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Las tierras raras no son exactamente tierras ni tampoco son tan raras. Son, en realidad, un grupo de minerales de difícil extracción, que en la naturaleza se encuentra en bajas densidades y explotarlas resulta costoso y complicado. El problema es que se han vuelto cada vez más necesarias, pues son indispensables en el desarrollo de tecnologías limpias, innovaciones digitales y avances médicos. Se dice que si dejáramos de usar las tierras raras, sería como volver a 1950.
En total, se trata de diecisiete elementos químicos, aunque no todos se usan con la misma intensidad. Las tierras raras más demandadas hoy son el neodimio (con un 49%), fundamental en la producción de baterías y otros componentes electrónicos, y el praseodimio (20%), clave para aleaciones de metales de alta resistencia. Más atrás viene el lantano (6%), el cerio y el terbio (ambos con 4% de uso actual).
Las tierras raras también son protagónicas en la fabricación de elementos luminiscentes (como láser y pantallas LED), imanes (muy requeridos en aparatos tecnológicos y médicos), catalizadores, cerámicas y vidrios, aunque el crecimiento de su demanda en los últimos años se debe al auge de las energías limpias y renovables, como motores eléctricos o turbinas eólicas, donde muchos de estos metales juegan un rol principal.
“La paradoja está en que extraer tierras raras tiene un coste ambiental muy alto”, dice Karem Gallardo, doctora en biología, docente e investigadora del Instituto de Ciencias Aplicadas de la Universidad Autónoma de Chile. El principal productor de estos elementos es China, que suministra más del 70% de las tierras raras del mundo, y lo hace sin muchos cuidados ecológicos.
Obtenerlas, como cuenta un experto en un reportaje de la BBC, es como querer extraer la sal de un plato de sopa. “Si hubiera que extraer los fideos a lo mejor sería más fácil”, dice, “pero la sal está en muy pequeña cantidad y es más trabajoso”. Y contaminante.
“Por una tonelada de tierras raras que se extrae”, explica Gallardo, “se generan 12 mil metros cúbicos de gases tóxicos, 75 mil litros de agua residual ácida, y una tonelada de residuos radioactivos como subproductos de esa extracción”. Las energías limpias, entonces, no lo son tanto: tienen una profunda huella de carbono escondida en su interior.
Como todavía no se asoma una alternativa a las tierras raras —ni tampoco al monopolio chino de su explotación—, una manera de volverlas más sustentables es haciéndolas circular: recuperarlas de la chatarra electrónica, los desechos tecnológicos como celulares, computadores u otros dispositivos que aumentan exponencialmente, y darles un nuevo ciclo de vida material. Un proceso donde una bacteria del altiplano chileno puede ser crucial.
Una bacteria que atrae tierras raras
Karem Gallardo es experta en microbiología y en los últimos años se ha especializado en las bacterias extremófilas: esos microorganismos que habitan en condiciones radicales, como las profundidades del océano, el medio de la Antártica o dentro de un géiser, lugares hostiles donde otros seres vivos durarían apenas unas horas.
En la última década, la comunidad científica ha puesto literalmente la lupa en ellas, porque su sorprendente resistencia a la alta salinidad, las temperaturas extremas, la falta de oxígeno o de luz, entre otros factores inhóspitos, puede entregar respuestas a varios misterios —como el origen de la vida, por ejemplo— y también soluciones a diversos problemas.
Uno de ellos es la recuperación de metales. Algunas bacterias extremófilas, para protegerse de sus entornos tan estresantes, generan sustancias poliméricas extracelulares (EPS, por sus siglas en inglés), algo así como una capa externa compuesta de azúcares, proteínas y algunos ácidos nucleícos, que les permite refugiarse de lo que sea que las amenace. Y se ha demostrado que las EPS de algunas bacterias tienen la capacidad de atraer metales, lo que permite limpiar aguas contaminadas —proceso llamado biorremediación— o también, como lo está comprobando Gallardo, recuperarlos de los desechos industriales.
