Biorremediación de oro

La biorremediación es una técnica para limpiar suelos contaminados por diversas sustancias de manera práctica, debido a que se aprovechan a microorganismos que residen en los suelos. A los microorganismos del suelo se les atribuyen el nombre de grandes descomponedores de la materia orgánica, que al final la transforman en compuestos más simples como CO2 y H2O, entre los que encuentran gran variedad de hongos y bacterias.

La biorremediación de metales se basa más en la capacidad de algunos microorganismos de recuperar en cierta forma los metales de otras moléculas o complejos, puede haber de dos tipos: biolixiviación (recuperado de sólidos) o biosorción (recuperado de líquidos) .Se ha vuelto una temática internacional, ya que tiene relevancia con el tratamiento y procesamiento de los desechos humanos que en varios países se ha acumulado en enormes cantidades y representan una de las fuentes más significativas de contaminación ambiental de suelos y agua. No solo eso sino que se ha posicionado como un mercado y negocio a futuro con mucho auge donde, por ejemplo la extracción de metales preciosos es una de las que posee mayor interés económico .  

Por otro lado el grado de avance tecnológico en el ámbito biotecnológico y todas las disciplinas que esta engloba le ha brindado una herramienta mucho más útil y eficiente a estos procesos de biorremediación, donde los microorganismos empiezan a ser la solución más viable y actualmente están haciendo un cambio innovador . Como es el caso de la bacteria modificada Chromobacterium Violaceum  que ahora además de lixiviar desechos de aparatos electrónicos, también es capaz de reducir la carga de contaminantes que producía en un principio el bioproceso y tolerar las condiciones del mismo.

Biorremediación de oro y plata

En años recientes se han buscado alternativas para la recuperación de los metales contenidos en estos desechos, donde el uso de microorganismos se ha vuelto una herramienta importante y de manera general para la biolixiviación de materiales sólidos. El beneficio principal que ofrece el utilizar microorganismos es la facilidad que tienen algunos de realizar un proceso químico, que en la industria solo utilizando métodos químicos rudimentarios es muy costoso, tardado, requieren mucha materia prima e instalaciones eficientes. En la biolixiviación ya existen varios agentes microbianos capaces de separar cierto tipo de metales, de los cuales Aspergillus niger es uno de los hongos utilizados para solubilizar y separar metales. Una de las bacterias utilizadas para biolixiviación de oro especialmente es la Chromobacterium violaceum, debido a una propiedad bioquímica que la bacteria posee en su ambiente . Algunos microorganismos poseen una variedad de grupos funcionales que pueden secuestrar iones metálicos, de los cuales uno es por medio de formación de complejos con moléculas orgánicas (Tzesos, N.D). El metabolismo del aminoácido glicina de la bacteria Chromobacterium violaceum genera cianuro, que es una sustancia capaz de generar complejos iónicos con el oro el cual se vuelve soluble en la solución, extrayéndolo del objeto sólido .  

Chromobacterium violaceum

Es una de las especies más conocidas del género chromobacterium, en el orden de los Neisseriales, asimismo pertenecientes a la clase de las Beta-proteobacterias. Es una bacteria gram-negativa, mesófila, aerobia facultativa, apta para crecer por fermentación de azúcares y de otras fuentes de carbono, como la glicina. Es un organismo pigmentado de color morado y vive habitualmente en aguas y suelos, y en ciertos casos en heridas purulentas en humanos y animales. Algunas veces produce el pigmento violaceína, insoluble en agua, que presenta propiedades antimicrobianas y antioxidantes . A diferencia de otras bacterias cianogénicas posee la habilidad de sintetizar cianuro a través de 6 enzimas, brindándole una ventaja metabólica y energética.  

 Particularidades Microbiológicas

La eficiencia de la lixiviación de la bacteria C. violaceum puede ser afectada por varios factores como: el oxígeno disuelto en el medio, metales base y nutrientes, en este caso iones metálicos y fuente de carbón base. El oxígeno debe permanecer constante durante el proceso para que no altere la respiración del microorganismo y la reacción del oro con el cianuro, la adición en pequeña concentración de sales como (NaCl and MgSO47H2O) fortalece la eficiencia al catalizar las reacciones de las enzimas de la bacteria en el metabolismo de la glicina, la adición de nutrientes como glicina brinda la fuente primordial de carbón para incrementar la generación de cianuro. Por otro lado para mejorar la eficiencia en recuperación específica de oro se necesita reducir la cantidad de metales base del componente o muestra inicial, por medio de métodos como separación por gravedad u otros métodos hidrometalúrgicos .  

Condiciones idóneas para generar al menos un 80% de eficiencia, fue determinado en un estudio en Japón en Junio de 2014 y se estableció que el pH de la solución resultó ser el factor más significativo.  En general la propuesta es una combinación de suplemento de oxígeno, adición de nutrientes al biorreactor y un pre-tratamiento de las muestras para remover una cantidad amplia de metales, puede aumentar la eficiencia de lixiviación del oro, además se debe considerar factores físicos y químicos como el pH y la temperatura que también son importantes dentro del proceso .  

Causa Ecológica

En la actualidad y en años recientes, la población joven ha sido muy influenciada por la creciente moda, mercadotecnia e impacto que han tenido los aparatos electrónicos, principalmente computadoras y celulares. El uso de estos dispositivos se destina a periodos cortos de tiempo, donde el anterior es reemplazado por el nuevo modelo que sale al mercado, o porque con el paso del tiempo el avance de la tecnología los vuelve obsoletos, provocando una producción constante y excesiva de desechos electrónicos .

Los aparatos electrónicos son una mezcla compleja de cientos de materiales, muchos de los cuales el oro y la plata son algunos de los metales pesados que se encuentran en sus componentes, principalmente en las tarjetas de circuito impreso .  Otros componentes representan un alto grado de contaminación a nivel mundial, donde se incluyen los plásticos y cerámicas que son difíciles de degradar, y ciertos metales pesados que al ser absorbidos por la tierra y las fuentes cercanas de agua se acumulan y se convierten en potenciales fuentes de riesgo para la salud de la población humana. En el caso del oro y la plata aunque se encuentran en menor cantidad, muchas autoridades consideran que representan un desperdicio considerable, debido al gran porcentaje de basura que se genera cada año, y al papel que desempeñan estos metales preciosos en el movimiento de la economía mundial, además de que son sustancias que se conservan bastante bien y pueden reutilizarse para crear nuevos dispositivos . 

Aplicación

Recientemente en Enero 4, 2017 alumnos del Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey (México) diseñaron un proceso novedoso para extraer estos metales preciosos de desechos de computadoras. Los alumnos de Biotecnología utilizaron la cualidad de la bacteria Chromobacterium violaceum, de producir complejos de cianuro con el oro y la plata. El cianuro la produce por sí misma al metabolizar la glicina, y después haberse formado los complejos, estos quedan disueltos en el medio del biorreactor. Posteriormente se introducen en una celda electroquímica, que con ayuda de enzimas, se logra el precipitado de los metales que finalmente se pueden separar con otros métodos más comunes y sencillos. Sin embargo estos compuestos como el cianuro diluidos en la solución son sumamente contaminantes, por lo que se recurrió a la ingeniería genética para modificar el metabolismo de la bacteria donde la misma se volvería inmune a los efectos del cianuro ambiental y además adquirió la habilidad de utilizarlo como alimento cuando empiece a aumentar su concentración en el medio .