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Espaço

Mineração espacial com bactérias produz elementos de terras raras

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/11/2020

Mineração espacial com bactérias produz elementos de terras raras
Astronauta Luca Parmitano coloca os reatores de biomineração na centrífuga usada para simular as condições de gravidade da Lua e de Marte.
[Imagem: European Space Agency]

Mineração com bactérias

Embora o tema da mineração espacial esteja em voga, é difícil imaginar como os equipamentos descomunais usados na mineração terrestre poderiam sequer ser levados ao espaço.

Acontece que os elementos de interesse tecnológico - incluindo aqueles mais básicos, como os necessários para a construção de casas e abrigos - ocorrem em concentrações muito pequenas nas rochas.

É por isso que é tão difícil encontrar uma mina do que quer que seja aqui na Terra: A substância procurada - seja ouro, cobre, alumínio, lítio, um dos elementos de terras raras etc - precisa estar em uma concentração nas rochas que justifique sua exploração comercial lucrativa.

Ainda assim, essas rochas - os minérios - precisam ser coletados, triturados e sujeitos a um processo responsável por ir concentrando cada vez mais a substância, até que ela possa ser extraída em sua forma pura.

Fazer isso no espaço é complicado, o que tem levado alguns pesquisadores a procurarem alternativas. No ano passado, uma equipe da NASA e da Universidade de Edimburgo, no Reino Unido, começou a testar biorreatores na Estação Espacial Internacional que usam bactérias para pegar as substâncias das rochas e liberaram-nas em maior concentração, facilitando o trabalho da mineração espacial.

Agora eles publicaram os resultados dos experimentos, mostrando que ainda há um longo caminho para se encontrar um meio eficiente de minerar no espaço, mas que a biotecnologia é de fato uma ferramenta a ser seriamente considerada.

Mineração espacial com bactérias produz elementos de terras raras
Reator de biomineração, já carregado com as fatias de basalto e os microrganismos capazes de lixiviar os elementos em seu interior.
[Imagem: Charles Cockell]

Biomineração

O experimento consistiu em colocar bactérias que se mostraram promissoras aqui na Terra para tentar extrair elementos de terras raras de uma rocha, o basalto, que funciona como um bom modelo porque é uma espécie mineralógica encontrada na Lua e em Marte.

O basalto foi colocado dentro de "reatores de biomineração" - 18 ao todo - juntamente com três tipos de micróbios sugadores de metais. E os próprios reatores foram submetidos a três condições diferentes: Dois tipos foram mantidos girando a velocidades variáveis, para simular a gravidade da Lua e a gravidade de Marte, enquanto o terceiro conjunto ficou parado, nas condições típicas da microgravidade, permitindo comparar as três situações com os experimentos de laboratório já realizados na gravidade da Terra.

Duas das espécies de bactérias (Bacillus subtilis e Cupriavidus metallidurans) tiveram um decréscimo de eficácia na extração dos elementos da rocha em comparação com seu comportamento na gravidade terrestre. Mas uma terceira espécie, a Sphingomonas desiccabilis, não se contentou em manter-se uma boa "bactéria mineira" - ela superou as expectativas.

"A S. desiccabilis, para todos os elementos de terras raras e em todas as três condições de gravidade na ISS, o microrganismo lixiviou de 111,9% a 429,2% dos [níveis apresentados pelos] controles não-biológicos," escreveu a equipe.

Mineração espacial com bactérias produz elementos de terras raras
Esquema do biorreator e a fatia de basalto minerada pelas bactérias (direita).
[Imagem: Charles S. Cockell et al. - 10.1038/s41467-020-19276-w]

Viabilidade científica e técnica

A concentração dos elementos de terras raras obtida pelas bactérias fica na casa dos nanogramas por grama, o que é pelo menos três ordens de grandeza menos do que o necessário para viabilizar uma mina na Terra, mas os resultados são interessantes porque até o momento não existem muitas possibilidades para se encontrar minas no espaço e que calhem de estar em locais adequados para o pouso de astronautas.

"Nossos experimentos dão suporte à viabilidade científica e técnica da mineração elementar otimizada biologicamente em todo o Sistema Solar. Embora não seja economicamente viável minerar esses elementos no espaço e trazê-los para a Terra, a biomineração espacial poderia potencialmente sustentar uma presença humana autossustentável no espaço.

"Por exemplo, nossos resultados sugerem que a construção de minas robóticas e dirigidas por humanos na região do Oceanus Procellarum da Lua, que tem rochas com concentrações enriquecidas de elementos de terras raras, pode ser uma direção frutífera do desenvolvimento científico e econômico humano além da Terra," disse o professor Charles Cockell, que liderou a construção dos reatores de biomineração.

Bibliografia:

Artigo: Space station biomining experiment demonstrates rare earth element extraction in microgravity and Mars gravity
Autores: Charles S. Cockell, Rosa Santomartino, Kai Finster, Annemiek C. Waajen, Lorna J. Eades, Ralf Moeller, Petra Rettberg, Felix M. Fuchs, Rob Van Houdt, Natalie Leys, Ilse Coninx, Jason Hatton, Luca Parmitano, Jutta Krause, Andrea Koehler, Nicol Caplin, Lobke Zuijderduijn, Alessandro Mariani, Stefano S. Pellari, Fabrizio Carubia, Giacomo Luciani, Michele Balsamo, Valfredo Zolesi, Natasha Nicholson, Claire-Marie Loudon, Jeannine Doswald-Winkler, Magdalena Herová, Bernd Rattenbacher, Jennifer Wadsworth, R. Craig Everroad, René Demets
Revista: Nature Communications
Vol.: 11, Article number: 5523
DOI: 10.1038/s41467-020-19276-w





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