El poder de los microbios

Cemvita está trabajando hacia un futuro de biominería donde los procesos existentes de la naturaleza se aprovechan para extraer los minerales y metales esenciales que alimentan nuestra vida cotidiana. Esta imagen muestra el uso de biolixiviantes por parte de Cemvita para extraer metales a través de un proceso de lixiviación en pilas, así como el futuro de la minería in situ. La minería in situ podría dejar la superficie intacta mientras que los bio-lixiviantes se bombean bajo tierra para lixiviar los metales objetivo del subsuelo.

El equipo de Cemvita en el Cemvita Day inaugural en Houston en agosto de 2022. En el centro, detrás del atril, se encuentran el cofundador y director ejecutivo de Cemvita, Moji Karimi, la cofundadora y directora científica Tara Karimi, y el vicepresidente de Mining Biotech, Marny Reakes.

Un biorreactor cultiva microbios en el laboratorio de Cemvita.

Laboratorio de Cemvita en Westminster, Colorado.

En un edificio de oficinas en Westminster, Colorado, justo al norte de Denver, un grupo de científicos e ingenieros está trabajando con muchos miles de millones de compañeros de trabajo (microbios microscópicos) para desarrollar procesos de minería que sean mejores para el medio ambiente y también más rentables.

Muchos viales de solución de varios colores son removidos constantemente por máquinas mientras las personas trabajan en el estudio de las soluciones para determinar los grupos correctos de microbios para hacer el trabajo que debe realizarse en los sitios mineros.

Cemvita fue lanzado en Houston en 2017 por el hermano y la hermana Moji Karimi, ingeniero y empresario de energía, y la Dra. Tara Karimi, científica y biotecnóloga. El libro de Tara Karimi de 2018 "Mecanismos moleculares de autonomía en sistemas biológicos" analiza sus conceptos de código, energía y masa, que son las tres primeras letras del nombre de Cemvita. "Vita" en latín significa "vida".

Cemvita actualmente tiene tres enfoques principales, que implican el uso de sistemas biológicos para ayudarnos a avanzar hacia un futuro de energía limpia y renovable.

Su unidad de negocios de biominería utiliza la biología, la química y la ingeniería para desarrollar bio-lixiviantes adaptados para extraer metales objetivo de cuerpos minerales y desechos.

La parte de GH2 de la compañía está utilizando la biotecnología para desarrollar formas de poner soluciones microbianas en depósitos de petróleo y gas agotados para producir un hidrógeno bajo en carbono al que llaman Gold Hydrogen.

Su proceso de biofabricación de eCO2 toma el dióxido de carbono de las fuentes de emisión y lo utiliza para producir materiales valiosos como fertilizantes, plásticos, metano y combustibles. Este proceso también podría usarse en sitios mineros para ayudar a que sean neutrales en carbono o incluso negativos en carbono al mismo tiempo que producen nuevas fuentes de ingresos.

La planta piloto de eCO2 de Cemvita abrió en Houston en abril de 2023.

Cemvita es ahora una empresa de alrededor de 95 personas, con alrededor de 25 de ellos en Denver. La sucursal de Denver abrió a fines de 2021 y gran parte del trabajo de biominería ahora se realiza aquí. Al visitar las oficinas y los laboratorios, se puede sentir mucho entusiasmo por el trabajo de vanguardia que se está realizando.

"Es una gran empresa y un gran equipo con el que trabajar", dijo Marny Reakes, vicepresidente de biotecnología minera de Cemvita. "Me encanta el enfoque en soluciones biológicas para la transición energética".

Ella dijo que la biofabricación de biominería, Gold Hydrogen y eCO2 son "los tres productos fantásticos con misiones realmente grandiosas".

"Soy ingeniero químico con un MBA y he pasado los últimos 25 años en la minería", dijo Reakes. “Realmente me apasiona la minería y el valor que agregamos al mundo. El mundo necesita metales para todos los aspectos de nuestras vidas, no hay duda al respecto.

"Las empresas mineras han innovado a lo largo de los años, pero no lo suficientemente rápido como para satisfacer las necesidades de la transición energética, y necesitamos un gran cambio".

