Uran je kluzká věc.
Zatímco je zamčený ve skále, je tichý. Ale těžba nebo změny v chemické rovnováze jej mohou učinit rozpustným. Jakmile se uran rozpustí, začne se unášet. Proniká do podzemních vod. Pohybuje se od zdroje. Šíření neviditelného jedu.
Právě tato pohyblivost je hlavní bolestí hlavy.
Nový výzkum z Helmholtz Center for Materials and Systems Research Dresden-Rossendorf (HZDR), Wismut GmbH a University of Granada nabízí podivné řešení: bakterie. Totiž ty, které už žijí v zatopených uranových dolech. „Nežerou“ jen uran. Udělají z něj trvalé, stabilní spojení, které se nechce nikam posouvat.
Trik potravního řetězce
Základem této techniky je glycerol.
Glycerol jistě znáte z kosmetiky nebo biopaliv. V této souvislosti slouží jako palivo pro mikroby. Glycerol vzniká přirozeně při rozkladu dřeva houbami nebo při metabolismu tuků u zvířat. Vědci tuto látku přidali do bakteriálních vzorků odebraných z dolu Wismut GmbH v německých Crooked Mountains.
Proč glycerol?
„Baktérie mohou využívat uran rozpuštěný ve vodě pro metabolismus, pokud mají glycerol,“ vysvětluje Dr. Evelyn Krawitz-Barz ze skupiny pozemské mikrobiologie při HZDR. “Naše předchozí práce již ukázala, že jsou schopni metabolicky využít tento toxický kov.”
Tým chtěl otestovat dvě věci. Za prvé, kolik uranu zmizí z vody. Za druhé, jakou podobu má po zmizení.
Neobtěžovali se hádat. V laboratoři znovu vytvořili podmínky dolu. V hlubinách země – přibližně dva tisíce metrů – je málo kyslíku. Tým zbavil vzorky kyslíku a přidal glycerol.
Nechte přírodu jít svou cestou.
Vzácný oxidační stav
Po 130 dnech byly výsledky působivé.
V roztoku zůstalo pouze 5 % uranu. Kam se poděl zbytek?
“Hádáte, že se dostal do buněčných stěn,” řekl hlavní autor studie Dr. Antonio M. Newman Portela. “Akumulace se očekávala.”
Standardní teorie je, že bakterie hromadí těžké kovy. Tuhle část jsme znali. Ale standardní teorie také říká, že uran existuje ve valenci 4 nebo 6.
A co valence 5?
Rarita. Obvykle tranzitní stát. Nestabilní. Jako když se snažíte držet minci na jejím okraji.
Tým se nespoléhal pouze na chemické testy. Jeli do evropského Synchrotronu ve Francii. Pomocí Rossendorffova paprsku v ESRF studovali atomovou strukturu bakteriální biomasy.
Výsledek předčil všechna očekávání.
“Až dosud byl pětimocný uran pozorován pouze v nestabilních oxidačních stavech,” poznamenává Newman-Portela. “Proto bylo zjištění vysokého podílu U(V) v našich vzorcích velmi neočekávané.”
Nebyl jen přítomen. Dominoval.
Železo, kyslík a trpělivost
Pětimocný uran neexistoval izolovaně.
V kombinaci se železem a kyslíkem vytváří FeU(V)O4. Nový. Doslova. Tato konkrétní sloučenina nemá žádné zavedené jméno, protože je pro vědu příliš mladá. Poprvé se objevil v datech z roku 2020. Výzkumníci analyzovali chromaticky kontaminovanou půdu v Chorvatsku po použití uranové munice. Všimli si něčeho zvláštního: uran se nehýbal. I při kontaktu se vzduchem.
Zůstal stabilní po dobu 25 let.
Ale jak se tehdy tvořil? Nikdo nevěděl.
Teď mají nápad.
Bakterie mohou být chybějícím článkem, který vytváří tuto ultrastabilní uranovou past.
Tady je hlavní bod.
Když vědci vystavili vysušenou bakteriální biomasu kyslíku, množství FeU(V)O4 se ve skutečnosti zvýšilo. Kyslík takové sloučeniny obvykle rozpouští nebo mění. přímo tady? Zjevně to pomohlo „utěsnit“ spoje. Nebo alespoň zachovat jejich stabilitu.
Znamená to, že můžeme pumpovat bakterie a glycerol do toxických míst?
Ještě ne.
Podmínky v laboratoři jsou čisté. Doly jsou špinavé. Reálný svět zavádí proměnné, které nelze ovládat. Teplota. Rychlost streamování. Další konkurenční mikroby. Sloučenina přetrvává po desetiletí na chorvatské půdě. Vydrží ale konstantní hydrodynamický tlak?
Kravitz-Barz varuje před předčasnými závěry.
“Musíme zjistit, jestli to pomůže při úklidu oblastí,” říká.
To není lék. Toto je mechanismus.
Konečně máme mapu, jak část uranu uvízne v přírodě. Bakterie požírají glycerol, zpracovávají uran a vytvářejí kolem něj molekulární buňku pomocí železa.
Snad tato klec zůstane zavřená.
Snad se otevře za pět let.
O tom vám prozradí následující studie. Důlní voda zatím zůstává klidná. Ale uran stojí. 🦠
