Бактерії очищають радіоактивні стічні води на старих радянських копальнях
Уран – штука небезпечна. Підійти надто близько, випити забруднену воду або просто вдихнути урановий пил – і ви в небезпеці. Шахта «Візмут» (Wismut) у Східній Німеччині знає про це не з чуток.
Це була одна з найбільших уранодобувних операцій на планеті. Після об’єднання Німеччини в 1990 році рудник був закритий, залишивши після себе токсичний безлад.
Вода затопила порожні шахтні стволи. Десятиліттями вчені намагалися її очистити. Це дорого. Це повільно. Це вимотує.
Але природа має плани.
Шахтні води кишать життям. Мікроскопічні мікроби процвітають у цьому радіоактивному «супі». Виявляється, радіація їм дарма. Більше того, вони, мабуть, працюють у понаднормовому режимі, щоб знизити рівень небезпеки.
Дослідники з Німеччини та Іспанії вирішили поглянути на процес ближче.
Вони хотіли зрозуміти, чи приносять ці бактерії будь-яку користь. Однак вони виявили не просто стратегію виживання, а справжній механізм очищення.
П’ятивалентний уран
Команда вчених зібрала зразки води з очисних споруд і помістила в лабораторні умови, що імітують темні, бідні киснем глибини рудника.
Ось у чому полягав експеримент: бактерії «підгодовували» гліцеролом.
Отримавши це джерело вуглецю, бактерії почали переробляти розчинений уран. Зазвичай уран перебуває у валентності 4 чи 6, а пятивалентний уран має заряд +5. Цей проміжний стан незвичний. Нестабільно. Рідко.
«Уран зазвичай зустрічається у валентності 4 або 6… П’ятивалентний уран… спостерігався у нестабільному окисленому стані», — зазначає Антоніо Ньюман-Портела з Інституту радіаційних матеріалів (HZDR).
Але ці мікроби змінили ситуацію.
Бактерії примусово переводили уран у стан +5. Потім вони з’єднували його із залізом та киснем. В результаті утворився мінерал FeU(V)O₄. Вченим був відомий цей поєднання, але вони ніколи не бачили його природної освіти подібним чином. Вважалося, що він надто нестабільний.
Результати були вражаючими.
Через 130 днів у розчині залишалося лише близько 5% урану. Що трапилося з рештою? Він був закріплений у твердих мінеральних структурах. Бактерії або обволікали його стінками своїх клітин, або дозволяли кристалізуватись при контакті з повітрям.
Біологічне рішення
Очищення радіоактивних відходів — це глобальна проблема. Ґрунтові води у США, Канаді, Австралії та інших країнах часто перевищують безпечні нормативи щодо вмісту урану. Сучасні методи очищення виробляють величезну кількість токсичних шламів і коштують цілий стан.
Біоремедіація пропонує інший підхід.
Вона дозволяє уникнути утворення вторинних відходів, використовуючи живі системи для виконання основної роботи. Нове дослідження показує, що бактерії не просто зазнають забруднення – вони нейтралізують його.
Чи можуть ці мікроби стати нашими союзниками?
Можливо. Автори дослідження зазначають, що цей конкретний сценарій розвинувся у певних геохімічних умовах. Однак принцип, схоже, можна перенести на інші випадки. Якщо ми зможемо підгодовувати правильні види бактерій на інших забруднених ділянках, результати можуть виявитися аналогічними.
«Нам доведеться ще багато чого вивчити», — каже Евелін Краучик-Бяршед. — «Робота з ремедіації нескладна сама по собі, але ми поки що не маємо повної карти процесів».
Проте ідея ця перспективна.
Ми витратили мільярди на видобуток урану. Тепер ми залишаємо його мікробам, щоб вони повернули його в безпечну форму. Це звучить дивно. Навіть трохи хаотично.
Але, можливо, після століття ядерних тривог саме у хаосі нам потрібно шукати таке рішення.
Бактеріям все одно на нашу політику та наші страхи. Вони просто поглинають гліцерол та ізолюють уран.
І нам, мабуть, варто звернути на це увагу.
