Investigadores de Tarbiat Modares University han combinado dos técnicas: primero emplean metabolitos producidos por Acidithiobacillus thiooxidans para disolver los metales de placas de circuitos impresos, después recuperan selectivamente el cobre mediante un líquido iónico. Los microorganismos no tienen que estar presentes durante el tratamiento del residuo: se utiliza el ácido sulfúrico que producen previamente.
- 🦠 Bacterias como productoras de ácido para tratar residuos electrónicos.
- ♻️ Placas de telecomunicaciones reales, no una disolución de laboratorio preparada artificialmente.
- 🔩 53,6 % del cobre disuelto durante la etapa de biolixiviación.
- 🌡️ Proceso a 30 °C y extracción posterior a temperatura ambiente.
- 🧪 80 % de recuperación acumulada del cobre tras cinco etapas de extracción.
- 🔄 60 % de recuperación en la posterior etapa de separación del cobre del disolvente.
- ⚠️ Tecnología todavía a escala de laboratorio, lejos de una planta industrial.
¿Por qué importa?
Los aparatos electrónicos desechados no son únicamente un problema de residuos. También son una reserva de metales que ya han sido extraídos, refinados y transportados una vez.
En 2022 se generaron en el mundo unos 62 millones de toneladas de residuos electrónicos y apenas el 22,3 % se recogió y recicló formalmente. La previsión apunta a unos 82 millones de toneladas anuales en 2030.
Recuperar cobre de esas montañas de dispositivos podría convertir una parte del problema en materia prima. La investigación publicada en Scientific Reports explora precisamente una vía para hacerlo empleando ácido generado por microorganismos y condiciones relativamente suaves.
El cobre escondido dentro de las placas electrónicas
Una placa de circuito impreso parece una mezcla poco prometedora de plástico, fibra y pequeños componentes. Vista desde el reciclaje de materiales, la historia cambia.
Las placas estudiadas contenían aproximadamente 270.000 mg de cobre por kilogramo, equivalentes a unos 270 g/kg o un 27 % en masa. También aparecieron estaño, hierro, aluminio y níquel.
Esa concentración ayuda a entender por qué los residuos electrónicos se consideran cada vez más una forma de minería urbana. El material ya está sobre la superficie y concentrado dentro de productos fabricados. El reto consiste en recuperarlo sin trasladar buena parte del impacto ambiental desde la mina hasta la planta de reciclaje.
Y ahí aparece la parte curiosa del trabajo: una bacteria capaz de producir el medio ácido necesario para liberar el cobre.
Una bacteria hace primero el trabajo químico
El microorganismo utilizado es Acidithiobacillus thiooxidans, una bacteria adaptada a ambientes extremadamente ácidos.
Al disponer de azufre elemental, su metabolismo lo oxida y genera sulfatos y protones. En la práctica, el cultivo termina produciendo ácido sulfúrico de origen biológico. Durante los experimentos, la concentración máxima de sulfato apareció aproximadamente a los 17 días, cuando el medio llegó a valores cercanos a pH 0,8.
Pero el equipo introdujo una decisión importante.
Las bacterias no se mezclaron directamente con las placas electrónicas durante la lixiviación.
Primero se cultivaron. Después se retiraron las células y se utilizó únicamente el líquido ácido generado durante su crecimiento. Es lo que se conoce como biolixiviación con medio agotado o spent medium.
Tiene bastante sentido. Una placa triturada contiene resinas bromadas, metales y partículas de vidrio capaces de perjudicar a los propios microorganismos. Separar ambas etapas permite que la bacteria fabrique primero el medio lixiviante y que el residuo electrónico entre en contacto después únicamente con ese líquido.
Siete días para liberar más de la mitad del cobre
Las placas se desmontaron, trituraron y molieron hasta obtener partículas inferiores a 75 µm. Después se mezclaron con el medio biológico a una concentración de 50 g de residuo por litro, manteniendo la mezcla a 30 °C y con agitación.
El mejor resultado apareció a los 7 días.
La concentración de cobre disuelto alcanzó 7.241 mg/l, correspondiente a una recuperación durante la biolixiviación del 53,6 %. Prolongar el tratamiento a 10 o 14 días no mejoró el resultado. Parte del cobre podía volver a precipitar o quedar adsorbido sobre los sólidos.
Es un detalle importante: más tiempo de tratamiento no equivale necesariamente a más recuperación.
Además, el proceso mostró bastante preferencia por el cobre frente a hierro, aluminio y estaño, aunque la separación respecto al níquel fue mucho menos marcada.
Un resultado obliga a matizar la palabra “biológico”
Aquí aparece uno de los aspectos que más credibilidad aporta al estudio.
Los investigadores realizaron un experimento de control sustituyendo el ácido producido por las bacterias por ácido sulfúrico convencional a la misma concentración, manteniendo iguales las demás condiciones.
El resultado para el cobre fue prácticamente idéntico: 7.374,1 mg/l con ácido convencional frente a 7.241 mg/l con el medio biológico.
Por tanto, las bacterias no poseen una especie de capacidad extraordinaria para arrancar directamente el cobre de las placas. Su función fundamental es otra: producir biológicamente el medio ácido que posteriormente permite disolverlo.
Eso cambia bastante la interpretación ambiental. La ventaja potencial deberá demostrarse comparando todo el proceso: producción del ácido biogénico, azufre consumido, electricidad para aireación y agitación, tiempos de operación, reactivos posteriores y posibilidades reales de reutilización.
El propio estudio reconoce que hacen falta balances completos de energía, reactivos, ciclo de vida y costes antes de afirmar que la solución resulte ambientalmente superior a escala industrial.
