Csökkenthető az emberre és a környezetre leselkedő kockázat
A radioaktív nehézfém, az urán általában ásványi kötésben található meg a talajban, de a környezeti hatások vagy a bányászati tevékenységek hatására oldható formákká alakulhat. A környezetbe jutva toxikus tulajdonságai miatt jelentős problémát jelent. A Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) kutatói a Wismut GmbH-val, valamint a Granadai Egyetem spanyol tudósaival együttműködve most első alkalommal igazolták, hogy a baktériumok a vízben oldott uránt stabil kémiai vegyületté képesek átalakítani, amennyiben tápanyagforrásként glicerin áll rendelkezésükre. A folyamat során az urán olyan kémiai állapotot vesz fel, amelyet korábban csak átmeneti (tranziens) állapotként ismertek. Az eredményeket a Nature Communications című folyóiratban publikálták, és kiemelt jelentőséggel bírnak a baktériumok környezeti kármentesítésre (bioremediációra) történő felhasználását célzó jövőbeli kutatások szempontjából.
A környezetben – a talajban vagy a vízben – található baktériumok kulcsfontosságú szerepet töltenek be az ökoszisztémákban. Egy részük a káros anyagok lebontására specializálódott. „Léteznek olyan baktériumok, amelyek anyagcseréjük során képesek hasznosítani az emberre mérgező nehézfémet, az uránt” – nyilatkozta Dr. Evelyn Krawczyk-Bärsch, a HZDR Terresztrikus Mikrobiológiai kutatócsoportjának munkatársa, a tanulmány társszerzője. „Csoportunk korábbi vizsgálatai már kimutatták, hogy a baktériumok képesek a vízben oldott uránt felhasználni az anyagcseréjükhöz, amennyiben szénforrásként glicerin áll rendelkezésükre.” A glicerin a növényi és állati zsírok alapvető összetevője. A természetben például akkor keletkezik, amikor a gombák lebontják a faanyagot. De milyen mértékben képesek a baktériumok csökkenteni a vízben oldott urán mennyiségét? És milyen kémiai formákká alakítják át a szabad uránt a bakteriális anyagcsere-folyamatok? Az új tanulmányban a kutatók ezekre a kérdésekre keresték a választ.
Urán a sejtfalban
Kísérleteikhez a Wismut GmbH tulajdonában lévő, az Érchegységben található, elárasztott uránbányából származó bányavizet használták. Az oxigénmentes környezetben végzett laboratóriumi kísérletek során a kutatócsoport meghatározott mennyiségű glicerint adott a vízmintákhoz. „Természetes körülményeket kívántunk teremteni a bányavízben már meglévő baktériumközösség számára, mivel körülbelül 2000 m-es mélységben a bányában általában kevés az oxigén, vagy egyáltalán nincs jelen” – magyarázza Dr. Antonio M. Newman-Portela, a HZDR és a Granadai Egyetem (Spanyolország) Mikrobiológiai Tanszékének korábbi doktorjelöltje, a tanulmány vezető szerzője. A baktériumok szaporodásához kedvező feltételek mellett a mikroorganizmusok felvették a glicerint tápanyagforrásként. „130 nap elteltével a vízben oldott uránnak már csak mintegy 5%-a maradt meg a mintákban” – mondta Newman-Portela. „Azt gyanítottuk, hogy a baktériumok beépítették az uránt a sejtfalukba. A szakirodalomból már ismertek voltak az akkumulációs (felhalmozási) folyamatok.” A kutatóknak sikerült is kísérletileg igazolniuk az urán jelenlétét a baktériumok sejtfalában.
Szokatlan kémiai állapot
De pontosan milyen kémiai vegyületek keletkeztek? Ennek megállapítására a kutatócsoport fejlett mikroszkópos és spektroszkópos módszereket alkalmazott. A vizsgálatok magukban foglaltak a franciaországi Grenoble-ban található Európai Szinkrotronsugárzási Létesítményben (ESRF) működő, a HZDR által üzemeltetett Rossendorf-nyalábvonalon (ROBL) végzett kísérleteket, valamint a Granadai Egyetemen végzett kiegészítő méréseket.
Kezdetben a tudósok a bakteriális membránt vizsgálták, hogy megállapítsák, milyen kémiai állapotokban van jelen az urán. A kémiai szaknyelvben a „vegyérték” (valencia) kifejezést használják annak leírására, hogy egy atom hány kötést képes létesíteni más atomokkal egy kémiai vegyületen belül. „Az urán általában 4-es vagy 6-os vegyértékkel [U(IV) vagy U(VI)] fordul elő. Az ötvegyértékű urán [U(V)] létezik ugyan, de ritka, és csupán átmeneti formában fordul elő. Korábban kizárólag instabil oxidációs állapotban figyelték meg” – magyarázza Newman-Portela. „Eredményeink ezért rendkívül meglepőek voltak, mivel a kísérleti sorozatainkból elemzett biomasszában az azonosított urán szokatlanul magas aránya ötvegyértékű urán formájában jelent meg.”
Stabil – még oxigén jelenlétében is
Ezenkívül a kutatók megállapították, hogy az ötvegyértékű urán a vassal és az oxigénnel FeU(V)O₄ vegyületet képezett. „Ennek az uránvegyületnek még nincs elfogadott elnevezése, mivel viszonylag új. Elsőként egy 2020-as tanulmányban mutatták ki, amelyben urántartalmú lőszerekkel szennyezett horvátországi területekről származó talajmintákat elemeztek” – magyarázza Krawczyk-Bärsch. „Megállapították, hogy ez az uránvegyület még a légköri oxigén hatására is stabil maradt több mint 25 éven keresztül. Egészen idáig azonban nem tudtuk, hogyan keletkezik ez a vegyület a természetben, ahogy azt sem, hogy a baktériumok szerepet játszanak a kialakulásában.” További kísérletekben a HZDR kutatócsoportja megfigyelte, hogy a FeU(V)O₄ mennyisége faktikusan még növekedett is, amikor a kiszárított biomasszát oxigén hatásának tették ki.
„Tanulmányunk elsőként mutatta ki, hogy a szénforrásként glicerinnel ellátott baktériumok képesek a vízben oldott mérgező uránt stabil kémiai vegyületté alakítani” – állapítja meg Krawczyk-Bärsch. „Még tovább kell vizsgálnunk, hogy a baktériumok milyen mértékben járulhatnak hozzá az urán ártalmatlanításához a környezeti kármentesítési eljárások során.” A jövőbeni munkák során a HZDR csapata az uránkötő baktériumok mélyrehatóbb megismerésére, valamint a folyamat mögött álló biokémiai és geokémiai mechanizmusok pontosabb feltárására törekszik.
Források
Folyóirat: Nature Communications, Vol. 17 (2026. május 4.)
Hírforrás:
Cím: Bacteria convert uranium into a stable chemical compound
Kiadó/Portál: Analytica World (LUMITOS AG)
Megjelenés dátuma: 2026. július 13.
URL: analytica-world.com/en/news/1189204
Eredeti tudományos publikáció:
Szerzők: Antonio M. Newman-Portela, Kristina O. Kvashnina, Elena F. Bazarkina, et al.
Cikk címe: Pentavalent and tetravalent uranium formation via glycerol-stimulated bacteria in mine water