utiliza como biosorbente", reconoce el propio equipo al final de su artículo.
¿Cuál es el objetivo final? Impulsar la economía circular en torno a las tierras raras, materiales que además de jugar un papel crucial en la industria tecnológica y la transición energética —o precisamente a raíz de ello— han ganado un valioso rol geopolítico. A pesar de que la UE, EEUU, Japón, Turquía… ya buscan la forma de reforzar su posición, lo cierto es que el protagonista indiscutible del sector sigue siendo China. Y de lejos. El gigante asiático acaparaba en 2019 el 60% de la producción global y su control es aún más firme en el procesamiento.
Con ese telón de fondo y teniendo en cuenta que los depósitos de recursos explotables son limitados y trabajarlos suele acarrear un impacto medioambiental negativo, el reciclaje de REE se vuelve incluso más valioso. Los investigadores de la TUM lo saben y por quieren lograrlo de la forma "más eficiente posible", centrando su atención en las aguas residuales generadas en campos mineros o catalizadores.
¿Es un estudio aislado? No. Science News calcula que, si lográramos pulir el proceso, una parte significativa de la demanda de imanes de tierras raras podría cubrirse con reciclaje. La realidad, como recogía un informe publicado en 2018 en Current Opinion, es que la proporción de REE reutilizados a partir de productos finales es todavía bastante bajo. Extraerlos no resulta una tarea sencilla y además requiere una inversión de energía que le resta atractivo al proceso.
El valor de los REE y el empeño por reducir su impacto medioambiental y la dependencia de China han favorecido sin embargo que el objetivo del reciclaje haya ganado atractivo para empresas y centros de investigación como la TUM. Una de las propuestas más interesantes consiste por ejemplo en el uso de la bacteria Gluconobacter, capaz de generar ácidos orgánicos que sirven para extraer tierras raras de ciertos catalizadores. Y todo con un impacto menor que el ácido clorhídrico u otras sustancias que se emplean en la lixiviación.
Imágenes: Andreas Heddergott / TUM y 李大毛 没有猫 (Unsplash)
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