باکتری‌های اورانیوم‌خواری که آب معدنی سمی را تصفیه می‌کنند

 یکی از بزرگترین معادن اورانیوم جهان موسوم به Wismut GmbH Schlema-Alberoda در آلمان شرقی شوروی سابق، میراثی سمی از خود به جا گذاشته است.

اکنون دانشمندان کشف کرده‌اند که در آب آلوده‌ای که از آن زمان این معدن را فرا گرفته، فرگشت(تکامل) ممکن است در حال حاضر در حال ایجاد یک راه‌حل باشد.

به گزارش ایسنا، این معدن در سال ۱۹۹۰، با اتحاد مجدد آلمان بسته شد و از آن زمان تاکنون تحت تلاش‌های پرهزینه و زمان‌بر برای پاکسازی قرار گرفته است.

در زمان بازنشستگی، این معدن زیرزمینی مملو از آب شد که نیاز به تصفیه مداوم داشته است.

حتما می‌دانید که اورانیوم خام، بسیار رادیواکتیو است و قرار گرفتن در معرض آن، به عنوان مثال با نوشیدن آب آلوده می‌تواند آسیب‌های جدی به انسان‌ها و سایر موجودات زنده وارد کند.

با این حال، برخی از موجودات زنده در واقع در این آب معدنی مملو از اورانیوم زندگی می‌کنند و این آب، خانه یک اکوسیستم کامل از میکروب‌ها است.

همانطور که دانشمندان به تازگی کشف کرده‌اند، این میکروب‌ها می‌توانند در شرایط خاصی با اورانیوم سازگار شوند.

این پژوهش توسط میکروبیولوژیست‌ها و اکولوژیست‌های منابع در مرکز هلمهولتز-درسدن-روسندورف(HZDR) در آلمان و دانشگاه گرانادا در اسپانیا رهبری شد که نتایج آن در مجله Nature Communications منتشر شده است.

«اولین کراوچیک-بارش»( Evelyn Krawczyk-Bärsch)، میکروبیولوژیست HZDR توضیح می‌دهد: تحقیقات گروه ما پیش از این نشان داده بود که باکتری‌ها زمانی که به گلیسرول به عنوان منبع غذایی دسترسی داشته باشند، می‌توانند از اورانیوم محلول در آب برای متابولیسم خود استفاده کنند.

وی افزود: مطالعه ما برای اولین بار نشان داده است که باکتری‌هایی که گلیسرول به عنوان منبع کربن به آنها داده می‌شود، می‌توانند اورانیوم سمی محلول در آب را به یک ترکیب شیمیایی پایدار تبدیل کنند.

وی و تیمش آزمایش‌های خود را با نمونه‌های آب جمع‌آوری شده از ورودی تصفیه‌خانه معدن Wismut GmbH Schlema-Alberoda آغاز کردند.

آنتونیو نیومن-پورتلا(Antonio Newman-Portela)، میکروبیولوژیست HZDR می‌گوید: ما می‌خواستیم شرایط طبیعی را برای جامعه باکتریایی موجود در آب معدن ایجاد کنیم، زیرا در عمق تقریباً ۲۰۰۰ متری معمولاً اکسیژن کمی در معدن وجود دارد یا اصلاً وجود ندارد.

وقتی محققان باکتری‌ها را با گلیسرول انکوبه کردند، دریافتند که باکتری‌ها اورانیوم را به حالت پنج ظرفیتی تبدیل می‌کنند.

وقتی اورانیوم پنج ظرفیتی است، حالت اکسیداسیون غیرمعمول +۵ دارد که نحوه پیوند آن با سایر عناصر را تغییر می‌دهد و محبوس شدن آن را در مواد معدنی پایدار آسان‌تر می‌کند.

پورتلا توضیح داد: اورانیوم معمولاً با ظرفیت ۴ یا ۶ وجود دارد. اورانیوم پنج ظرفیتی وجود دارد، اما نادر یا فقط گذرا است و تاکنون در حالت اکسیداسیون ناپایدار دیده شده بود.