Ella dijo que parte del trabajo que están haciendo en el laboratorio de Cemvita es estudiar cuerpos minerales para que puedan diseñar bio-lixiviantes para minerales particulares.

"Ningún cuerpo de mineral es igual, y los cuerpos de mineral cambian, y la mineralogía cambia a medida que se profundiza en el suelo o se expande el plan de la mina", dijo Reakes. "Entonces, nuestro trabajo es adaptar la receta microbiana para lixiviar los metales de la roca a la solución. Luego, la solución se puede procesar a través de procesos tradicionales, como la electroobtención con extracción por solventes, o en el caso del litio, la extracción directa o la cristalización".

Ella dijo que actualmente se están enfocando en dos metales críticos para la transición energética: cobre y litio.

"Estamos trabajando en la lixiviación de sulfuro de cobre y también en la extracción de litio de la arcilla de litio en la región de Nevada y Arizona".

Ella dijo que en el futuro deberían poder extender estos procesos a otros metales.

Alrededor del 15% del cobre del mundo actualmente se biolixivia, dijo Reakes. Gran parte de la biolixiviación ocurre en Arizona y Nuevo México. Cemvita está dando el siguiente paso al trabajar con microbios para diseñar biolixiviantes más efectivos.

En algunos casos, debido a que las leyes de cobre han disminuido, la molienda, la flotación y la fundición tradicionales se han vuelto demasiado costosas, por lo que la lixiviación en pilas es una solución más rentable para la extracción de cobre. La lixiviación en pilas elimina la necesidad de utilizar el proceso intensivo de energía y carbono de moler el mineral en partículas finas, ya que el mineral grueso se puede colocar directamente en la plataforma de lixiviación.

Reakes describió a los microbios con los que trabajan como "microbios héroes súper geniales".

Para explicar el trabajo que hacen los microbios, los contrasta con las algas.

"La mayoría de la gente conoce las algas", dijo Reakes. "Las algas toman su energía de la luz solar y toman carbono para crecer del CO2 en la atmósfera. Estos microbios también usan CO2 en la atmósfera, pero obtienen su energía no de la luz solar, sino de la oxidación del hierro y el azufre en las rocas. Entonces, en realidad toman energía de la roca o la comen, y un subproducto de esto es que el cobre o el zinc, por ejemplo, se liberan en la solución.

"Así que es un proceso muy natural. Es algo que los microbios ya hacen, y las compañías mineras comenzaron a capitalizarlo hace unos 40 años. Lo que ha cambiado desde entonces es que, hace unos 10 años, hubo una gran revolución biotecnológica que cambió la cara de la industria farmacéutica. , alimentos y agricultura, pero aún no ha afectado a la minería.

"Y eso es lo que estamos haciendo, aplicar las últimas herramientas biotecnológicas para mejorar la velocidad a la que los microbios extraen minerales y lograr una mayor recuperación".

Los microbios también secuestran algo de carbono, ya que consumen dióxido de carbono para crecer.

Los microbios que Cemvita está usando con litio son un poco diferentes. Necesitan ser alimentados con una fuente de carbono residual, como los desechos de los cultivos.

"Alimentas a los microbios con cultivos de desecho, y luego los microbios generan ácidos orgánicos y otros metabolitos que luego atacan la roca y liberan minerales críticos como el litio en la solución", dijo Reakes.

Este proceso también ayuda a reducir el carbono, porque el material de desecho del cultivo ha secuestrado dióxido de carbono del aire como materia prima.

Se ha avanzado mucho con el trabajo de biominería de Cemvita desde que la compañía abrió su sucursal en Denver hace un año y medio.

En junio de 2022, Cemvita compró Solfatara Laboratories y sus instalaciones en Golden, Colorado, integrando la experiencia de Solfatara en biominería y procesamiento extractivo con el trabajo que se realiza en Cemvita.

"Esta adquisición esencialmente aceleró la capacidad de escalar de Cemvita por años y nos impulsa hacia el despliegue comercial completo en nuestro negocio de biominería", dijo el director comercial de Cemvita, Charles Nelson.

