Les microbes peuvent extraire des éléments précieux des roches dans l’espace

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  Sphingomonas desiccabilis, la bactérie capable de «biominer» les éléments des terres rares de la roche basaltique.  Les microbes ont été colorés pour devenir fluorescents en vert.

Sphingomonas desiccabilis, la bactérie capable de « biomining » rare-éléments terrestres de la roche de basalte. Les microbes ont été colorés pour devenir fluorescents en vert.
Image: Rosa Santomartino

RDes expériences récentes à bord de la Station spatiale internationale ont montré quemoi, les microbes peuvent récolter de précieux rareséléments de la terre des roches, même lorsqu’il est exposé à des conditions de microgravité. Cette découverte inattendue montre comment les microbes pourraient renforcer notre capacité à vivre et à travailler dans l’espace.

Sur Terre, certains organismes microscopiques ont montré leur valeur en tant que mineurs efficaces, extrayant deséléments terrestres (REE) des roches. Nouveau preuves expérimentales publié aujourd’hui dans Nature Communications montre que, quand il s’agit de leaching REEs des roches, au moins une souche de bactéries n’est en grande partie pas affectée par la microgravité etconditions de gravité. Ceci est potentiellement une bonne nouvelle pour les futurs explorateurs de l’espace, car les microbes de la biomécanique pourraient fournir un moyen d’acquérir des terres rares dans l’espace, sur la Lune, ou sur Mars.

Les REE sont d’une importance vitale pour la fabrication de composants électroniques commerciaux (comme ceux trouvés dans votre smartphone) et la production d’alliages. Le problème avec les terres rares, mis à part leur noms (par exemple, lanthane, cérium, néodyme, yttrium, praséodyme, pour n’en nommer que quelques-uns), ne sont pas tellement rares qu’ils sont notoirement difficiles à extraire et à extraire, ce qui en fait une grave douleur dans le cul. Outre l’augmentation des coûts d’extraction et de raffinage, la récolte de ces éléments est à la fois écologiquement et écologiquement hostile, et la quête insatiable pour les obtenir aboutit souvent à des troubles civils, c’est pourquoi on les appelle souvent « minerais de conflit. » Malheureusement, ces éléments, avec leurs propriétés magnétiques et catalytiques uniques, sont sans substituts viables.

C’est pourquoi des microbes sont recrutés pour aider, dans une technique connue sous le nom de biomining.

«Les microbes peuvent être spécifiques dans les types d’éléments qu’ils lient, et ils nous permettent d’éliminer de grandes quantités de produits chimiques destructeurs pour l’environnement, comme les cyanures, traditionnellement utilisé pour lessiver des éléments des roches », a expliqué Charles Cockell, l’auteur principal de la nouvelle étude et astrobiologiste à l’Université d’Édimbourg. « Ces jours-ci, nous pouvons même les concevoir pour qu’ils deviennent de meilleurs mineurs. »

Ces microbes accomplissent leur magie en produisant des sucres qui se lient aux REE. Cela provoque la concentration des éléments, ce qui facilite l’extraction.

Pour déterminer si la bioexploitation est possible Terre, une expérience a été mise en place dans la Station spatiale internationale – un laboratoire unique dans lequel les microbes peuvent être exposés à la microgravité et àconditions de gravité. Cette modification de la gravité pourrait affecter la capacité des microbes à remplir leurs fonctions était une possibilité distincte, car de telles conditions «sont connues pour influencer la croissance microbienne et les processus métaboliques», selon l’étude.

«La faible gravité est connue pour réduire la sédimentation des microbes et ainsi réduire le mélange et le flux de nutriments vers les microbes et les déchets loin d’eux», a déclaré Cockell. «Nous pouvons donc nous attendre à ce que cela influence indirectement la croissance des microbes et leur interaction avec les roches, et donc leur capacité à biominer ces roches.»

L'astronaute de l'ESA Luca Parmitano installant l'expérience BioRock sur l'ISS.

