Neverovatno otkriće u rudniku: Ove bakterije "jedu" uranijum i mogle bi da reše problem koji muči ceo svet

Kontaminirane vode nekadašnjeg rudnika uranijuma kriju iznenađujući “prirodni mehanizam”, koji bi u budućnosti mogao da pomogne u sanaciji radioaktivnog zagađenja širom sveta.

Istraživači su pokazali da određene bakterije mogu da pretvore rastvoreni toksični uranijum u stabilno mineralno jedinjenje, otkrivajući do sada nepoznat proces.

Preporučujemo

Izrazito radioaktivan element

Jednim od najvećih rudnika uranijuma na svetu, Schlema-Alberoda, upravljala je kompanija Wismut GmbH na teritoriji tadašnje sovjetske zone, a kasnije Istočne Nemačke. Kompleks je zatvoren 1990. godine, neposredno nakon ponovnog ujedinjenja Nemačke.

Od tada se na ovom lokalitetu sprovode programi sanacije posledica višedecenijske eksploatacije uranijuma. Međutim, u vodi koja je vremenom ispunila napuštene rudarske hodnike, evolucija je verovatno razvila prirodno rešenje za problem koji je čovek stvorio, prenosi Science Alert.

Naime, pomenuta voda sadrži visoke koncentracije rastvorenog uranijuma, zbog čega je neophodno njeno neprekidno prečišćavanje kako bi se sprečilo dalje širenje radioaktivnog zagađenja u životnu sredinu.

Poznato je da je prirodni uranijum izrazito radioaktivan element. Izlaganje uranijumu, recimo konzumiranje kontaminirane vode, može izazvati ozbiljna oštećenja ljudskog organizma, ali i drugih živih bića.

Tragovi života u surovom okruženju

Uprkos ekstremnim uslovima, voda u ovom rudniku nije bez života. Naprotiv, ona predstavlja stanište čitavog ekosistema mikroorganizama koji su se prilagodili životu u sredini bogatoj uranijumom.

Najnovije istraživanje pokazalo je da upravo ti mikroorganizmi imaju sposobnost da, pod određenim uslovima, hemijski stabilizuju uranijum i tako smanje njegovu pokretljivost u životnoj sredini.

Studiju su realizovali mikrobiolozi i ekolozi prirodnih resursa iz nemačkog istraživačkog centra Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) i Univerziteta u Granadi, a rezultati su objavljeni u prestižnom naučnom časopisu Nature Communications.

“Naša prethodna istraživanja pokazala su da bakterije mogu da koriste uranijum rastvoren u vodi kao deo svog metabolizma ukoliko imaju pristup glicerolu kao izvoru hrane“, objašnjava mikrobiolog Evelin Kravčik-Berš iz HZDR-a.

“U ovoj studiji prvi put smo pokazali da bakterije kojima se obezbedi glicerol kao izvor ugljenika mogu da pretvore toksični uranijum rastvoren u vodi u stabilno hemijsko jedinjenje“, dodala je.

Ilustracija: renjith krishnan.r / Panthermedia / Profimedia

Uzorci uzeti iz postrojenja

Istraživački tim započeo je eksperimente koristeći uzorke vode prikupljene na ulazu u postrojenje za prečišćavanje voda rudnika Schlema-Alberoda.

“Želeli smo da što vernije reprodukujemo prirodne uslove u kojima već postoji bakterijska zajednica iz rudničke vode, jer na dubini od približno 2.000 metara uglavnom ima veoma malo ili uopšte nema kiseonika“, objašnjava mikrobiolog Antonio Njuman-Portela iz HZDR-a.

Kako bi ispitali ponašanje mikroorganizama, istraživači su bakterijama dodali glicerol, organsko jedinjenje koje služi kao izvor ugljenika i energije.

Rezultati su pokazali da bakterije tada pokreću izuzetno neobičnu hemijsku transformaciju uranijuma.

Prvi put potvrđen nastanak petovalentnog uranijuma posredstvom bakterija

Naučnici su ustanovili da bakterije prevode uranijum u njegov petovalentni oblik, odnosno u oksidaciono stanje +5. U hemiji uranijuma ovo predstavlja izuzetno retku pojavu.

Uranijum se u prirodi gotovo uvek javlja u oksidacionim stanjima +4 ili +6, dok je petovalentni uranijum do sada smatran veoma nestabilnim i prolaznim oblikom.

“Petovalentni uranijum zaista postoji, ali je veoma redak ili se javlja samo privremeno. Do sada je bio poznat isključivo kao nestabilno oksidaciono stanje“, objašnjava Njuman-Portela.

Promena oksidacionog stanja menja način na koji se atom uranijuma vezuje za druge hemijske elemente. Upravo zbog toga petovalentni uranijum mnogo lakše postaje deo stabilnih mineralnih struktura, čime se praktično “zaključava“ unutar čvrstih jedinjenja i postaje znatno manje pokretan u vodi.

Nepoznati prirodni proces

U prisustvu bakterija, petovalentni uranijum potom reaguje sa gvožđem i kiseonikom, pri čemu nastaje jedinjenje hemijske formule FeU(V)O₄.

Iako je ovo jedinjenje bilo poznato nauci iz laboratorijskih istraživanja, do sada nije bilo dokaza da može spontano nastati u prirodnim uslovima. Još manje se pretpostavljalo da u njegovom nastanku ključnu ulogu imaju bakterije.

Posle 130 dana eksperimenta rezultati su bili pozitivni.

“U uzorcima je ostalo rastvoreno svega oko pet procenata početne količine uranijuma“, navodi Njuman-Portela.

Istraživači su utvrdili da bakterije nisu samo vezale uranijum za svoje ćelijske zidove, već je neuobičajeno veliki deo tog uranijuma bio upravo u petovalentnom stanju.

To je omogućilo znatno lakše formiranje jedinjenja FeU(V)O₄, naročito nakon sušenja uzoraka i njihovog izlaganja kiseoniku.

Globalni ekološki problem

Autori istraživanja podsećaju da kontaminacija uranijumom predstavlja globalni ekološki problem. Zbog toga se već decenijama intenzivno istražuju efikasniji načini njegovog uklanjanja iz životne sredine.

Autori rada ističu da se bioremedijacija - korišćenje mikroorganizama za uklanjanje zagađujućih materija - tokom poslednjih 30 godina proučava kao znatno ekonomičnija alternativa klasičnim fizičko-hemijskim metodama prečišćavanja voda.

“Terenska istraživanja zasnovana na biološkim metodama pokazala su značajno smanjenje koncentracije uranijuma, uz istovremeno izbegavanje stvaranja sekundarnog mulja koji nastaje tokom konvencionalnih procesa prečišćavanja”, navode oni.

Novo otkriće dodatno potvrđuje da bi upravo bakterije mogle postati važni saveznici u budućim naporima za sanaciju radioaktivno kontaminiranih područja, ne samo u Nemačkoj, već i širom sveta.

(Telegraf.rs)