En noviembre de 2022, Cemvita anunció una asociación con Arizona Lithium Limited, que incluirá la instalación de una planta de producción de biolixiviantes en el Centro de Investigación de Litio de AZL en Tempe, Arizona. En la instalación, Cemvita realizará pruebas piloto tanto en biolixiviación en tanques como en pilas para la extracción de litio a partir de arcilla o materiales sedimentarios.

"Probaremos nuestro biolixiviante con su planta piloto de extremo a extremo, de modo que podamos llevar la arcilla de litio desde que se lixivia hasta un producto final de litio de grado de batería", dijo Reakes. "Así que es un trabajo emocionante".

Muchas empresas de litio en los Estados Unidos están trabajando en el desarrollo de procesos de extracción de litio específicamente para sus sitios. Reakes dijo que Cemvita está hablando actualmente con varias empresas sobre la extracción de litio.

"Queremos llevar nuestra tecnología a varias empresas", dijo Reakes.

Con su conocimiento sobre microbios, el equipo de Cemvita también ha estado brindando servicios de biodiagnóstico a empresas mineras. Si una empresa minera tiene problemas como las emisiones de sulfuro de hidrógeno o el drenaje ácido de la mina, puede acudir a Cemvita para un análisis.

"Los microbios están en todas partes, por lo que al observar la comunidad microbiana en los relaves, en las aguas residuales o en la lixiviación en pilas, podemos aconsejar cómo optimizar esas comunidades para que obtenga menos emisiones de ellas, por ejemplo, o para que obtenga una mejor recuperación", dijo Reakes.

Más avances en el negocio de biominería de Cemvita están en el horizonte.

"Tenemos algunos contratos y otros anuncios que saldrán en los próximos tres a seis meses que creo que serán muy emocionantes", dijo Reakes.

Mientras continúa avanzando en biominería, Cemvita también investiga la posibilidad de avanzar hacia la minería in situ. Con la minería in situ, en lugar de cavar a través del suelo para extraer el mineral, bombea la solución al suelo y deja que se filtre a través del mineral y elimine los metales objetivo, y luego bombea la solución hacia afuera.

"Ese es mi objetivo final", dijo Reakes. "He dicho en algunas de mis charlas que ahora estamos probando nuestros biolixiviantes en la superficie con pilas de lixiviación y tanques, pero mi objetivo final, y creo que lo último en minería de bajo impacto y huella es entrar situ".

Gran parte del uranio del mundo se extrae in situ, dijo Reakes, porque con el uranio el cuerpo de mineral a menudo está muy contenido dentro de un área. También hay algunas minas de cobre in situ. Cemvita está investigando cómo hacer minería in situ de manera segura y efectiva con una variedad más amplia de cuerpos minerales.

La minería in situ podría tener muchos beneficios: costos más bajos, poca alteración de la superficie y menos impactos ambientales. El proceso de minería in situ de Cemvita tendría incluso menos impactos ambientales que la minería in situ actual, porque el proceso usaría bio-lixiviantes en lugar de bombear ácidos minerales bajo tierra.

"Lo que queremos hacer es un proceso mucho más respetuoso con el medio ambiente mediante el uso de microbios in situ para liberar solo los iones metálicos que desea en solución y recuperarlos", dijo Reakes. "Entonces, en lugar de crear enormes minas a cielo abierto o minas subterráneas y grandes represas de relaves, simplemente extraigamos el metal que necesitamos y dejemos el resto del suelo intacto".

"Tenemos grandes metas", dijo Renee Hodges, científica ambiental y gerente de desarrollo comercial de biominería de Cemvita. "Pero podemos llegar allí".

Al igual que los cócteles de diferentes tipos de microbios que trabajan juntos para producir los mejores resultados, las personas del equipo de Cemvita aportan una amplia gama de conocimientos y habilidades a medida que trabajan juntos para impulsar a la empresa hacia el logro de sus ambiciosos objetivos.

"Creo que la diversidad de nuestro equipo científico aquí es bastante notable", dijo Hodges. "Tenemos geomicrobiólogos, químicos, ingenieros de procesos, gente de genómica, microbiólogos, biólogos marinos, y solo he tocado la mitad de las habilidades. Y todos tienen un gran desempeño en sus propios campos".

"Tenemos gente de la industria y la academia y una amplia gama de disciplinas", dijo Reakes, "y ese tipo de intersección entre la ingeniería y la ciencia es donde surgen estos grandes descubrimientos sobre cómo reducir el impacto de la minería".

