Bakterien können gelöstes Uran in eine bislang kaum beachtete, stabile chemische Form umwandeln. Darauf weist das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) in einer Mitteilung hin, die am Wochenende über den Wissenschaftsdienst ScienceDaily verbreitet wurde.

Grundlage ist eine im Fachjournal Nature Communications veröffentlichte Studie eines Teams um Antonio M. Newman-Portela und Evelyn Krawczyk-Bärsch. Sie beruht auf Laborversuchen mit Grubenwasser aus einem gefluteten Uranbergwerk der Wismut GmbH im Erzgebirge.

Glycerin als Nahrung für die Mikroben

Für die Untersuchung gaben die Forscher dem Wasser unter Sauerstoffabschluss eine dosierte Menge Glycerin zu, einen Grundbestandteil pflanzlicher und tierischer Fette. Damit sollten die in großer Tiefe natürlich vorkommenden Verhältnisse nachgestellt werden, wie Newman-Portela erläutert. Die im Wasser lebenden Bakterien nutzten das Glycerin als Kohlenstoffquelle. Nach 130 Tagen seien nur noch rund fünf Prozent des ursprünglich gelösten Urans nachweisbar gewesen, so der Erstautor.

Die Bakterienbiomasse wurde unter anderem an der vom HZDR betriebenen Messstation Rossendorf Beamline an der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle, einer Forschungsanlage zur Untersuchung von Materialien mit intensivem Röntgenlicht, im französischen Grenoble sowie an der Universität Granada analysiert. Dabei habe sich gezeigt, dass ein ungewöhnlich hoher Anteil des in den Zellwänden eingelagerten Urans in der fünfwertigen Form vorlag, heißt es in der Studie.

Diese pentavalente Stufe galt bisher als selten und meist nur kurzlebig. Nachgewiesen wurden Nanopartikel der eisenhaltigen Verbindung FeU(V)O4 sowie Verbindungen aus fünfwertigem Uran und Karbonat, daneben auch vierwertiges Uran als Uraninit-Nanopartikel.

Stabilität auch an der Luft

Die fünfwertige Uranverbindung sei mindestens 130 Tage unter Sauerstoffabschluss und noch vier Wochen nach Kontakt mit Sauerstoff stabil geblieben, heißt es in der Veröffentlichung. Krawczyk-Bärsch verweist auf eine Untersuchung aus dem Jahr 2020, bei der eine vergleichbare Verbindung in mit Uranmunition belasteten Böden in Kroatien mehr als 25 Jahre stabil geblieben sei. Wie sie in der Natur entsteht und dass Bakterien an ihrer Bildung beteiligt sind, sei bislang nicht bekannt gewesen.

Die bundeseigene Wismut GmbH mit Sitz in Chemnitz ist für die Sanierung der Hinterlassenschaften des früheren Uranerzbergbaus der SDAG Wismut in Sachsen und Thüringen zuständig, die bis 1990 zu den größten Uranförderern der Welt zählte. Zu ihren Aufgaben gehört auch die Reinigung des in den gefluteten Gruben anfallenden Wassers.

Am Standort Schlema-Alberoda kommt derzeit ein Kalkfällungsverfahren zum Einsatz, um radioaktive Stoffe abzuscheiden. Zwar ist die Urankonzentration in drei Jahrzehnten fast auf ein Zehntel gesunken, sie liegt der Studie zufolge aber noch bei rund einem Milligramm pro Liter. Das ist mehr als die in Sachsen zulässigen Grenzwerte von 0,20 bis 0,50 Milligramm pro Liter.

Ob sich der biologische Ansatz für die Sanierung uranbelasteter Wässer eignet, müsse weiter untersucht werden, sagte Krawczyk-Bärsch.