Koppar är fortfarande en av de enskilt mest förekommande metallerna i vardagen. Som en ledare av värme och elektricitet, det används i trådar, tak och VVS, samt en katalysator för petrokemiska anläggningar, sol- och elektriska ledare och för ett brett utbud av energirelaterade tillämpningar. Senare, varje metod att skörda mer av den värdefulla varan visar sig vara en användbar strävan.

Debora Rodrigues, Ezekiel Cullen professor i teknik vid University of Houston Cullen College of Engineering, i samarbete med Francisco C. Robles Hernandez, professor vid UH College of Technology och Ellen Aquino Perpetuo, professor vid universitetet i Sao Paulo, Brasilien erbjöd avgörande forskning för att förstå hur bakterier som finns i koppargruvor omvandlar giftiga kopparjoner till stabil enatomig koppar.

I deras medförfattare, "Koppargruvbakterier:Omvandlar giftiga kopparjoner till en stabil enatoms koppar, " deras forskning visar hur kopparresistenta bakterier från en koppargruva i Brasilien omvandlar kopparsulfatjoner till nollvärd metallisk koppar.

"Tanken med att ha bakterier i gruvor är inte ny, men den obesvarade frågan var:vad gör de i gruvorna?" sa Robles. "Genom att sätta in bakterierna i ett elektroniskt mikroskop, vi kunde ta reda på fysiken och analysera den. Vi fick reda på att bakterierna isolerade enatoms koppar. När det gäller kemi, detta är extremt svårt att härleda. Vanligtvis, starka kemikalier används för att producera enstaka atomer av vilket element som helst. Den här bakterien skapar det naturligt, vilket är väldigt imponerande."

Lika användbar som koppar är, processen att bryta metallen leder ofta till giftiga exponeringar och utmaningar när det gäller att dra ut betydande volymer för kommersiellt bruk. Ungefär en miljard ton koppar uppskattas i globala reserver, enligt Copper Development Association Inc., med ungefär 12,5 miljoner ton per år bryts. Detta sammanlagt till cirka 65 år av kvarvarande reserver. En del av utbudsutmaningen kommer från begränsad tillgänglig koppar i hög koncentration i jordskorpan, men den andra utmaningen är exponeringen för svaveldioxid och kvävedioxid i kopparsmältnings- och produktionsprocessen för att koncentrera metallen till användbara kvantiteter.

"Nyheten med denna upptäckt är att mikrober i miljön lätt kan omvandla kopparsulfat till nollvalent enkelatomkoppar. Detta är ett genombrott eftersom den nuvarande syntesprocessen av enkelatoms nollvärd koppar vanligtvis inte är ren, det är arbetsintensivt och dyrt, sa Rodrigues.

"Mikroberna använder en unik biologisk väg med en rad proteiner som kan extrahera koppar och omvandla den till enatoms nollvalent koppar. Syftet med mikroberna är att skapa en mindre giftig miljö för sig själva genom att omvandla den joniska kopparn till singel. -atom koppar, men samtidigt gör de något som är fördelaktigt för oss också."

Med fokus på elektronisk mikroskopi, Robles undersökte prover från Rodrigues fynd i brasilianska koppargruvor och han bestämde kopparns enatomsnatur. Rodrigues och Aquinos grupper identifierade vidare den bakteriella processen för att omvandla kopparsulfat till elementär koppar - ett sällsynt fynd.

Forskningsresultat visar att denna nya omvandlingsprocess som ett alternativ för att producera enstaka atomer av metallisk koppar är säkrare, och mer effektiva kontra nuvarande metoder (dvs kemisk ångavsättning, sputtering och femtosekundlaserablation).

"Vi har bara arbetat med en bakterie, men det kanske inte är den enda där ute som utför en liknande funktion, Rodrigues avslutade. "Nästa steg för just denna forskning är att skörda koppar från dessa celler och använda den för praktiska tillämpningar."