L’astronaute de l’ESA Luca Parmitano installant l’expérience BioRock sur l’ISS.
Image: ESA

Trois bactéries différentes ont été utilisées dans l’expérience: Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis, et Cupriavidus metallidurans. Ces tests ont été commandés par l’Agence spatiale européenne dans le cadre de son Expérience BioRock, qui a été menée sur l’ISS en 2019. Le but du projet était de voir si les microbes pouvaient lessiver un assortiment de REE du basalte – un bon analogue pour les matériaux trouvés sur la Lune et Mars.

Les auteurs ont mesuré l’efficacité d’extraction des microbes lorsqu’ils sont exposés à trois conditions différentes: la microgravité, la gravité de Mars et la gravité de la Terre. Pour ce faire, les astronautes de l’ISS ont placé les microbes dans un réacteur de biomining miniaturisé appelé KUBIK.

«Il s’agit d’un incubateur qui contrôle la température, mais il contient également un anneau qui tourne – une centrifugeuse», a expliqué Cockell. «Nous avons placé nos réacteurs de biomining dans l’anneau et les avons fait tourner exactement à la bonne vitesse pour simuler la gravité de Mars et de la Terre – la gravité de la Terre étant une expérience de« contrôle »pour faire des comparaisons.

Sur les trois espèces bactériennes, une seule, S. desiccabilis, a montré une capacité à lixivier les terres rares de la roche basaltique dans toutes les conditions. Cette bactérie ne semble pas être dérangée par l’un des trois environnements gravitationnels, affichant une efficacité d’extraction de 70% pour le cérium et le néodyme. Les deux autres bactéries ont montré des performances très médiocres ou aucune capacité du tout lorsqu’elles sont exposées à l’une des conditions expérimentales.

Quant à savoir pourquoi S. desiccabilis a si bien fait alors que ses camarades microbiens ne l’ont pas fait, Cockell a déclaré que son équipe pense que c’est parce que cette bactérie produit «beaucoup desucres édités qui ont de nombreux sites de liaison sur eux qui lient leséléments terrestres. » Les autres microbes ne l’ont pas fait, a-t-il déclaré, ajoutant: «Nous nous sommes demandés si les autres microbes pourraient être stimulés à faire de la biomining par les conditions stressantes de manque de nutriments en microgravité – c’est pourquoi nous les avons envoyés – mais la microgravité ne l’a pas fait. changer leur capacité ou leur permettre de faire de la biomine. »

La nouvelle recherche montre que des microbes spécifiques (il pourrait y en avoir plus, ou, sinon, les scientifiques pourraient produire des versions génétiquement modifiées) fonctionneront probablement comme extracteurs de REE dans l’espace. Inutile de dire que ces microbes mourraient s’ils étaient exposés aux éléments, de sorte que ce processus de raffinage imaginé nécessitera des technologies intelligentes. Cockell envisage des bioréacteurs remplis de gaz et de fluides à proximité des habitats lunaires, sur Mars et même sur des astéroïdes. Des roches prometteuses seraient placées dans le réacteur avec les microbes nécessaires, la chambre scellée et pressurisée, et, voilà… Vous avez commencé le processus de biomining.

Cockell a déclaré qu’il était important de souligner que son équipe ne propose pas de faire de l’exploitation minière dans l’espace et de ramener les matériaux sur Terre.

«Pour le moment, ce n’est pas économiquement viable», a-t-il déclaré. «Cependant, la biomine et d’autres formes d’exploitation minière peuvent être utilisées pour fournir les éléments nécessaires à une présence humaine à long terme dans l’espace. Notre expérience a exploré et démontré le rôle potentiellement important des microbes dans la facilitation de l’expansion humaine dans l’espace.

Les auteurs vont maintenant se tourner vers une expérience passionnante, appelée BioAsteroid, qui sera lancée sur l’ISS en décembre. L’expérience utilisera un matériau de météorite comme substitut pour la roche astéroïde, ainsi que champignons avec une propension à extraire les roches. BioAsteroid impliquera également une exposition à des conditions de microgravité, pour évaluer la viabilité de l’utilisation de champignons pour la bio-extraction des astéroïdes.

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