EN / DA
Miljø og bæredygtighed

Ekstreme mikrober i kamp mod radioaktiv forurening

Radioaktive stoffer hviler som tikkende bomber i gamle rustne atomaffaldscontainere i undergrunden verden over. Andre steder forurenes grundvandet med radioaktive stoffer, blandt andet grundet minedrift. Ny forskning af urgamle mikroorganismer viser, at de kan hjælpe til med at uskadeliggøre de farlige radioaktive stoffer. En større viden om dem kan også sikre, at atomaffald ikke siver ud af de gamle jerncontainere, de er gemt væk i.

Normalt forbinder mennesker radioaktive trusler med missiler eller kraftværker. Under jordens overflade findes dog endnu større trusler fra metalbeholdere med atomaffald og fra uran udskilt på grund af mineboringer. Problemet er svært at kontrollere, da detr kræver konstant kontrol og vanskelige oprensninger. Nu kan ny forskning i og viden om mikroorganismer hjælpe med både kontrol med og fjernelse af de radioaktive stoffer.

”Vores forsøg viser, at bestemte typer af de såkaldte arkæer, Methanosarcina, kan immobilisere radioaktivt uran, der ellers ville sive ned i grundvandet. Arkæerne kan omdanne uranen, så den i stedet bliver, hvor den er. På den måde følger arkæerne op og afslutter det job, som den allerede kendte uran-oprensende bakterie, Geobacter, har påbegyndt. Det betyder, at Methanosarcina og Geobacter sammen kan hjælpe med at rydde op efter et radioaktivt udslip,” forklarer adjunkt Amelia-Elena Rotaru fra Biologisk Institut på Syddansk Universitet.

Arkæerne gør jobbet færdigt

Etn af de de steder, forskerne har studeret intenst, er grundvandsmagasiner i Colorado. Uran-minedriften i USA går helt tilbage til 1872, og Colorado er den amerikanske stat med tredjemest uran. Derfor har uranminedrift været en væsentlig indtægtskilde for staten. Desværre har det ført til stor forurening med nedsivning af uran til grundvandet.

"Det var derfor et kæmpe gennembrud, da Geobacter for mere end 10 år siden med succes blev induceret til at omdanne opløseligt uran til uopløseligt uran. Bakterierne lever normalt i små mængder i grundvandspatroner, men de uranspisende Geobacter blev med succes spredt, når forskerne tilsatte deres yndlingsmad, acetat, til underjordiske vandkilder i Rifle, Colorado."

Til deres store overraskelse forsvandt Geobacter dog i løbet af et år, fordi de bliver blev udryddet af protozoer og vira. I stedet tager tog arkæerne Methanosarcina over. Methanosarcina er ekstremt god til at tilpasse sig og kan nærmest leve overalt, fra ekstreme omgivelser i dybhavene og vulkanske sprækker til iltfattige miljøer som fx rådnetanke, hvor de bruges til at fortære organisk affald.

"På den baggrund var det ikke så overraskende, at de ikke kun kunne overleve i det uranforurenede undergrundsvand i Colorado, men vi vidste ikke, at de også kunne omdanne uran. De har faktisk en meget speciel biokemi, der gør det muligt for dem at overleve og trives under ekstreme forhold. Faktisk mener forskere, at de ville kunne overleve på Mars."

Spiser de radioaktive metalbeholdere

Selv om uranforurening af grundvand er et stort miljøproblem på verdensplan, så er arkæerne koblet til et endnu større miljøproblem: rustent metal.

"Under jorden har vi begravet beholdere, der er fulde af radioaktivt affald. De er fremstillet af stål, som kan ruste, og forskere frygter, at det radioaktive affald over tid vil lække ud af disse stålbeholdere over tid. Netop de methanogene arkæer er en af de afgørende årsager til korrosion af stålbeheholdere under jorden."

Normalt ruster metal kun, når der er ilt til stede, men arkæernme gør, at metal kan ruste, selv under helt iltfrie forhold under jorden. Den methanogene arkæer lever simpelthen af metallet og kræver ikke kræver ilt for at ånde. Det kan de gøre alene på kuldioxied.

"Som følge deraf ruster metalcontainerne langsomt væk - selv i fravær af ilt, hvis intet bliver gjort. Da olie- og gasledningerne i USA alene er lange nok til at nå rundt om Jorden et par hundrede gange, er containere med radioaktivt affald er bestemt ikke det eneste problem. Så store summer kan spares, hvis anaerobe mikroorganismers metalspisning kan forebygges."

Artiklen ”Potential for Methanosarcina to Contribute to Uranium Reduction during Acetate-Promoted Groundwater Bioremediation” er udkommet i Microbial Ecology. En af hovedforfatterne bag studierne, Amelia-Elena Rotaru, modtog i 2015 støtte til projektet ”Microbial chemical plants: harnessing microbial metabolism for the production of valuable chemicals.”.

Amelia-Elena Rotaru
Assistant professor
We investigate how to harness microbial metabolisms in order to produce fossil fuel-free renewable resources and control harmful microbial processes. For these purposes, we look at extracellular electron transfer for energy metabolism in various microorganisms.There is a fundamental aspect to all these applied microbiology goals, namely how microorganisms make use of solid surfaces in nature and man-made systems (minerals, metal structures, electrodes, the surface of other microorganisms) in order to gain energy and/or respire. We are working on: future biotechnologies and biorefineries for recovery of renewable resources (biogas, renewable energy) into valuable chemicals impact of conductive minerals in the global biogeochemical cycling of elements monitoring and prevention of iron corrosion of useful infrastructure like for example oil and gas pipes, storage containers carrying pollutants or radionuclides