Las bacterias facilitan la recuperación selectiva de materias primas fundamentales
Europa depende casi por completo del suministro exterior de tierras raras, magnesio y metales del grupo del platino (MGP). La Unión Europea promueve iniciativas para aumentar su independencia y, al mismo tiempo, mejorar la sostenibilidad de la minería y respaldar una economía circular. Para apoyar estos objetivos, en el proyecto BIORECOVER, financiado con fondos europeos, se desarrolló un proceso basado en la biotecnología para recuperar materias primas fundamentales (MPF) de fuentes primarias y secundarias sin explotar.
Minerales objetivo y metodología del proceso de recuperación
Cristina Martínez, responsable científica del proyecto en el CETIM, comenta: «En BIORECOVER se hizo hincapié en la recuperación de tres MPF, a saber: tierras raras de relaves de bauxita (un producto de desecho de la transformación del aluminio), magnesio (Mg) de minerales de baja calidad y MGP de residuos de procesos y menas de MGP de baja calidad». El proceso multietapa a escala semipiloto del proyecto se adaptó a los metales y fuentes objetivo de MPF. El equipo de BIORECOVER aisló y examinó una plétora de bacterias de poblaciones naturales presentes en residuos mineros y, después, investigó sus mecanismos precisos de acción a través del estudio de su ADN. A continuación, las bacterias se utilizaron para eliminar impurezas en las fuentes. El procesamiento previo fue acompañado de la movilización de las MPF mediante biolixiviación —extracción y solubilización de las MPF con ácidos minerales y orgánicos producidos biológicamente— e inmovilización con microorganismos para producir un biolixiviado rico en las MPF objetivo. El empleo de metodologías innovadoras favoreció la recuperación selectiva de MPF del biolixiviado con diferentes metales. La combinación de modelización y pruebas en soluciones naturales y sintéticas que contienen MPF favoreció la optimización.
Sentar las bases para la recuperación selectiva de MPF
Tras el proceso de biolixiviación, se aplicaron una serie de tecnologías avanzadas, cada una de las cuales abordaba pasos críticos específicos de los tres grupos distintos de MPF estudiados en el proyecto. Estas tecnologías adaptadas garantizaron una recuperación y un tratamiento óptimos para cada grupo de MPF, lo cual destaca la importancia de una aplicación tecnológica precisa en las fases clave del proceso. Las nuevas microcápsulas para la recuperación selectiva de itrio y escandio de biolixiviados ricos en tierras raras posibilitaron una tasa máxima de recuperación de cerca del 80 % para estos dos elementos químicos. La tasa máxima de recuperación para el neodimio fue de casi el 40 %, mientras que para el lantano y el cesio fue de cerca del 20 %. En BIORECOVER se consiguió una selectividad del 95 % para el itrio mediante el empleo de microcápsulas poliméricas comerciales y soluciones sintéticas. Además, se logró un hito en la purificación de biolixiviados utilizando tecnologías de electroprecipitación para la recuperación específica de Mg de biolixiviados de Mg, con una tasa de recuperación máxima del 100 % y una selectividad del 92 % en el proceso de tratamiento ulterior. La pureza final del hidróxido de magnesio (brucita) fue de casi el 90 %. Por último, un biopolímero modificado con sideróforos bacterianos facilitó la recuperación selectiva de MGP. El biopolímero permitió una recuperación máxima de casi el 78 % para el platino (Pt) y del 58 % para el paladio a partir de subproductos de MGP, así como una selectividad de casi el 98 % para el platino y del 92 % para el iridio a partir de lixiviados sintéticos de MGP. «La movilización de MGP en minerales de MGP de baja ley constituyó un reto debido a la naturaleza refractaria de los minerales que contienen MGP. No obstante, en BIORECOVER se logró movilizar más del 90 % del oro», agrega Martínez.
Por un futuro sostenible
El análisis del ciclo de vida (ACV), basado en procesos y equipos a escala de laboratorio, proporcionó información relevante para la ampliación. «En todas las rutas de recuperación estudiadas, la reducción del consumo de energía es esencial para la viabilidad a gran escala; se debe reducir la cantidad de electricidad del autoclave y la energía necesaria para el calentamiento del reactor», explica Martínez. Esto último se podría conseguir optimizando el tiempo de biolixiviación para, de este modo, equilibrar el consumo de energía del biorreactor en relación con el aumento de la movilización de MPF. El ACV permitió determinar que el medio de cultivo y los productos químicos para producirlo constituyen la principal limitación ambiental para recuperar tierras raras de relaves de bauxita. La utilización de subproductos como el bagazo de caña de azúcar, la vinaza o la melaza podría reducir este impacto. La necesidad de esterilizar los relaves de bauxita antes de su transformación provoca el principal impacto ambiental en relación con los residuos de Mg. Las estrategias biotecnológicas de BIORECOVER para recuperar MPF de fuentes sin explotar con menos energía, agua y residuos allanan el camino hacia un suministro más sostenible y seguro de MPF, así como a un futuro más prometedor para el medio ambiente.
Palabras clave
BIORECOVER, MPF, materias primas fundamentales, metales, biolixiviado, biotecnología, biolixiviación, metales del grupo del platino, tierras raras, biopolímero
