Uranium blijft uranium, inclusief radioactiviteit. In het laboratorium heeft de bacteriële gemeenschap die al aanwezig was in het water van een oude Duitse mijn er echter toe bijgedragen dat een groot deel ervan uit het water naar vaste neerslagen is verplaatst, die veel minder geneigd zijn zich in de watervoerende laag te verplaatsen. Na 130 dagen was de concentratie opgelost zeswaardig uranium gedaald van 1 naar 0,04 milligram per liter: 96% minder.
Die 96% meet hoeveel zeswaardig uranium er in het water achterbleef. De atomen zijn niet verdwenen en de bacteriën, hoe graag ze dat ook wilden, hebben ze niet opgegeten. Het resultaat wordt beschreven in een onderzoek gepubliceerd in Natuurcommunicatie door onderzoekers van het Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, de Universiteit van Granada, het beursgenoteerde bedrijf Wismut en de Europese Synchrotron Radiation Facility in Grenoble.
Het water kwam uit de uraniummijn Schlema-Alberoda in Saksen. Het gaat dus om verontreiniging die is achtergelaten door mijnbouwactiviteiten, en niet om vloeistoffen uit een kerncentrale. De mijn werd in 1990 gesloten en overstroomd, terwijl de waterzuivering nog steeds doorgaat.
Twee liter water, glycerol en 130 dagen
De onderzoekers vulden containers van twee liter met water dat bij de ingang van de zuiveringsinstallatie werd afgenomen. Vervolgens voegden ze 10 millimol per liter glycerol toe en lieten de monsters 130 dagen in het donker, zonder zuurstof en bij 28 graden staan. Elke conditie werd drie keer herhaald. De micro-organismen waren de micro-organismen die al in het mijnwater aanwezig waren. De protagonist van het experiment is dus een hele microbiële gemeenschap, met verschillende soorten en functies, in plaats van de gebruikelijke bacterie met een superheldencape.
De bedieningselementen helpen het formaat van de titel eenvoudig te maken. In monsters zonder glycerol daalde het opgeloste uranium met ongeveer 25%; in gesteriliseerd water waaraan glycerol was toegevoegd, met 36%. Een deel van het metaal kan zich namelijk hechten aan de wanden van de containers, aan de biomassa of aan de minerale deeltjes.
Met levende micro-organismen en glycerol bereikte de reductie 96%. De eerste twintig dagen verliep het langzaam, tussen de 5 en 20%, en daarna versnelde het. De uiteindelijke waarde van 0,04 milligram per liter zou lager zijn dan de lozingslimieten die onderzoekers voor Saksen aanhalen, namelijk tussen 0,20 en 0,50 milligram per liter. Het blijft het resultaat van een gesloten en gecontroleerd systeem, veel beleefder dan een ondergelopen mijn.
De glycerol gaf de voorkeur aan fermentatieve bacteriën, die het omzetten in organische zuren en waterstof. Deze verbindingen voedden vervolgens micro-organismen die in staat zijn sulfaten en metalen te verminderen, waaronder geslachtsbacteriën Desulfobulbus En Desulfovibrio.
Het proces had direct kunnen plaatsvinden, via microbiële enzymen, of indirect via waterstofsulfide en gereduceerd ijzer. De verzamelde gegevens laten ons niet toe een precies percentage aan de verschillende mechanismen toe te kennen. Het is een keten van biologische en chemische reacties, geen enkel stukje uranium.
Uranium blijft radioactief: de vorm en mobiliteit veranderen
Onder oxiderende omstandigheden vormt zeswaardig uranium, ook wel U(VI) genoemd, oplosbare complexen die in staat zijn met water te bewegen. Door elektronen te ontvangen kan het overgaan naar lagere oxidatietoestanden en neerslaan in vaste vormen.
Microscopische analyses hebben uraniumrijke aggregaten op het oppervlak van bacteriële cellen en nanodeeltjes geïdentificeerd, vooral tussen de twee en drie nanometer groot. Van de 231 deeltjes die op vijf cellen werden onderzocht, werd 55,4% geïdentificeerd als FeU(V)O4een verbinding die vijfwaardig uranium bevat; 40,3% was uraniniet, gevormd uit tetravalent uranium. De kleine rest was pyriet.
De aanwezigheid van vijfwaardig uranium, U(V), is het meest interessante resultaat. Deze chemische toestand wordt gewoonlijk als van voorbijgaande aard beschouwd: een soort overgang tussen het mobiele zeswaardige uranium en het minder oplosbare tetravalente uranium.
In het experiment bleef een deel van de U(V) echter gedurende de gehele 130 dagen zonder zuurstof stabiel. Een monster van het neerslag werd vervolgens gedurende vier weken aan de lucht blootgesteld. Uiteindelijk vertegenwoordigde vijfwaardig uranium nog steeds 53% van het totaal geanalyseerde, terwijl 40% was teruggekeerd naar de zeswaardige vorm en 7% tetravalent bleef.
De test toont zowel de belofte als het probleem. De verbinding FeU(V)O4 beter bestand tegen zuurstof dan verwacht; een aanzienlijk deel van het uranium is echter opnieuw geoxideerd en keert terug naar zijn meer mobiele vorm. Vier weken zeggen ook weinig over wat er na jaren onder de grond kan gebeuren.
Van flessen tot ondergelopen tunnels
Het water van Schlema-Alberoda wordt al behandeld door beluchting, verwijdering van kooldioxide en toevoeging van alkalische stoffen, die uranium en andere verontreinigingen neerslaan. De vaste stoffen worden gescheiden en vormen een te verwerken slib.
In zijn milieurapport uit 2024 geeft Wismut een reductie-efficiëntie aan van ongeveer 90% voor uranium en 95% voor arseen voor de centrale. De behandeling werkt, maar vereist continue activiteit, produceert secundair afval en heeft geen bijzonder geruststellende houdbaarheidsdatum.
Het stimuleren van bacteriën rechtstreeks in het grondwater zou de belasting van de plant kunnen verminderen. Glycerol, ook beschikbaar als bijproduct van de productie van biodiesel, zou ook lage kosten met zich meebrengen. Ook de concentraties ijzer, sulfaten en arseen daalden tijdens het experiment met respectievelijk 98%, 68% en 44%. Elke interventie wijzigt daarom een veel drukkere chemie van uranium, waarbij de effecten moeten worden bestudeerd voordat glycerol in de tunnels wordt gedistribueerd.
Voorlopig zit het resultaat in flessen van twee liter. In de mijn zal het nodig zijn om aan te tonen dat het uranium jarenlang stationair blijft, zelfs als zuurstof, pH, waterstromen en beschikbaarheid van voedingsstoffen veranderen. Hem 130 dagen immobiliseren is een goed begin. Een schoonmaakbeurt duurt begrijpelijkerwijs iets langer.
