Koper blijft een van de meest alomtegenwoordige metalen in het dagelijks leven. Als geleider van warmte en elektriciteit, het wordt gebruikt in draden, dakbedekking en loodgieterswerk, evenals een katalysator voor petrochemische fabrieken, zonne- en elektrische geleiders en voor een breed scala aan energiegerelateerde toepassingen. Vervolgens, elke methode om meer van de waardevolle grondstof te oogsten blijkt een nuttige inspanning.

Debora Rodrígues, Ezekiel Cullen Professor of Engineering aan de University of Houston Cullen College of Engineering, in samenwerking met Francisco C. Robles Hernandez, professor aan het UH College of Technology en Ellen Aquino Perpetuo, professor aan de Universiteit van Sao Paulo, Brazilië bood afdoende onderzoek om te begrijpen hoe bacteriën in kopermijnen giftige koperionen omzetten in stabiel enkelvoudig koper.

In hun co-auteur paper, "Copper Mining Bacteria:Het omzetten van giftige koperionen in een stabiel enkel atoom koper, "hun onderzoek laat zien hoe koperresistente bacteriën uit een kopermijn in Brazilië kopersulfaationen omzetten in nulwaardig metallisch koper.

"Het idee om bacteriën in mijnen te hebben is niet nieuw, maar de onbeantwoorde vraag was:wat doen ze in de mijnen?' zei Robles. 'Door de bacteriën in een elektronische microscoop te plaatsen, we waren in staat om de fysica te achterhalen en te analyseren. We ontdekten dat de bacteriën koper met een enkel atoom isoleerden. Op het gebied van chemie, dit is uiterst moeilijk af te leiden. Typisch, agressieve chemicaliën worden gebruikt om afzonderlijke atomen van elk element te produceren. Deze bacterie maakt het op natuurlijke wijze aan, dat is heel indrukwekkend."

Zo nuttig als koper is, het proces van het delven van het metaal leidt vaak tot blootstelling aan giftige stoffen en uitdagingen bij het onttrekken van een aanzienlijk volume voor commercieel gebruik. Er wordt naar schatting een miljard ton koper in de wereldwijde reserves geschat, volgens de Copper Development Association Inc., met ongeveer 12,5 miljoen ton per jaar gedolven. Dit aggregeert tot ongeveer 65 jaar resterende reserves. Een deel van de leveringsuitdaging komt van beperkt beschikbaar koper in hoge concentraties in de aardkorst, maar de andere uitdaging is de blootstelling aan zwaveldioxide en stikstofdioxide in het kopersmelt- en productieproces om het metaal in bruikbare hoeveelheden te concentreren.

"De nieuwigheid van deze ontdekking is dat microben in de omgeving kopersulfaat gemakkelijk kunnen omzetten in nulwaardig koper met één atoom. Dit is een doorbraak omdat het huidige synthetische proces van nulwaardig koper met één atoom doorgaans niet schoon is, het is arbeidsintensief en duur, ' zei Rodrigues.

"De microben gebruiken een unieke biologische route met een reeks eiwitten die koper kunnen extraheren en omzetten in nulwaardig koper met één atoom. Het doel van de microben is om een ​​minder giftige omgeving voor zichzelf te creëren door het ionische koper om te zetten in enkelvoudig koper. -atoom koper, maar tegelijkertijd maken ze iets dat ook voor ons gunstig is."

Met een focus in elektronische microscopie, Robles onderzocht monsters van Rodrigues' bevindingen in Braziliaanse kopermijnen en hij bepaalde de aard van het koper met één atoom. De groepen van Rodrigues en Aquino identificeerden verder het bacteriële proces voor het omzetten van kopersulfaat in elementair koper - een zeldzame vondst.

Onderzoeksresultaten tonen aan dat dit nieuwe conversieproces als alternatief voor de productie van enkele atomen van metallisch koper veiliger is, en efficiënter dan de huidige methoden (d.w.z. chemische dampafzetting, sputteren en femtoseconde laserablatie).

"We hebben maar met één bacterie gewerkt, maar dat is misschien niet de enige die een vergelijkbare functie vervult, " Rodrigues concludeerde. "De volgende stap voor dit specifieke onderzoek is het oogsten van het koper uit deze cellen en het gebruiken voor praktische toepassingen."