Původní bakterie žijící ve vodě bývalého uranového dolu Schlema-Alberoda v německém Sasku dokážou za určitých podmínek převést rozpuštěný uran do pevných, méně pohyblivých forem. Výzkumníci k důlní vodě přidali glycerol, který mikroorganismům sloužil jako zdroj uhlíku a elektronů. Po 130 dnech v prostředí bez kyslíku klesla koncentrace rozpuštěného uranu z přibližně 1 mg/l na 0,04 mg/l.
Studie zveřejněná v časopise Nature Communications se nezabývala přímým použitím této metody v dole ani v podzemních vodách. Šlo o laboratorní mikro-vesmíry, tedy uzavřené nádoby naplněné čerstvě odebranou důlní vodou. Každá nádoba obsahovala 2 l vody a 10 mmol/l glycerolu; pokusné i kontrolní podmínky badatelé připravili ve třech opakováních. Inkubace probíhala ve tmě při teplotě 28 ± 2 °C.
Změna chemické formy uranu
V přírodních vodách se uran při oxidačních podmínkách často vyskytuje jako šestimocný uran, označovaný U(VI). Tato forma může tvořit rozpustné komplexy, například s uhličitany, a proto se ve vodě snáze šíří. Při redukci, tedy chemické reakci spojené s přijetím elektronů, může vznikat čtyřmocný uran U(IV), který obvykle vytváří špatně rozpustné pevné částice uraninitu.
Právě redukční prostředí se během pokusu vytvořilo v důsledku aktivity mikrobiálního společenstva. Hodnota oxidačně-redukčního potenciálu vody postupně klesla z +398 mV na −114 mV, zatímco pH zůstávalo v rozmezí 7,5 až 8,0. Sekvenování genu pro ribozomální RNA ukázalo, že se v nádobách obohatily skupiny bakterií spojované s kvašením a redukcí síranů. Výsledky odpovídají podmínkám, které mohou podporovat redukci uranu, samy o sobě ale neurčují jediný konkrétní druh zodpovědný za reakci.
Analýzy černé sraženiny vzniklé v pokusu ukázaly, že převládal U(IV). Výzkumníci však odhalili i významný podíl pětimocného uranu U(V), přibližně 20 až 30 procent uranu ve zkoumaných sraženinách. U(V) bývá považován hlavně za přechodný oxidační stav mezi U(VI) a U(IV), proto jeho přetrvávání představuje důležitý poznatek pro popis chování uranu v kontaminovaném prostředí.
Pomocí rentgenové absorpční spektroskopie, elektronové mikroskopie a dalších geochemických metod tým určil několik vzniklých forem. Vedle nanočástic uraninitu šlo o nanočástice sloučeniny FeU(V)O₄, obsahující železo, uran v oxidačním stavu V a kyslík, a o uhličitanové komplexy U(V). Uran se podle pozorování hromadil ve strukturách buněčných stěn bakterií a v minerálních fázích na rozhraní mezi mikroorganismy a pevnou sraženinou.
Stabilita je zatím ověřena jen v laboratorním systému
Autoři následně část vzorků vystavili působení kyslíku. Pětimocný uran ve vzorcích přetrvával nejméně čtyři týdny po této změně podmínek. U vysušené biomasy se množství FeU(V)O₄ po vystavení kyslíku dokonce zvýšilo. To naznačuje, že tato fáze nemusí být při krátkodobém kontaktu se vzduchem okamžitě nestabilní. Neznamená to ale, že by výsledek již prokazoval dlouhodobou účinnost biologické sanace přímo v kontaminovaném dole.
Lokalita Schlema-Alberoda byla jedním z velkých uranových důlních provozů a těžba zde skončila v roce 1990. Důl byl poté zatopen a vznikající voda vyžaduje průběžné čištění. I po poklesu koncentrací během předchozích desetiletí obsahovala voda použitá ve studii asi 1 mg/l U(VI), což je nad limity pro vypouštění platnými v Sasku. Výzkum proto popisuje možný doplňkový mechanismus, jak by bylo možné uran v důlních vodách imobilizovat. Než by však podobný postup mohl být hodnocen pro praktické nasazení, bude nutné ověřit jeho funkci mimo laboratorní nádoby, stabilitu v delším čase i případné vedlejší dopady na chemii vody a mikrobiální společenstva.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.