اورانیوم پنج ظرفیتی در حضور باکتری‌ها سپس با آهن و اکسیژن ترکیب می‌شود تا ترکیب FeU(V)O4 را تشکیل دهد؛ ترکیبی که دانشمندان از قبل از آن آگاه بودند، اما هنوز نامی برای آن انتخاب نکرده‌اند.

چیزی که آنها نمی‌دانستند، این بود که این ماده می‌تواند در طبیعت تشکیل شود، چه برسد به اینکه باکتری‌ها در آن دخیل باشند.

پورتلا می‌گوید: پس از ۱۳۰ روز، تنها حدود پنج درصد از اورانیوم محلول در آب در نمونه‌ها باقی مانده بود.

باکتری‌ها نه تنها اورانیوم را در دیواره‌های سلولی خود جای داده بودند، بلکه بخش غیرمعمول بالایی از آن اورانیوم پنج ظرفیتی بود. این بدان معناست که آنها به راحتی FeU(V)O4 را تشکیل می‌دادند، به خصوص هنگامی که نمونه‌های آب، خشک شده و در معرض اکسیژن قرار می‌گرفتند.

آلودگی اورانیوم رادیواکتیو یک مشکل جهانی است. در ایالات متحده، هند، کانادا، فرانسه، آفریقای جنوبی و استرالیا، آب‌های سطحی و زیرزمینی گاهی اوقات از دستورالعمل‌های ۰.۰۳ میلی‌گرم در لیتر برای آلودگی اورانیوم فراتر رفته‌اند.

آیا باکتری‌ها می‌توانند بخشی از یک راه‌حل باشند؟

محققان می‌گویند: در طول سه دهه گذشته، زیست‌پالایی(پاکسازی زیستی) به عنوان یک جایگزین مقرون به صرفه برای تصفیه فیزیکی-شیمیایی آب مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعات میدانی با استفاده از روش‌های بیولوژیکی، کاهش قابل توجه اورانیوم را در عین جلوگیری از تولید لجن ثانویه نشان داده‌اند.

زیست‌پالایی یا پاکسازی زیستی به فرآیندهایی گفته می‌شود که در آن مانند پالایش کلر هیدروکربن با کمک باکتری‌ها در راستای پاک‌سازی و پالایش زیست‌بوم و برگرداندن آن به شرایط نخستین از ریزاندامگان، قارچ‌ها یا باکتری‌ها و آنزیم آنها به کار گرفته می‌شود. نمونه آشکار آن به‌کارگیری ریزاندامگان و باکتری‌ها در پاک‌سازی آلودگی‌های نفتی است.

شاید این باکتری‌ها بتوانند در تلاش ما برای پاکسازی آلودگی هسته‌ای، نه فقط در آلمان بلکه در سراسر جهان متحد شوند.

محققان نتیجه گرفتند که اگرچه فرآیندهای شناسایی‌شده در اینجا از یک سناریوی ژئوشیمیایی واحد گرفته شده‌اند، اما به‌طور گسترده برای سایر آب‌های آلوده قابل اجرا هستند.

همانطور که کراوچیک-بارش اشاره می‌کند، ما هنوز باید بررسی کنیم که این باکتری‌ها تا چه حد می‌توانند به بی‌ضرر کردن اورانیوم برای اهداف تصفیه کمک کنند.

این پژوهش در مجله Nature Communications منتشر شده است.

پخش زنده دیدار استقلال مقابل تیم قطری و ۳ فوتبال دیگر

بیشتر بخوانید:

آب معدنی یخ زده را به هیچ وجه ننوشید

تماشاخانه

پناهگاه زیرزمینی کرد علیا؛ راز شهری که زیر زمین پنهان شده است / ۲ هزار سال پیش با الهام از لانه مورچه‌ها ساخته شد

مناره ساربان یا برج پیزای اصفهان! بنایی که کج‌اش کردید و حالا پُزش را می‌دهید

فیلم های دیگر