El cobre ya estaba disuelto, pero todavía había que separarlo
La primera parte del proceso consigue sacar el cobre de las placas electrónicas y llevarlo al líquido. Pero eso todavía no significa que el metal esté recuperado y listo para reutilizarse.
El siguiente reto era separarlo del resto de sustancias presentes en esa disolución.
Para hacerlo, los investigadores utilizaron un compuesto capaz de atraer el cobre hacia otra fase líquida. Al principio, el resultado fue bastante limitado: solo consiguió extraer alrededor del 14,5 % del cobre.
La mejora llegó al añadir un líquido iónico, un tipo de sal líquida que modifica el comportamiento de la mezcla y facilita que el cobre pase de una fase a otra.
Con esa combinación, el rendimiento aumentó de forma clara. En las mejores condiciones ensayadas, la concentración de cobre extraída llegó hasta 3.199,7 mg/l.
La idea es sencilla: primero se libera el cobre de las placas y después se concentra en una fase de la que resulta más fácil recuperarlo.
Eso sí, los propios autores introducen una precaución importante. Como modificaron varios componentes de la mezcla al mismo tiempo, no puede saberse con exactitud qué parte de la mejora se debe exclusivamente al líquido iónico. Por ahora, lo que puede afirmarse es que la combinación funcionó mucho mejor que el sistema inicial.
Cinco extracciones cambian el resultado
Una sola etapa optimizada de extracción alcanzó alrededor del 35,3 %. En lugar de detener el proceso ahí, el líquido restante volvió a ponerse en contacto con una fase extractante nueva.
Y otra vez. Hasta cinco veces.
Al terminar la quinta etapa, la recuperación acumulada alcanzó aproximadamente el 80 % y la concentración de cobre que permanecía en la fase acuosa descendió hasta unos 723 mg/l.
El concepto no es extraño para la industria metalúrgica. Los circuitos de extracción multietapa permiten renovar en cada contacto la capacidad del disolvente para capturar el metal.
Tiene un coste, claro: más etapas implican más equipos, circulación de líquidos, reactivos y complejidad operativa. El porcentaje del 80 % no debe interpretarse como una recuperación sencilla obtenida en un único recipiente.
El último paso todavía deja bastante margen
Una vez capturado el cobre por la fase orgánica todavía hay que liberarlo para obtener una disolución concentrada y recuperar el extractante.
Los investigadores emplearon ácido sulfúrico y consiguieron transferir nuevamente a la fase acuosa aproximadamente el 60 % del cobre cargado.
Ese 60 % es una de las cifras que más claramente muestran la distancia entre una prueba prometedora y un proceso industrial optimizado.
Los propios autores señalan la necesidad de mejorar esta etapa y estudiar la regeneración, reutilización durante múltiples ciclos y estabilidad a largo plazo del líquido iónico.
Qué impacto puede tener en el medio ambiente
La ventaja más evidente sería aprovechar mejor el cobre que ya circula dentro de la economía.
El cobre recuperado de routers, equipos de telecomunicaciones, ordenadores y otros dispositivos puede regresar al sistema productivo en lugar de convertirse en residuo. Eso encaja con una estrategia de economía circular de los metales, especialmente relevante ante el crecimiento de la electrificación.
También existe un posible beneficio energético. La ruta estudiada trabaja a 30 °C durante la biolixiviación y a temperatura ambiente durante la extracción, mientras que las rutas pirometalúrgicas dependen de procesos a temperaturas elevadas y requieren instalaciones intensivas en energía.
Eso no permite concluir todavía que la huella de carbono total sea inferior. El sistema necesita trituración fina, agitación, cultivo bacteriano, azufre, D2EHPA, queroseno, líquido iónico, acetato de sodio y ácido sulfúrico durante distintas etapas.
Sin un análisis de ciclo de vida resulta prematuro convertir una ventaja teórica en una reducción cuantificada de emisiones.
Hay otra cuestión: los líquidos iónicos suelen presentar una presión de vapor muy baja, pero eso no los convierte automáticamente en sustancias inocuas o “verdes”. Su fabricación, toxicidad, persistencia, pérdidas durante el proceso y capacidad de reciclaje deben incorporarse al balance ambiental.
Europa también quiere recuperar más metales de sus residuos
La investigación encaja además con un cambio más amplio en la política europea de materias primas.
El Reglamento europeo de materias primas fundamentales incluye el cobre entre las materias primas estratégicas y establece como referencia para 2030 que la capacidad de reciclaje de la Unión pueda cubrir al menos el 25 % de su consumo anual de materias primas estratégicas.
Eso da una dimensión diferente a tecnologías como ésta. Recuperar metales de placas electrónicas no responde únicamente a una cuestión de gestión de residuos. También puede contribuir a reducir dependencia exterior y aprovechar recursos secundarios disponibles dentro de Europa.
La minería urbana empieza a tener, por tanto, una lógica industrial además de ambiental.
Una montaña de residuos que sigue creciendo
El contexto mundial hace difícil ignorar estas tecnologías.
Los residuos electrónicos aumentan alrededor de 2,6 millones de toneladas cada año y Naciones Unidas calcula que podrían alcanzar los 82 millones de toneladas en 2030. Si continúa la tendencia actual, la tasa formal de recogida y reciclaje podría incluso caer desde el 22,3 % registrado en 2022 hasta aproximadamente el 20 %.
Dentro de esos residuos hay cobre, aluminio, oro, plata, paladio y numerosos materiales cuya extracción primaria tiene costes económicos y ambientales.
El desafío no consiste únicamente en recuperar más. Importa recuperar mejor, con procesos capaces de competir en rendimiento, precio y huella ambiental.
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