Diep in een overstroomde uraniummijn in Duitsland doen bacteriën iets wat wetenschappers bijna onmogelijk achtten: ze sluiten giftig uranium op in een stabiele vorm die niet meer in water oplost. Onderzoekers voerden de microben glycerol, en binnen 130 dagen verdween ongeveer 95 procent van het opgeloste uranium uit het water, omgezet in een verbinding die zo stabiel was dat die zelden eerder was gezien.
De ontdekking, gepubliceerd in Nature Communications, komt van een team van het Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), dat samenwerkte met Wismut GmbH en de Universiteit van Granada in Spanje. Ze verzamelden water uit een overstroomde mijn in het Ertsgebergte, waar uraniumwinning ooit bloeide. Het water was rijk aan opgelost uranium, een zwaar metaal dat mobiel en gevaarlijk wordt wanneer mijnbouw de natuurlijke mineraaltoestand verstoort.
Bacteriën eten uranium en poepen een vaste stof uit
Bacteriën staan erom bekend allerlei afval af te breken, maar uranium is een verrassing op het menu. Dr. Evelyn Krawczyk-Bärsch, wetenschapper bij HZDR, legde uit dat sommige bacteriën opgelost uranium kunnen gebruiken voor hun metabolisme wanneer glycerol beschikbaar is als voedselbron. Glycerol is een eenvoudige verbinding die in vetten zit en kan op natuurlijke wijze ontstaan wanneer schimmels hout afbreken.
In het lab voegde het team glycerol toe aan het mijnwater en hielden ze het in een zuurstofvrije omgeving, die de omstandigheden nabootste van bijna 2.000 meter onder de grond waar zuurstof schaars is. De bacteriën floreerden en zetten daarbij het opgeloste uranium om in een vaste verbinding die uit het water neersloeg. Het uranium kwam geconcentreerd terecht in de celwanden van de bacteriën, waar het nanodeeltjes vormde.
Een zeldzame chemische toestand die blijft bestaan
De belangrijkste bevinding is dat het uranium in een chemische toestand terechtkwam waarvan eerder werd gedacht dat die slechts tijdelijk was. Deze stabiele vorm verzet zich tegen oplossen in water, wat betekent dat het lang opgesloten kan blijven. De onderzoekers waren verrast om te zien dat het bleef bestaan, omdat eerdere studies suggereerden dat dergelijke verbindingen snel zouden afbreken.
Voor lokale gemeenschappen in het Ertsgebergte is dit belangrijk omdat uraniumwinning een erfenis van vervuild grondwater achterliet. Wismut GmbH, het bedrijf dat ooit de mijnen exploiteerde, is nu verantwoordelijk voor het opruimen van de locatie. De bacteriën bieden een potentieel goedkope, natuurlijke methode om uraniumgehaltes in water te verminderen zonder agressieve chemicaliën of energie-intensieve behandelingen.
De studie is nog basisonderzoek, maar het opent een deur. Als wetenschappers kunnen begrijpen hoe deze bacteriën werken, kunnen ze ze misschien aanmoedigen om andere vervuilde locaties op te ruimen. De volgende stap is testen of dit proces kan worden opgeschaald van het lab naar praktijkomstandigheden, waar water stroomt en andere organismen concurreren.
Voor nu voegt de ontdekking een nieuw hulpmiddel toe aan de milieureinigingsgereedschapskist: een klein organisme dat een giftig metaal eet en het in steen verandert.
