Mikroben im Bergwerk sperren 96 Prozent des gelösten Urans in festes Mineral

Native Bakterien im Wasser einer gefluteten Uranmine in Deutschland entfernten bis zu 96 Prozent des gelösten Urans, wenn sie unter Sauerstoffausschluss über 130 Tage mit Glycerin gefüttert wurden — ein mobiler Schadstoff wurde in ein festes Mineral verwandelt, das an Ort und Stelle bleibt.

Das Wasser stammte aus Schlema-Alberoda in Sachsen, einer der größten und am besten untersuchten Uranlagerstätten der Welt, in der zwischen 1949 und 1990 rund 80.000 Tonnen Uran gefördert wurden. Nach dem Ende des Bergbaus liefen die Gruben voll Wasser — doch Wasser, das durch die Mine strömt, nimmt weiterhin Uran auf und hält die Konzentrationen bei etwa einem Milligramm pro Liter, über den in Sachsen geltenden Einleitungsgrenzen.

Die Forscher sammelten unbehandeltes Wasser am Zulauf der Kläranlage der Mine, füllten es in Zwei-Liter-Gefäße, entfernten den Sauerstoff und gaben sorgfältig berechnete Mengen Glycerin hinzu. Die Flaschen standen etwa 130 Tage lang bei rund 28 Grad Celsius im Dunkeln — gestützt auf die bereits im Grubenwasser heimische mikrobielle Gemeinschaft, ohne gentechnisch veränderte Stämme.

Das gelöste Uran sank von einem Milligramm pro Liter auf 0,04 Milligramm pro Liter — ein Rückgang um etwa 96 Prozent. Fermentierende Bakterien bauten das Glycerin zu kleineren Verbindungen wie Acetat und Laktat ab und produzierten dabei Wasserstoffgas, das sulfat- und metallreduzierende Mikroorganismen ernährte. Zwei sulfatreduzierende Gruppen, Desulfobulbus und Desulfovibrio, wurden besonders prominent; einige Desulfovibrio-Arten übertragen nachweislich Elektronen direkt auf Uran.

Das Uran diente nicht als Nahrung — es verhielt sich eher wie eine Steckdose, ein Ort, an dem Elektronen aus dem mikrobiellen Stoffwechsel letztlich landen konnten. Dieser Elektronentransfer veränderte die Chemie des Urans: Bewegliches U(VI) nahm Elektronen auf und wurde zu U(IV), das weit weniger löslich ist und als festes Urandioxid, das Mineral Uraninit, ausfällt. Mikroskopische Beobachtungen bestätigten uranreiche Ansammlungen auf Bakterienoberflächen, darunter nur wenige Nanometer große Uraninitkristalle.

Praktische Hürden bleiben: Glycerin durch ein geflutetes Tunnelsystem zu verteilen wäre schwierig, und die Behandlung verändert auch Eisen-, Sulfat- und Arsenkonzentrationen. Uraninit-Nanopartikel können oxidieren, und winzige Partikel könnten durch das Grundwasser wandern. Die in Nature Communications veröffentlichte Studie weist dennoch auf eine ergänzende Strategie hin: Unterirdische mikrobielle Gemeinschaften so zu stimulieren, dass sie Uran immobilisieren, bevor es überhaupt die oberirdischen Aufbereitungssysteme erreicht.