Experimentos recentes na Estação Espacial Internacional (ISS) mostraram que alguns micróbios podem extrair elementos de terras raras presentes nas rochas, mesmo quando estão expostos a condições de microgravidade. A descoberta inesperada sugere como esses seres microscópicos podem aumentar nossa capacidade de viver e trabalhar no espaço.
Na Terra, alguns organismos microscópicos se confirmaram verdadeiros mineradores, extraindo elementos de terras raras (REEs, na sigla em inglês) das rochas. As terras raras são conhecidas por conter grupos abundantes de vários elementos químicos.
publicadas recentemente na Nature Communications mostram que, quando se trata de extrair REEs de rochas, pelo menos uma linhagem de bactéria não é afetada pela microgravidade e pelas condições de baixa gravidade. Esta é uma notícia potencialmente boa para futuros exploradores espaciais, uma vez que micróbios biomineradores podem fornecer um meio de obter REEs no espaço, na Lua ou em Marte.
REEs são de vital importância para a fabricação de componentes eletrônicos comerciais (como os encontrados no seu smartphone) e a produção de ligas. O problema com REEs — além dos nomes complicados dos elementos presentes em sua composição, como lantânio, cério, neodímio, ítrio, praseodímio, entre outros — é que eles são muito difíceis de serem minerados e extraídos das rochas. Além dos altos custos de mineração e refinação, a coleta desses elementos é prejudicial ao meio ambiente. E para piorar, os materiais, com suas propriedades magnéticas e catalíticas, não têm substitutos viáveis.
É por isso que os micróbios estão sendo recrutados para ajudar, em uma técnica conhecida como biomineração.
“Os micróbios podem se ligar a elementos específicos e nos permitem eliminar grandes quantidades de produtos químicos ambientalmente destrutivos — como os cianetos, tradicionalmente usados para extrair elementos das rochas. Hoje em dia, podemos até projetar os micróbios para aperfeiçoar suas habilidades”, explicou por e-mail Charles Cockell, principal autor do novo estudo e astrobiólogo da Universidade de Edimburgo, na Escócia.
Esses micróbios realizam sua mágica por meio de produção de açúcares, que se ligam aos REEs. Isso faz com que os elementos se concentrem juntos, facilitando a extração.
Mas e lá no espaço?
Para determinar se a biomineração é possível fora da Terra, um experimento foi montado na Estação Espacial Internacional: um laboratório único no qual micróbios podem ser expostos a condições de microgravidade e baixa gravidade. De acordo com o estudo, essa gravidade alterada pode afetar a capacidade dos micróbios de realizar suas funções, uma vez que tais condições “são conhecidas por influenciar o crescimento microbiano e processos metabólicos”.
“A baixa gravidade é conhecida por reduzir o assentamento de micróbios e, assim, diminuir a mistura e o fluxo de nutrientes para eles. Portanto, é possível que isso influencie indiretamente o crescimento dos micróbios e como eles interagem com as rochas, incluindo sua capacidade de mineração biológica”, disse Cockell.
O astronauta Luca Parmitano instalando o experimento BioRock na Estação Espacial Internacional. Imagem: ESA
Três bactérias diferentes foram utilizadas no experimento: Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis e Cupriavidus metallidurans. Esses testes foram encomendados pela Agência Espacial Europeia como parte de um experimento , que foi conduzido na ISS em 2019. O objetivo do projeto era ver se os micróbios poderiam extrair uma variedade de REEs do basalto — um bom análogo para os materiais encontrados na Lua e em Marte.
Os autores mediram a eficiência de extração dos micróbios quando expostos a três condições diferentes: microgravidade, gravidade de Marte e gravidade da Terra. Para fazer isso, os astronautas da ISS colocaram os micróbios em um reator de biomineração miniaturizado conhecido como KUBIK.
“[O KUBIK] É uma incubadora que controla a temperatura, mas também contém um anel que gira, como se fosse uma centrífuga. Colocamos nossos reatores de biomineração no anel e os giramos exatamente na velocidade certa para simular a gravidade de Marte e da Terra, sendo que a gravidade da Terra foi um experimento de ‘controle’ para fazer comparações”, afirmou Cockell.
Das três espécies bacterianas, apenas a S. desiccabilis mostrou capacidade de extrair REEs da rocha basáltica em todas as condições. Esta bactéria não pareceu sofrer interferência por nenhum dos três ambientes gravitacionais, exibindo 70% de eficiência de extração dos REEs cério e neodímio. As outras duas bactérias mostraram um desempenho muito fraco ou nenhuma habilidade quando expostas a qualquer uma das condições experimentais.
Por que a S. desiccabilis se saiu tão bem em comparação a seus camaradas microbianos? Cockell disse que sua equipe pensa que é porque essa bactéria produz “muitos açúcares de cadeia longa que têm muitos sítios de ligação que unem os elementos de terras raras”. Os outros micróbios, por sua vez, não fizeram isso.
O que vem por aí
A nova pesquisa mostra que micróbios específicos provavelmente funcionarão como extratores de REEs no espaço. No entanto, eles morreriam se expostos às gravidades reais da Lua e Marte, então esse processo imaginário de refino vai exigir algumas tecnologias inteligentes. Cockell imagina biorreatores cheios de gás e fluido perto de habitats lunares, em Marte e até mesmo em asteroides. Rochas promissoras seriam colocadas no reator junto com os micróbios necessários, a câmara selada e pressurizada. Feito isso, pronto: você iniciou o processo de biomineração.
Cockell disse que é importante ressaltar que sua equipe não pretende fazer mineração no espaço e trazer os materiais de volta à Terra. “No momento, isso não é economicamente viável. Contudo, a biomineração e suas variantes podem ser usadas para fornecer elementos necessários para uma presença humana de longo prazo. Nosso experimento estudou e demonstrou o papel potencialmente importante dos micróbios em facilitar a expansão humana no espaço”, completou Cockell.
Os autores agora voltaram sua atenção para o experimento BioAsteroid, que entrou em operação na ISS no início deste mês. Os testes usam material de meteorito como um substituto para rochas de asteroide, bem como fungos com tendência para minerar rochas. O BioAsteroid também envolve a exposição a condições de microgravidade, para avaliar a viabilidade do uso de fungos para a biomineração de asteroides.
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O astronauta Luca Parmitano instalando o experimento BioRock na Estação Espacial Internacional. Imagem: ESA
