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Una alternativa más eficiente y segura a la obtención de cobre

El cobre es un metal común que se usa en la vida cotidiana. Como conductor de calor y electricidad, se usa comúnmente en alambres.

El cobre sigue siendo uno de los minerales más comunes en la vida cotidiana. Como conductor de calor y electricidad, se utiliza en cableado, techado y plomería, así como como catalizador para plantas petroquímicas, conductores solares y eléctricos y una amplia gama de aplicaciones relacionadas con la energía. Por lo tanto, cualquier método de cosechar más del bien valioso resulta ser un esfuerzo beneficioso.

Deborah Rodríguez, profesora de ingeniería en la Universidad de Houston Cullen, en colaboración con Francisco C. Robles Hernandez, profesor de ingeniería en la Universidad de Houston Cullen Oh La Facultad de Tecnología y Ellen Aquino Perpeto, profesora de la Universidad de São Paulo, Brasil, mostraron una investigación crítica para comprender cómo las bacterias en las minas de cobre convierten los iones de cobre tóxicos en iones estables.maíz cobre.

Deborah Rodrigues

Ezekiel Cullen es profesor de ingeniería en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Houston Cullen. Crédito: Universidad de Houston

En su artículo conjunto, “Bacterias de la minería de cobre: ​​conversión de iones de cobre tóxicos en un único átomo de cobre estable”, su investigación explica cómo las bacterias resistentes al cobre de una mina de cobre en Brasil convierten CuSO4 (Sulfato de cobre) a iones de cobre incomparables (cobre metálico).

“La idea de las bacterias en las minas no es nueva, pero la pregunta sin respuesta era: ¿Qué están haciendo en las minas?” Dijo Robles. “Al colocar bacterias dentro de un microscopio electrónico, pudimos aprender y analizar la física. Descubrimos que las bacterias estaban aislando un solo átomo de cobre. En términos de química, esto es muy difícil de derivar. Por lo general, se utilizan productos químicos agresivos en para producir átomos individuales de cualquier elemento. Estas bacterias los crean de forma natural, lo cual es impresionante “.

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A pesar de la utilidad del cobre, el proceso de extracción de metales a menudo conduce a exposiciones tóxicas y desafíos en la extracción de grandes cantidades para uso comercial. Las reservas globales se estiman en alrededor de mil millones de toneladas de cobre, según la Asociación de Desarrollo del Cobre, con aproximadamente 12,5 millones de toneladas métricas por año. Eso se suma a casi 65 años de reservas restantes. Parte del desafío del suministro proviene de la disponibilidad limitada de cobre en alta concentración en la corteza terrestre, pero otro desafío es la exposición al dióxido de azufre y al dióxido de nitrógeno en el proceso de fundición y producción de cobre para concentrar el mineral en cantidades útiles.

Francisco Robles

Francisco C. Robles, profesor de la Facultad de Tecnología de la UH. Crédito: Universidad de Houston

“Lo nuevo de este descubrimiento es que los microbios en el medio ambiente pueden convertir fácilmente el sulfato de cobre en cobre monovalente cero. Este es un logro porque el proceso sintético actual de cobre de un solo átomo no suele ser limpio, laborioso y costoso”, Rodríguez. dicho.

“ Los microbios utilizan una vía biológica única con un conjunto de proteínas que pueden extraer cobre (II) (Cu2+) Y convertirlo en cobre monovalente (Cu.)). El objetivo de los microbios es crear un entorno menos tóxico para ellos mismos al convertir el cobre iónico en cobre monoatómico, pero al mismo tiempo hacer algo beneficioso para nosotros también ”.

Centrándose en la microscopía electrónica, Robles examinó muestras de los hallazgos de Rodríguez en las minas de cobre brasileñas y determinó la naturaleza del único átomo de cobre. Los grupos Rodrigues y Aquino también identificaron el proceso bacteriano para convertir el sulfato de cobre en cobre elemental, un hallazgo poco común.

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Los resultados de la investigación muestran que este nuevo proceso de conversión como alternativa a la producción de átomos individuales de cobre metálico es más seguro y eficiente en comparación con los métodos actuales (como la deposición química de vapor, la pulverización y la ablación con láser de femtosegundos).

“Solo trabajamos con una bacteria”, concluyó Rodríguez, “pero puede que no sea la única que realiza una función similar”. “El siguiente paso para esta investigación específica es recolectar cobre de estas células y usarlo para aplicaciones prácticas”.

La referencia: “Bacterias de la minería del cobre: ​​conversión de iones de cobre tóxicos en cobre monoatómico estable” por Louise Haas Gracioso, Janière Peña Bahamond, Bruno Karolsky, Bruna Bacaro Borrego, Ellen Aquino Perpeto, Claudio Augusto Uller do Nascimento, Hiroki Hachiguchi, Maria Aparecida, Francisco C. Robles Hernandez y Deborah Friggie Rodriguez, 23 de abril de 2021, Avances de la ciencia.
DOI: 10.1126 / sciadv.abd9210