El biólogo mexicano Francisco Alfonso Larqué Saavedra define a la biotecnología como la aplicación de técnicas que utilizan seres vivos o partes de ellos, para elaborar productos o modificarlos, así como para mejorar plantas y animales o desarrollar microorganismos para usos específicos, y aunque pueda tener diversas definiciones, las bases de la biotecnología engloban el uso de la microbiología, la bioquímica y la ingeniería con el fin común de llevar a cabo aplicaciones locales e industriales provenientes de las características y capacidades de microorganismos, tejidos celulares y/o sus partes en beneficio de la humanidad y cualquier tipo de vida del planeta.
¿La biotecnología en la minería?
En el caso particular de la industria minera, la cual es de gran importancia a nivel mundial y nacional, según artículos académicos, el uso de la biotecnología conduce al estudio y a la aplicación del potencial económico que proviene de la interacción entre una escala macroscópica que son los minerales y otra parte microscópica que son los microorganismos.
Esta interacción se puede relacionar de forma directa o indirecta con la explotación de fuentes mineras y la protección del medio ambiente a través de la implementación y desarrollo de procesos biotecnológicos.
Si bien, el inicio de la minería comenzó con el descubrimiento de la metalurgia al fundir ciertos materiales encontrados sobre la superficie terrestre que se convertirían en los metales, posteriormente, la ubicación de estos materiales ya no era en la superficie sino que se tuvo que generar la actividad de extracción por debajo de la superficie, por lo que, con el paso del tiempo, se tuvieron que crear técnicas para la obtención de materiales de interés como por ejemplo la hidrometalurgia que consistió en el uso de agua para que los compuestos metálicos fluyeran y que éstos pudieran ser recuperados simplemente dejando secar el líquido. Pero esta actividad depende totalmente de las características del agua que se utiliza para el tratamiento de los compuestos metálicos.
En la actualidad, estudios indican que los procesos hidrometalúrgicos utilizan sustancias afines a cualquier compuesto de interés que se requiera obtener por este medio. Aquí es donde la biotecnología utiliza la capacidad de solubilizar los compuestos de interés a partir de la interacción de los microorganismos con la superficie de los minerales, a esta técnica se le conoce como biolixiviación.
¿Cómo llegan los microorganismos a la superficie del mineral?
En el planeta tierra podemos encontrar diversos ambientes extremos como las capas de hielo ártico, los cráteres del fondo marino, así como los sitios húmedos de minas abandonadas o en operación, haciendo que las condiciones propias de cada lugar hagan difícil que la vida se desarrolle de forma armónica. Tal es el caso de los ambientes mineros en donde las condiciones ambientales son extremas, ya que pueden presentar características como: Un pH ácido, temperaturas por debajo de 0 °C en la noche o incluso por encima de 40 °C durante el día, y la enorme cantidad de materiales tóxicos como los metales pesados. Lo que hace que sea imposible pensar que pueda haber algún tipo de vida desarrollándose bajo estas condiciones, sin embargo, podemos encontrar microorganismos que generen estrategias de adaptación para poder sobrevivir a todo esto. Entre los seres vivos que tienen la capacidad de vivir en estos terrenos podemos encontrar bacterias y hongos, los cuales se pueden utilizar para procesos a nivel laboratorio, planta piloto e industrial, con el objetivo de llevar a cabo el tratamiento de concentrados minerales y la posterior recuperación de metales valiosos como el oro y la plata, así como materiales de interés como el cobre, litio, fierro, pero sobre todo en la eliminación de metales pesados como el arsénico, plomo, vanadio, zinc, los cuales generan un deterioro paulatino de los terrenos donde se encuentran.
Como cualquier ser vivo, los microorganismos utilizados en los procesos de biolixiviación deben de tener ciertas condiciones para que puedan crecer, reproducirse y realizar el trabajo encomendado. Tanto el crecimiento como la reproducción se lleva a cabo a través de la formación de biopelículas. Estas son los “hogares” de una o varias especies de microorganismos las cuales están hechas a partir de materiales que se encuentran en el medio circundante (minerales, metales) y sustancias poliméricas extracelulares (EPS) compuestos producidos por los mismos microorganismos, ya que ellos cuentan con la información genética necesaria para producir los “pegamentos” necesarios que conforman la estructura de las biopelículas (Zhang et al., 2019).
Pero además de que las biopelículas se utilizan como hogares para protegerse de las inclemencias ambientales, también se usan como señales en donde otros microorganismos pueden saber que ahí hay fuente de energía o “comida” para que las especies sobrevivan llevando a cabo así una colaboración entre estas. Las biopelículas se generan en las imperfecciones que los minerales pueden tener en su superficie, y esto permite que las bacterias al ser muy pequeñas se alojen en esos huecos y comiencen con la producción de sus hogares siendo positivo en los procesos de biolixiviación ya que, al construirse las biopelículas en la superficie de los minerales, las bacterias comienzan con el desgaste de la superficie y de este modo, se llega al objetivo de los microorganismos que es la desnaturalización de la estructura del mineral.
Así se tiene un proceso que puede ayudar a las actividades convencionales en la minería como también puede generar una metodología eco-amigable con el medio ambiente, proporcionando las herramientas necesarias a la industria minera para ser responsables en materia ambiental (Roy et al., 2021).
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