Mejora de la bio-lixiviación de uranio en ambientes salobres mediante un consorcio microbiano con modelado y optimización basados en RSM

Por qué importan el agua salada y los pequeños ayudantes

A medida que los yacimientos de uranio de alta ley se vuelven más escasos y el agua dulce disminuye, las empresas mineras buscan métodos más limpios y económicos para extraer este combustible clave para la energía nuclear. Un enfoque prometedor es dejar que los microbios hagan el trabajo: ciertas bacterias pueden disolver lentamente metales de la roca en un proceso llamado bio-lixiviación. Pero hay una pega: a estos microbios por lo general no les gusta el agua salina o salobre, que a menudo es la única disponible en regiones mineras secas. Este estudio explora una solución ingeniosa: unir una bacteria tolerante a la sal con una levadura para que, conjuntamente, puedan extraer uranio de menas de baja ley en condiciones salobres.

Permitir que los microbios extraigan la roca

En lugar de usar altas temperaturas o productos químicos agresivos, la bio-lixiviación depende de microorganismos que obtienen energía transformando el hierro y el azufre de la mena. Al hacerlo crean un ambiente ácido y oxidante que convierte minerales de uranio sólidos en formas disueltas que pueden recuperarse de la solución. Los investigadores trabajaron con una mena de uranio de baja ley del centro de Irán y cultivaron en laboratorio una bacteria halotolerante, Acidithiobacillus ferrooxidans cepa THA4, en un medio con cantidades controladas de sal, mena triturada y aire. Midiendo con cuidado cuánto uranio acababa en el líquido bajo distintas condiciones, pudieron evaluar qué tan bien los microbios estaban “minando” la roca.

Probando agua salada y carga de mena

Una pregunta clave fue cuánto sal y material sólido podían tolerar las bacterias antes de que su rendimiento disminuyera. Usando un enfoque estadístico llamado metodología de superficie de respuesta (RSM), el equipo varió el nivel de sal, la concentración de mena (densidad de pulpa), el tiempo de contacto y la cantidad inicial de bacterias a lo largo de decenas de experimentos. Encontraron que mayor salinidad y más sólido redujeron la recuperación de uranio: la sal sometía a los microbios a estrés osmótico, mientras que las pulpas densas limitaban el oxígeno y dificultaban que las células alcanzaran las superficies minerales. Alargar el tiempo de lixiviación ayudó hasta unos diez días, dando tiempo a las bacterias para crecer y producir agentes oxidantes, pero más allá de eso el rendimiento caía, probablemente porque se consumían nutrientes y se acumulaban productos de desecho.

Añadir una pareja para condiciones difíciles

Para aumentar la extracción en agua salobre, los investigadores introdujeron un segundo microbio: la levadura Rhodotorula toruloides cepa IR-1395, que tolera la acidez y la sal. En lugar de competir, las dos especies desempeñan roles distintos. La bacteria se alimenta de hierro y azufre inorgánicos y depende del dióxido de carbono, mientras que la levadura usa materia orgánica y libera dióxido de carbono de nuevo al líquido. Cuando ambas estaban presentes en cantidades cuidadosamente seleccionadas, el sistema se volvió más resistente. La combinación optimizada de bacteria y levadura incrementó la recuperación de uranio en aproximadamente un 24 por ciento comparada con la bacteria sola en condiciones salinas similares, y la solución se volvió más oxidante y más ácida, propiedades favorables para disolver el uranio.

Observando cómo los microbios construyen comunidades mineras

El equipo también empleó microscopía electrónica de barrido con análisis elemental para observar directamente cómo los organismos colonizaban la mena. En pocos días observaron células bacterianas individuales adheriéndose a los granos minerales. Tras 16 días, las muestras con bacteria y levadura mostraron capas microbianas densas —biofilms— cubriendo la roca, junto con costras minerales como jarosita en la superficie. Estos biofilms ayudan a mantener las células en estrecho contacto con la mena, donde pueden producir continuamente sustancias que atacan el mineral y mantienen el uranio en solución. La evidencia visual respaldó las mediciones: el consorcio no solo sobrevivió sino que reconfiguró activamente la superficie de la roca en el ambiente salobre.

Qué significa esto para la recuperación futura de uranio

En conjunto, el estudio muestra que una asociación diseñada con criterio entre distintos microbios puede superar uno de los principales obstáculos de la bio-lixiviación: la sensibilidad a la sal. Al emparejar una bacteria tolerante a la sal con una levadura compatible y usar herramientas estadísticas para ajustar finamente la salinidad, la carga de mena, las dosis microbianas y el tiempo, los investigadores crearon un sistema eficiente de lixiviación de uranio que funciona en agua salobre y con mena de baja ley. Para el lector general, la conclusión es que organismos diminutos pueden actuar como mineros ecológicos, y que agruparlos de la forma adecuada puede ayudar a recuperar metales valiosos donde ya no hay agua limpia ni menas ricas.

Cita: Shoja, M., Mohammadi, P., Tajer-Mohammad-Ghazvini, P. et al. Improved uranium bioleaching in brackish environments via microbial consortium using RSM based modelling and optimization. Sci Rep 16, 9697 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39700-3

Palabras clave: bio-lixiviación, extracción de uranio, agua salina, consorcios microbianos, biominado