“Para esto las bacterias funcionan súper bien”, cuenta la académica de la U. Autónoma. “Mediante las EPS, captan el metal por fuera de la célula, sin que entre a la bacteria. Este proceso se llama adsorción, con D, algo mucho más conveniente que la absorción pues, si el metal queda por dentro de la célula, yo tendría que destrozar la bacteria para poder recuperarlo. En cambio si solo la adsorbe, yo puedo lavar la bacteria y volver a utilizarla”.
Gallardo, que durante su doctorado supo del problema de las tierras raras, decidió poner a prueba a la Exiguobacterium, una bacteria extremófila que habita en las aguas del Salar de Huasco, una zona altiplánica de Tarapacá ubicada a 4 mil metros de altura. Capaz de soportar altos niveles de salinidad, diez veces superiores a los del agua de mar, parecía reunir las condiciones para adsorber tierras raras y rescatarlas de los residuos electrónicos.
Así fue: en diciembre del 2023 lideró la publicación de un primer paper, donde demostraron que podía tolerar adsorber cuatro tierras raras. “Y ahora estamos enviando a publicar un segundo artículo, donde consideramos otras seis más”, cuenta. Hasta ahora, la bacteria es capaz de recuperar lantano, europio, samario, gadolinio, conitrio, terbio, disprocio, neodimio y praseodimio, estas dos últimas las más relevantes y demandadas.
Por el momento solo han hecho pruebas a pequeña escala, con 30 mililitros de cultivo y apenas 500 miligramos de bacteria, pero aún así consiguieron recuperar más del 90% de los metales. “Si esto se pudiera escalar a biorreactores”, dice, “tendría una eficiencia muchísimo mayor”.
La Exiguobacterium, además, crece fácil y rápidamente: en tres horas comienza a reproducirse y en diez ya está en condiciones de ponerse a trabajar. Su ultrarresistencia también permite varios ciclos de uso: una vez que recuperó el metal, se la puede lavar con un ácido para separarlo de ella y luego volver a la carga.
Una nueva vida para los desechos
El descubrimiento de Gallardo entrega más de una buena noticia. La más interesante, quizá, es la posibilidad de recuperar tierras raras mediante un proceso sustentable, orgánico y sin impacto medioambiental. En vez de los contaminantes y sintéticos métodos de lixiviación, a través de los cuales se recuperan comúnmente los metales, el uso de bacterias y sus EPS puede alargar la vida útil de estos elementos y al mismo tiempo bajar su huella de carbono.
También entrega esperanzas para la industria que trabaja con tierras raras, que podría reducir la dependencia china si es capaz de escalar estos procesos de recuperación y ser capaz de reutilizar los metales en vez de volver a comprarlos.
Y otra noticia positiva está en la revalorización de los desechos electrónicos, un problema que aumenta exponencialmente y del que pocos se quieren hacer cargo. “El 2020, Chile generaba unos 12 kilos de residuos electrónicos por persona, unas 228 mil toneladas al año, de las cuales solo se trataba el 3%”, señala Gallardo. “Se calcula que para el 2027 esa cifra llegue a los 14 kilos por habitante”.
Con la acción de esta bacteria extremófila, la investigadora y su equipo quieren ayudar a “valorizar los residuos, y así contribuir a aumentar el reciclaje o reutilización de los componentes”. Un aporte directo a la economía circular, esa idea que busca eliminar la basura del ciclo productivo y que cada cosa que se fabrica, ya sea completa o por partes, pueda ser reutilizable.
“A lo mejor lo que hacemos, en el corto plazo, no va a reemplazar a los procesos contaminantes actuales”, reconoce, “pero ojalá contribuyan para reducir el impacto y fomentar otra manera de hacer las cosas”. No será fácil, pero como las bacterias extremófilas, Gallardo resistirá.