Durante una visita al laboratorio, la Dra. Jaymee Fayhl-Buska, geomicrobióloga con un doctorado en geología, habló sobre algunos de los beneficios de usar sus cócteles microbianos que contienen una variedad de microbios. Muchas minas que han estado utilizando métodos de biominería han estado trabajando con comunidades microbianas menos robustas y diversas, y eso puede generar problemas a medida que cambian las condiciones.

"Si sucede algo, si obtiene demasiado carbono orgánico en su lixiviación en pilas de cobre, entonces no tendrá suerte, porque muchos de los microbios utilizados tradicionalmente no pueden tolerar las moléculas de carbono orgánico", dijo Fayhle-Buska. "Pero a uno de mis microbios realmente le encantan los carbonos orgánicos, por lo que pueden degradarlos y luego el resto de los microbios pueden funcionar mucho mejor".

"Esto es realmente muy divertido", dijo Fayhle-Buska. "Es un gran campo profesional en el que estar".

Los microbios con los que trabaja el equipo de Cemvita son organismos muy pequeños: algunas de las soluciones de Cemvita tienen alrededor de tres mil millones o más de microbios por onza. Los científicos de Cemvita realizan la secuenciación de ADN y ARN para identificar los microbios con los que están trabajando y aprender sobre las comunidades microbianas en los diversos tipos de muestras que reciben de las minas.

La Dra. Heather Callahan, jefa de genómica de Cemvita, se especializa en determinar cómo extraer ADN y ARN de muestras realmente difíciles. Después de casi un año de trabajar en formas de extraer ARN microbiano de las rocas, recientemente tuvo un gran avance.

"La broma es que estoy tratando de exprimir el ARN de una roca, y eso es cierto", dijo Callahan.

Cuando otros científicos intentan observar el ARN incrustado en las rocas, generalmente lo cultivan, lo que puede cambiar lo que sucede en la comunidad microbiana.

"No conozco a nadie más que extraiga ARN directamente de la roca minera", dijo Callahan.

Al igual que Fayhl-Buska, Callahan dijo que el trabajo que realiza en Cemvita es divertido.

"Es un reto", dijo Callahan. "Sin embargo, me gustan los buenos desafíos. Mantiene las cosas interesantes".

"Creo que lo único que hacemos es desafiar las cosas", dijo Hodges. "Nada es simple. Y eso es lo difícil de lo que hacemos, pero también puede conducir a resultados realmente sorprendentes, porque realmente estamos buscando nuevos campos, nuevos horizontes. Va a ser genial".

¡Recibe noticias locales en tu bandeja de entrada!

Editor de la revista Mining the West

La administración Biden bloqueó nuevos proyectos mineros y retiró cientos de miles de acres de tierras públicas de potenciales p...

DENVER—Newmont Corp. publicó su Informe de sustentabilidad de 2021 el 14 de abril como parte de su serie de informes sobre el impacto ambiental, social de la empresa...

En Rochester, que actualmente está completando un importante proyecto de expansión, no hubo incidentes con pérdida de tiempo en el proyecto que comenzó en agosto de 2020

Marigold tiene dos depuradores de carbono impregnados de azufre para recolectar mercurio, y estos depuradores están diseñados para funcionar de acuerdo con la ley estatal, S...

"Para este equipo, debido a que somos nevadenses, el deseo de hacer lo correcto para Silver State es personal", i-80 Gold Community and Government Rela...

First Majestic se convirtió en 2021 de combustible diésel a gas natural licuado de combustión limpia en Santa Elena en México, lo que redujo el anual...

La iniciativa Mining for Talent Las Vegas tenía como objetivo llegar a una audiencia generalmente menos familiarizada con las oportunidades profesionales en minería disponibles en…

CHICAGO - Coeur Mining Inc. anunció esta semana que ha publicado su informe de 2021 sobre prácticas ambientales, sociales y de gobernanza y re...

"En las zonas rurales de Nevada, el acceso a un cuidado infantil confiable ha demostrado ser un desafío para muchos de nuestros empleados y también comenzaba a convertirse en un impedimento para...