Las cortezas submarinas de minerales, un tesoro que la ciencia va a explorar

Investigaciones oceanográficas realizadas en colaboración y financiadas por la FAPESP y el Consejo de Investigación Ambiental del Reino Unido apuntan a escudriñar el potencial mineral del Atlántico Sur

Por Diego Freire  |  Agência FAPESP – La formación rocosa submarina conocida como Elevación de Rio Grande, una cordillera de 3 mil km² situada en el fondo del océano Atlántico, a 1.500 kilómetros de distancia de la costa brasileña, esconde un verdadero tesoro de minerales y elementos químicos cada vez más escasos sobre la superficie terrestre que la ciencia ha comenzado a explorar.

Un grupo de investigadores, con el apoyo de la FAPESP y del Natural Environment Research Council (NERC) –uno de los consejos de investigación británicos–, puso en marcha el proyecto intitulado Marine ferromanganese deposits – a major resource of E-tech elements (Marine E-tech), un esfuerzo multidisciplinario de estudio de la formación de depósitos de metales en aguas profundas del océano Atlántico. Aparte de la Elevación de Rio Grande, en la cual se concentrarán los científicos brasileños, esta iniciativa contempla investigaciones en las llanuras abisales situadas alrededor de la isla de Madeira, en el Atlántico Norte.

El proyecto se presentó el pasado 8 de diciembre en la sede de la FAPESP, en São Paulo, durante el workshop intitulado E-tech Element Submarine hierromanganese Crusts Research, que reunió a investigadores de instituciones brasileñas, del Reino Unido y de Estados Unidos que llevan adelante estudios oceanográficos en la zona.

Para Frederico Brandini, del Instituto Oceanográfico (IO) de la Universidad de São Paulo (USP), coordinador del Marine E-tech en Brasil, “el fondo de los océanos constituye la nueva frontera de exploración mineral y biotecnológica, pero el potencial de esa región debe explotarse de manera sostenible”.

“El conocimiento científico desempeña entonces un papel decisivo. Brasil posee 8.500 km de costa con una serie de recursos naturales disponibles, y aún depende sobremanera de las tierras raras para desarrollar sus tecnologías. La Elevación de Rio Grande constituye una potencial fuente de recursos, sobre la cual, con todo, se sabe aún muy poco en las ciencias oceanográficas y en la minería. Esto inviabiliza la comprensión de sus potencialidades y la sostenibilidad de su explotación. Las investigaciones se llevarán a cabo entonces para hallar soluciones que apunten en tal sentido”, destacó.

De este modo, los investigadores pretenden dar respuesta a algunas preguntas de la comunidad científica internacional sobre esas formaciones en distintas áreas oceánicas: por ejemplo, sobre los motivos que llevaron a su surgimiento y los medios por los cuales crecen y se mantienen. “Es necesario determinar si el origen de esos nódulos es biogénico o es el resultado de reacciones químicas que inducen precipitaciones metálicas. Las bacterias litotróficas utilizan la energía de la reducción-oxidación de elementos químicos para precipitar esos metales”, ejemplificó Brandini.

Tesoros sumergidos

El trabajo en la Elevación de Rio Grande también apuntará a dilucidar qué composiciones minerales se encuentran presentes en los nódulos polimetálicos, concentraciones de diferentes metales que se forman en el fondo del océano.

“Esos nódulos tienen en promedio 10 centímetros, y determinadas zonas de los océanos están repletas de ellos. En buena medida están compuestos por hierro y manganeso, pero también por otros elementos químicos incorporados cuya extracción es relativamente fácil. Sin embargo, todo ese potencial mineral está a más de mil metros de profundidad, y puede llegar a los cinco mil metros, lo que demanda un vasto conocimiento científico y tecnologías sumamente específicas”, explicó Brandini.

Entre ellos se encuentran subproductos de la extracción de metales comunes necesarios para el desarrollo de tecnologías destinadas a la producción de energía más limpia y eficiente, que pueden utilizarse en baterías de vehículos eléctricos, turbinas eólicas y paneles solares, entre otras aplicaciones. Son los elementos e-tech, tales como el telurio, el cobalto y el selenio.

“Algunos de estos elementos se encuentran altamente concentrados en depósitos situados en el fondo del mar que constituyen los recursos marinos de metales más importantes con miras a su futura explotación y aprovechamiento. Los mayores niveles de enriquecimiento de telurio, por ejemplo, están en las profundidades de los océanos, en cortezas de hierro-manganeso de montañas submarinas”, dijo Paul Lutsy, del British Gelogical Survey (BGS).

El telurio es un componente esencial en la producción de células solares, pero este elemento está presente sólo en el 0,0000001% de la superficie, lo que lo torna tres veces más escaso que el oro. Para Lutsy, “no se trata de una especie de fiebre del oro, sino de una opción a futuro”.

