El cobre sigue siendo uno de los metales más ubicuos en la vida cotidiana. Como conductor de calor y electricidad, se utiliza en alambres, techado y fontanería, así como catalizador para plantas petroquímicas, conductores solares y eléctricos y para una amplia gama de aplicaciones relacionadas con la energía. Después, cualquier método para cosechar más del valioso producto resulta un esfuerzo útil.

Debora Rodrigues, Ezekiel Cullen Profesor de Ingeniería en la Facultad de Ingeniería Cullen de la Universidad de Houston, en colaboración con Francisco C. Robles Hernandez, profesora de la Facultad de Tecnología de la UH y Ellen Aquino Perpetuo, profesor de la Universidad de Sao Paulo, Brasil ofreció una investigación concluyente para comprender cómo las bacterias que se encuentran en las minas de cobre convierten los iones de cobre tóxicos en cobre estable de un solo átomo.

En su artículo en coautoría, "Bacterias de la minería de cobre:​​conversión de iones de cobre tóxicos en un cobre de un solo átomo estable, "Su investigación demuestra cómo una bacteria resistente al cobre de una mina de cobre en Brasil convierte los iones de sulfato de cobre en cobre metálico de valencia cero.

"La idea de tener bacterias en las minas no es nueva, pero la pregunta sin respuesta era:¿qué están haciendo en las minas? ”, dijo Robles.“ Al poner las bacterias dentro de un microscopio electrónico, pudimos descubrir la física y analizarla. Descubrimos que las bacterias estaban aislando cobre de un solo átomo. En términos de química, esto es extremadamente difícil de derivar. Típicamente, Se utilizan productos químicos agresivos para producir átomos individuales de cualquier elemento. Esta bacteria la está creando de forma natural, eso es muy impresionante ".

Tan útil como el cobre, el proceso de extracción del metal a menudo conduce a exposiciones tóxicas y desafíos en la extracción de un volumen sustancial para uso comercial. Aproximadamente mil millones de toneladas de cobre se estiman en reservas globales, según la Asociación de Desarrollo de Cobre Inc., con aproximadamente 12,5 millones de toneladas métricas por año extraídas. Esto se suma a aproximadamente 65 años de reservas restantes. Parte del desafío del suministro proviene del cobre disponible limitado en alta concentración en la corteza terrestre, pero el otro desafío es la exposición al dióxido de azufre y al dióxido de nitrógeno en el proceso de fundición y producción de cobre para concentrar el metal en cantidades útiles.

"La novedad de este descubrimiento es que los microbios en el medio ambiente pueden transformar fácilmente el sulfato de cobre en cobre de un solo átomo de valencia cero. Este es un gran avance porque el proceso sintético actual de cobre de valencia cero de un solo átomo normalmente no es limpio, es laborioso y caro, "Dijo Rodrigues.

"Los microbios utilizan una vía biológica única con una serie de proteínas que pueden extraer cobre y convertirlo en cobre de valencia cero de un solo átomo. El objetivo de los microbios es crear un entorno menos tóxico para ellos mismos mediante la conversión del cobre iónico en un solo -cobre átomo, pero al mismo tiempo hacen algo que también es beneficioso para nosotros ".

Con un enfoque en microscopía electrónica, Robles examinó muestras de los hallazgos de Rodrigues en las minas de cobre brasileñas y determinó la naturaleza de un solo átomo del cobre. Los grupos de Rodrigues y Aquino identificaron además el proceso bacteriano para convertir el sulfato de cobre en cobre elemental, un hallazgo poco común.

Los resultados de la investigación demuestran que este nuevo proceso de conversión como alternativa para producir átomos individuales de cobre metálico es más seguro, y métodos más eficientes que los actuales (es decir, deposición química de vapor, pulverización catódica y ablación láser de femtosegundos).

"Solo hemos trabajado con una bacteria, pero puede que no sea el único que realiza una función similar, Rodrigues concluyó:"El siguiente paso para esta investigación en particular es recolectar el cobre de estas células y usarlo para aplicaciones prácticas".