Uran ist chaotisch.
Wenn es im Fels eingeschlossen bleibt, verharrt es dort ruhig. Aber meine Aktivität oder sich verändernde Chemie können es löslich machen. Sobald es aufgelöst ist, driftet es. Ins Grundwasser. Weg von der Quelle. Gift verbreiten, das man nicht sehen kann.
Diese Mobilität ist das eigentliche Problem.
Neue Forschungsergebnisse des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZBR), der Wismut GmbH und der Universität Granada legen eine seltsame Lösung nahe: Bakterien. Konkret die Art, die bereits in überfluteten Uranminen herumhängt. Sie fressen nicht nur Uran. Sie verwandeln es in eine hartnäckige, stabile Verbindung, die sich nicht bewegen will.
Der Nahrungsketten-Trick
Der Trick beinhaltet Glycerin.
Sie kennen Glycerin vielleicht aus Kosmetika oder Biokraftstoffen. In diesem Zusammenhang ist es Treibstoff für Mikroben. Glycerin entsteht auf natürliche Weise beim Holzabbau durch Pilze oder durch den Fettstoffwechsel bei Tieren. Mit dieser Substanz verfütterten die Forscher Bakterienproben aus dem Bergwerk der Wismut GmbH im deutschen Erzgebirge.
Warum Glycerin?
„Bakterien können in Wasser gelöstes Uran für den Stoffwechsel nutzen, wenn sie über Glycerin verfügen“, erklärt Dr. Evelyn Krawczyk-Barzs von der Gruppe Terrestrische Mikrobiologie am HZBR. „Unsere bisherigen Arbeiten haben bereits gezeigt, dass sie das giftige Metall metabolisch verwerten können.“
Das Team wollte zwei Dinge sehen. Erstens, wie viel Uran aus dem Wasser verschwindet. Zweitens: Welche Form nimmt es an, wenn es weg ist?
Sie haben es nicht erraten. Sie haben die Minenumgebung im Labor nachgebildet. Tief unter der Erde – etwa zweitausend Meter tief – ist Sauerstoff knapp. Das Team entzog den Proben Sauerstoff und fügte das Glycerin hinzu.
Lassen Sie der Natur ihren Lauf.
Ein seltener Oxidationszustand
Nach 130 Tagen waren die Ergebnisse deutlich.
Nur 5 Prozent des Urans blieben in Lösung. Der Rest?
„Sie vermuten, dass es in die Zellwände gelangt ist“, sagt Hauptautor Dr. Antonio M. Newman Portela. „Eine Anhäufung war zu erwarten.“
Die gängige Theorie besagt, dass Bakterien Schwermetalle horten. Wir kannten diesen Teil. Die Standardtheorie besagt jedoch auch, dass Uran in der Wertigkeit 4 oder 6 existiert.
Wertigkeit 5?
Selten. Normalerweise vorübergehend. Instabil. Als würde man versuchen, eine Münze auf der Kante zu balancieren.
Das Team verließ sich nicht nur auf chemische Tests. Sie gingen zum Europäischen Synchrotron in Frankreich. Mit der Rossendorf Beamline am ESRF untersuchten sie die atomare Struktur der Bakterienbiomasse.
Das Ergebnis übertraf die Erwartungen.
„Bisher wurde fünfwertiges Uran in instabilen Oxidationsstufen beobachtet“, bemerkt Newman-Portela. „Daher war es äußerst überraschend, einen hohen Anteil an U(V) in unseren Proben zu finden.“
Es war nicht einfach da. Es war dominant.
Eisen, Sauerstoff und Geduld
Das fünfwertige Uran existierte nicht allein.
Es verbindet sich mit Eisen und Sauerstoff zu FeU(V)O4. Ein neues Kind im Block. Buchstäblich. Für diese spezielle Verbindung gibt es keinen gebräuchlichen Namen, da sie für die Wissenschaft noch so neu ist. Es tauchte erstmals in Daten aus dem Jahr 2020 auf. Forscher hatten mit Uranmunition kontaminierte kroatische Böden analysiert. Sie bemerkten etwas Seltsames: Das Uran bewegte sich nicht. Nicht einmal bei Lufteinwirkung.
Es blieb 25 Jahre lang stabil.
Aber wie ist es dann entstanden? Niemand wusste es.
Jetzt haben sie eine Idee.
Bakterien könnten das fehlende Glied bei der Entstehung dieser ultrastabilen Uran-Senke sein.
Hier ist der Clou.
Als die Forscher getrocknete Bakterienbiomasse Sauerstoff aussetzten, stieg die Menge an FeU(V)O4 tatsächlich an. Normalerweise löst oder verändert Sauerstoff diese Verbindungen. Hier? Es schien zu helfen, die Dinge abzuriegeln. Oder sie zumindest unterstützen.
Bedeutet das, dass wir Bakterien und Glycerin in toxische Bereiche pumpen können?
Noch nicht.
Die Laborbedingungen sind sauber. Minen sind schmutzig. Die reale Welt führt Variablen ein, die Sie nicht kontrollieren können. Temperatur. Durchflussraten. Andere konkurrierende Mikroben. Die Verbindung überdauert Jahrzehnte auf kroatischem Boden. Aber wird es dem konstanten Wasserdruck standhalten?
Krawczyk Barzs warnt davor, sich selbst zu übertreffen.
„Wir müssen untersuchen, ob das zur Sanierung beiträgt“, sagt sie.
Es ist kein Heilmittel. Es ist ein Mechanismus.
Endlich haben wir eine Karte, die zeigt, wie etwas Uran in der Natur hängenbleibt. Bakterien fressen das Glycerin, verarbeiten das Uran und bauen aus Eisen einen molekularen Käfig um es herum.
Vielleicht bleibt der Käfig geschlossen.
Vielleicht wird es in fünf Jahren eröffnet.
Das werden uns die nächsten Studien sagen. Das Grubenwasser bleibt vorerst ruhig. Und das Uran bleibt liegen. 🦠