“Al tiempo que crece la población y se elevan los estándares de consumo de países tales como los que componen los Bric (el grupo formado por Brasil, Rusia, la India y China) y de África, el mundo avanza en lo que hace a las nuevas tecnologías, un escenario que hace crecer a su vez la demanda de metales de tierras raras cada vez más escasos, ya sea por cuestiones geológicas o por impedimentos económicos y políticos. China controla más del 95% de la producción mundial de tierras raras. Y el mundo necesita alternativas”, afirmó.

“Piedras vivas”

Al margen de todo el potencial económico de la región, según destacó Luigi Jovane, del IO-USP, el enfoque del proyecto no recaerá sobre la promoción de la actividad minera, sino sobre la comprensión de los nódulos desde el punto de vista ambiental.

“Se trata de estudios oceanográficos que apuntan a develar la historia de esos nódulos, que crecen y constituyen organismos con propiedades únicas: es como si fuesen piedras vivas, pues tienen una composición química sumamente particular. Sobre ellos aún sobrevuelan preguntas científicas que no se han respondido. A tal fin se requiere de un esfuerzo multidisciplinario que, en el caso de este proyecto, comprende a investigadores de las áreas de Biología, Geología y Física, aparte de la expertise en tecnología y la metodología de los grupos internacionales asociados.”

La comprensión sobre cómo se formaron esos organismos en el transcurso del tiempo puede también suministrar información sobre el conjunto del fondo de los océanos y expandir la comprensión sobre las variaciones de masa del agua, las corrientes y la temperatura, la absorción de CO₂ y de materia orgánica y la vida de los organismos bentónicos –los que viven en el fondo del mar–, entre otros temas.

Se estudiarán también las rocas desde el punto de vista geológico: sus propiedades geoquímicas y su geomicrobiología, con investigaciones sobre las bacterias que viven sobre esas estructuras y que, en simbiosis, las hacen crecer.

Vivian Pellizari, del IO-USP, disertó durante el workshop sobre el papel de las bacterias litotróficas –que utilizan fuentes inorgánicas de energía– en la formación de los nódulos.

“Perforaciones realizadas en esas estructuras revelaron que la biósfera de su subsuperficie está generalizada, es grande y genética y geoquímicamente diversificada. Esas comunidades microbianas profundas desempeñan un papel importante en los ciclos globales biogeoquímicos, en la alteración mineral y en la producción y destrucción de hidrocarburos”, destacó.

También se estudiarán el rol de ciertos microorganismos en la concentración de elementos de interés tecnológico, sus ciclos de vida y sus implicaciones en actividades de bioprocesamiento, aquéllas que se valen de células vivas o de sus componentes para sintetizar productos, degradar sustancias y producir energía, entre otros objetivos. “Esos estudios también podrán generar oportunidades para el desarrollo de un proceso de biominería destinado a la recuperación de metales relevantes con base en nódulos de manganeso.”

Para Brandini, “sólo la comprensión de las fuerzas ambientales que hacen que los nódulos metálicos existan allí podrá llevar a las mejores formas de explotarlos”.

“La minería es conocida como una actividad de alto impacto ambiental. En tierra es posible aplicar algún tipo de control, pese a todas las dificultades conocidas; se puede reforestar, por ejemplo. Pero el ecosistema marino es más frágil y tiene una resiliencia demasiado comprometida, ya que no se recupera rápidamente. Serán necesarios muchos estudios hasta que se pueda utilizarlo a tal fin [el de la minería]”, ponderó.

También presentaron estrategias de investigación multidisciplinarias en el ámbito del Marine E-Tech los investigadores Ilson Silveira, Paulo Sumida y Alexander Turra, del IO-USP, José Angel Alvarez Perez, de la Universidad de Vale do Itajaí (Univali), Bramley Murton, del National Oceanography Centre (NOCS), del Reino Unido, y Jim Hein, del U.S. Geological Survey, de Estados Unidos.

Están previstos cuatro cruceros científicos con los investigadores participantes en el proyecto: tres son expediciones de hasta 30 días conducidas por el equipo brasileño, cuyo objetivo es la investigación del medio ambiente en aguas profundas en la Elevación de Rio Grande. Los cruceros en el Atlántico Sur se concretarán a bordo del buque oceanográfico Alpha Crucis, adquirido por la FAPESP para el IO-USP en 2012.

El Marine E-Tech forma parte del programa Security of Supply of Minerals Resource (SoS Minerals), lanzado por el Nerc y el Engineering & Physical Sciences Reseach Sciences Research Council (EPSRC), otro Consejo de Investigación del Reino Unido. El proyecto cuenta con el apoyo de la FAPESP en el marco del acuerdo de cooperación firmado entre la institución y los consejos de investigación británicos en septiembre de 2009.