Microbes influence the formation of iron deposits and can be used in energy fuel cells / Micróbios influenciam na formação de depósitos de ferro e podem ser usados em células de geração de energia

Shewanella onedensis MR-1 in hematite. Source: Microbewiki

Shewanella onedensis MR-1 in hematite. Source: Microbewiki
S. putrefaciens CN32 metabolizing iron minerals (arrows). From Fortin and Langley (2005).
Microbial Fuel Cells. Source: Microbewiki
Banded Iron Formations from Quadrilátero Ferrífero, Brazil. From Teixeira et al. (2017).
Model for deposition of banded Iron Formations from Quadrilátero Ferrífero, Brazil. From Teixeira et al. (2017).
Sample of Banded Iron Formation from Quadrilátero Ferrífero, Brazil. From Caxito & Gonçalves-Dias (2018).
Sample of Rapitan-type Banded Iron Formation from Corumbá, Brazil, with glacial dropstone. From Caxito & Gonçalves-Dias (2018).

Banded Iron Formations are characteristic iron-rich rocks. The deposition of these rocks occured in specific time intervals in Earth history, such as during the first Great Oxygenation Event (GOE) at ca. 2.4-2.2 billion years ago and after the Neoproterozoic Snowball Earth glaciations (Rapitan-type iron formations). A number of factors seem to have been interconnected in those major iron deposition episodes, such as atmospheric and ocean geochemistry, magmatism and tectonics.

The biological influence of special types of microbes that metabolize iron particles was also proposed, mainly through a process called Dissimilatory Iron Reduction (DIR). In a 2017 paper in Precambrian Research first authored by graduate student Natasha Teixeira, members of the Project MOBILE have shown that microbes have left their fingerprints in the major iron deposits of the Cauê Formation, Quadrilátero Ferrífero, Brasil, which can be detected through geochemical and iron, carbon, oxygen and chromium isotope analysis.

The growing body of data might indicate that DIR was a common and widespread process in the Archean/Paleoproterozoic transition, suggesting that life played an essential role in the formation of Earth’s major iron deposits. Besides, DIR is a process which can be used both to generate electricity in bio-eletrochemical fuel cells and in the bioremediation of areas contamined with toxic heavy metals.

As formações ferríferas bandadas são rochas características ricas em ferro. A deposição dessas rochas ocorreu em intervalos de tempo específicos na história da Terra, como durante o primeiro Grande Evento de Oxigenação (GOE), há cerca de 2,4-2,2 bilhões de anos atrás e após as glaciações neoproterozóicas do tipo Terra da Bola de Neve (formações ferríferas do tipo Rapitan). Aparentemente vários fatores foram interconectados nesses grandes episódios de deposição de ferro, como geoquímica atmosférica e oceânica, magmatismo e tectônica.

A influência biológica de tipos especiais de micróbios que metabolizam partículas de ferro, principalmente por meio de um processo chamado Redução Dissimilatória de Ferro (DIR), também foi proposta. Em um artigo de 2017 na Precambrian Research, cuja primeira autora é a estudante Natasha Teixeira, membros do Projeto MOBILE mostraram que os micróbios deixaram suas impressões digitais nos principais depósitos de ferro da Formação Cauê, no Quadrilátero Ferrífero, Brasil, que podem ser detectadas por meio de geoquímica e da análise de isótopos de ferro, carbono, oxigênio e cromo.

O crescente conjunto de dados pode indicar que a DIR foi um processo comum e generalizado na transição Arqueano/Paleoproterozoico, sugerindo que a vida desempenhou um papel essencial na formação dos principais depósitos de ferro da Terra. Além disso, a DIR é um processo que pode ser usado tanto para gerar eletricidade em células a combustível bioeletroquímicas quanto na biorremediação de áreas contaminadas por metais pesados ​​tóxicos.

Ref:

Teixeira, N. L., Caxito, F. A., Rosière, C. A., Pecoits, E., Vieira, L., Frei, R., Sial, A.N., Poitrasson, F. (2017). Trace elements and isotope geochemistry (C, O, Fe, Cr) of the Cauê iron formation, Quadrilátero Ferrífero, Brazil: Evidence for widespread microbial dissimilatory iron reduction at the Archean/Paleoproterozoic transition. Precambrian Research298, 39-55.


Caxito, F.A. & Gonçalves-Dias, T. 2018. Ferro. Recursos Minerais de Minas Gerais Online. CODEMGE/CPMTC-IGC-UFMG.

Fortin, D., & Langley, S. (2005). Formation and occurrence of biogenic iron-rich minerals. Earth-Science Reviews72(1-2), 1-19.

Bekker, A., Slack, J. F., Planavsky, N., Krapez, B., Hofmann, A., Konhauser, K. O., & Rouxel, O. J. (2010). Iron formation: the sedimentary product of a complex interplay among mantle, tectonic, oceanic, and biospheric processes. Economic Geology105(3), 467-508.

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