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Un experimento de la ISS demuestra que podríamos utilizar microbios para obtener minerales en el espacio

Ilustración para el artículo titulado
Imagen: Rosa Santomartino

Ciertos experimentos a bordo de la Estación Espacial Internacional acaban de demostrar que algunos microbios son capaces de recolectar valiosos elementos de rocas, incluso cuando se encuentran en situaciones de microgravedad. Este inesperado hallazgo demuestra cómo los microbios podrían ayudar a nuestra capacidad para vivir y trabajar en el espacio.

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En la Tierra, algunos organismos microscópicos han demostrado su valía como mineros, extrayendo elementos de las tierras raras (REE, por sus siglas en inglés) de las rocas. Una nueva evidencia experimental que ha sido publicada en Nature Communications muestra que, a la hora de lixiviar REE de las rocas, al menos una cepa de bacterias no se ve afectada en gran medida por las condiciones de microgravedad y baja gravedad. Esta es una buena noticia para los futuros exploradores espaciales, ya que estos microbios biomineros podrían proporcionar una forma de adquirir REE en el espacio, la Luna o Marte.

Las REE son de vital importancia para la fabricación de componentes electrónicos (como los que se encuentran en tu smartphone) y para producir aleaciones. El problema con las REE, aparte de sus complicados nombres (lantano, cerio, neodimio, itrio o praseodimio, por nombrar algunos), no es tanto que sean elementos raros sino que son muy difíciles de minar y extraer. Además del aumento de los costos de extracción y refinación, la recolección de estos elementos tiene serios costes ecológicos y ambientales, y su obtención a menudo da como resultado importantes conflictos civiles. Es frustrante que estos elementos, dadas sus propiedades magnéticas y catalíticas únicas, no tengan un sustituto viable.

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Es justo por eso que se están intentando utilizar microbios para ayudar en la tarea, en una técnica conocida como biominería.

“Los microbios pueden actuar de forma específica uniéndose a ciertos elementos y permitiéndonos eliminar grandes cantidades de sustancias químicas nocivas para el medio ambiente, como el cianuro, que se utiliza tradicionalmente para lixiviar elementos de las rocas”, explicó Charles Cockell, autor principal del nuevo estudio y astrobiólogo de la Universidad de Edimburgo. “A día de hoy, incluso podemos diseñarlos para que sean mejores mineros”.

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Estos microbios realizan su magia al producir azúcares, que luego se unen a las REE. Esto hace que los elementos se concentren juntos, facilitando la extracción.

Para determinar si la biominería es posible fuera de la Tierra, se organizó un experimento en la Estación Espacial Internacional, un laboratorio único en el que los microbios pueden quedar expuestos a condiciones de microgravedad y baja gravedad. Que esta gravedad alterada pudiera afectar la capacidad de los microbios para realizar sus funciones era una claro posibilidad, ya que tales condiciones “se sabe que influyen en el crecimiento microbiano y los procesos metabólicos”, según indica el estudio.

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“Se sabe que la baja gravedad reduce la sedimentación de microbios y, por lo tanto, reduce la mezcla y el flujo de nutrientes a los microbios y los desechos de ellos”, dijo Cockell. “Así que podemos esperar que esto influya indirectamente en el crecimiento de los microbios y en cómo interactúan con las rocas y, por lo tanto, en su capacidad para biominar esas rocas”.

El astronauta Luca Parmitano instalando el experimento BioRock en la ISS.
El astronauta Luca Parmitano instalando el experimento BioRock en la ISS.
Imagen: ESA
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Para este experimento se utilizaron tres bacterias diferentes: Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis y Cupriavidus metallidurans. Las pruebas fueron encargadas por la Agencia Espacial Europea como parte de su experimento BioRock, que se llevó a cabo en la ISS en 2019. El objetivo del proyecto era ver si los microbios podían lixiviar una variedad de REE del basalto, que sirve como buen análogo de los materiales encontrados en la Luna y Marte.

Los autores midieron lo eficientes que eran los microbios con la extracción en tres situaciones diferentes: microgravedad, gravedad de Marte y gravedad en la Tierra. Para hacerlo, los astronautas de la ISS colocaron los microbios en un reactor de biominería miniaturizado conocido como KUBIK.

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“Esta es una incubadora que controla la temperatura, pero también contiene un anillo que gira, que centrifuga”, explicó Cockell. “Pusimos nuestros reactores de biominería en el anillo y los hicimos girar exactamente a la velocidad justa para simular la gravedad de Marte y de la Tierra; la gravedad de la Tierra es un experimento de ‘control’ para hacer comparaciones”.

De las tres especies bacterianas, sólo una, la S. desiccabilis, mostró la capacidad de lixiviar los REE de la roca basáltica en todas las condiciones. Esta bacteria no pareció verse afectada por ninguno de los tres entornos gravitacionales, mostrando una eficiencia de extracción del 70% para el cerio y el neodimio de las REE. Las otras dos bacterias mostraron un rendimiento muy bajo o ninguna capacidad para ello cuando se expusieron a cualquiera de estas condiciones experimentales.

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Respecto a por qué a la S. desiccabilis le fue mejor que a sus compañeras microbianas, Cockell dijo que su equipo cree que se debe a que esta bacteria produce “muchos azúcares de cadena larga que tienen muchos puntos de unión que enlazan con los elementos de tierras raras”. Esto no ocurría con los otros microbios, dijo, y añadió: “Nos habíamos preguntado si estos otros microbios podrían ser estimulados para practicar biominería en unas condiciones estresantes donde haya una falta de nutrientes en microgravedad, que es la razón por la que lo probamos, pero la microgravedad no consiguió cambiar su capacidad para biominar”.

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Esta nueva investigación muestra que algunos microbios específicos (podrían haber más o, si no es así, los científicos podrían crear versiones genéticamente modificadas para ello) probablemente podrán funcionar como extractores de REE en el espacio. Sobra decir que estos microbios morirían si quedasen expuestos a los elementos, por lo que aun hacen falta algunas tecnologías más por desarrollar para que este proceso de biominería pudiese funcionar como es debido. Cockell cree que podría haber biorreactores llenos de gas y líquido en los hábitats lunares, Marte e incluso en los asteroides. Las rocas prometedoras serían colocadas en el reactor junto a los microbios necesarios, la cámara sería sellada y presurizada y, voilà, ahí comenzaría el proceso de biominería.

Cockell hizo hincapié en que él y su equipo no están proponiendo minar en el espacio y traer de vuelta los materiales a la Tierra.

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“Por el momento, esto no es algo económicamente viable”, dijo. “Sin embargo, la biominería y otras formas de minería se pueden utilizar para proporcionar los elementos necesarios para una presencia humana a largo plazo en el espacio. Nuestro experimento ha explorado y demostrado el papel importante que podrían jugar los microbios para facilitar la expansión humana en el espacio”.

Los autores centrarán ahora su atención en un emocionante experimento, llamado BioAsteroid, que se lanzará a la ISS en diciembre. El experimento utilizará material de meteoritos como sustituto de la roca de los asteroides así como hongos propensos a la minería de rocas. BioAsteroid también expondrá a los hongos a condiciones de microgravedad para evaluar la viabilidad del uso de hongos para la biominería en asteroides.

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