Le cuivre reste l'un des métaux les plus omniprésents dans la vie quotidienne. En tant que conducteur de chaleur et d'électricité, il est utilisé dans les fils, toiture et plomberie, ainsi qu'un catalyseur pour les usines pétrochimiques, conducteurs solaires et électriques et pour une large gamme d'applications liées à l'énergie. Ensuite, toute méthode pour récolter une plus grande partie de la denrée précieuse s'avère une entreprise utile.

Débora Rodrigues, Ezekiel Cullen Professeur d'ingénierie à l'Université de Houston Cullen College of Engineering, en collaboration avec Francisco C. Robles Hernandez, professeur à l'UH College of Technology et Ellen Aquino Perpetuo, professeur à l'Université de Sao Paulo, Le Brésil a proposé des recherches concluantes pour comprendre comment les bactéries trouvées dans les mines de cuivre convertissent les ions de cuivre toxiques en cuivre à un seul atome stable.

Dans leur article co-écrit, « Bactéries minières de cuivre : conversion des ions de cuivre toxiques en un cuivre à un seul atome stable, " leurs recherches démontrent comment une bactérie résistante au cuivre provenant d'une mine de cuivre au Brésil convertit les ions sulfate de cuivre en cuivre métallique à valence zéro.

"L'idée d'avoir des bactéries dans les mines n'est pas nouvelle, mais la question sans réponse était :que font-ils dans les mines ?", a déclaré Robles. « En mettant les bactéries à l'intérieur d'un microscope électronique, nous avons pu comprendre la physique et l'analyser. Nous avons découvert que les bactéries isolaient du cuivre à un seul atome. En termes de chimie, c'est extrêmement difficile à déduire. Typiquement, des produits chimiques agressifs sont utilisés afin de produire des atomes uniques de n'importe quel élément. Cette bactérie la crée naturellement, c'est très impressionnant."

Aussi utile que soit le cuivre, le processus d'extraction du métal conduit souvent à des expositions toxiques et à des défis lors de l'extraction d'un volume substantiel à des fins commerciales. Environ un milliard de tonnes de cuivre sont estimées dans les réserves mondiales, selon la Copper Development Association Inc., avec environ 12,5 millions de tonnes métriques extraites par an. Cela représente environ 65 ans de réserves restantes. Une partie du défi de l'approvisionnement vient du cuivre disponible limité en forte concentration dans la croûte terrestre, mais l'autre défi est l'exposition au dioxyde de soufre et au dioxyde d'azote dans le processus de fusion et de production de cuivre pour concentrer le métal en quantités utiles.

« La nouveauté de cette découverte est que les microbes de l'environnement peuvent facilement transformer le sulfate de cuivre en cuivre à atome unique à valence zéro. cela demande beaucoup de travail et coûte cher, ", a déclaré Rodrigues.

"Les microbes utilisent une voie biologique unique avec une gamme de protéines qui peuvent extraire le cuivre et le convertir en cuivre à valence zéro à un seul atome. Le but des microbes est de créer un environnement moins toxique pour eux-mêmes en convertissant le cuivre ionique en un seul -atome de cuivre, mais en même temps, ils font quelque chose qui est bénéfique pour nous aussi."

Avec une spécialisation en microscopie électronique, Robles a examiné des échantillons des découvertes de Rodrigues dans les mines de cuivre brésiliennes et il a déterminé la nature à un seul atome du cuivre. Les groupes de Rodrigues et Aquino ont en outre identifié le processus bactérien de conversion du sulfate de cuivre en cuivre élémentaire, une découverte rare.

Les résultats de la recherche démontrent que ce nouveau processus de conversion comme alternative pour produire des atomes uniques de cuivre métallique est plus sûr, et plus efficaces que les méthodes actuelles (c.-à-d. dépôt chimique en phase vapeur, pulvérisation cathodique et ablation laser femtoseconde).

"Nous n'avons travaillé qu'avec une seule bactérie, mais ce n'est peut-être pas le seul qui remplit une fonction similaire, " a conclu Rodrigues. " La prochaine étape de cette recherche particulière consiste à récolter le cuivre de ces cellules et à l'utiliser pour des applications pratiques. "