Una investigación con participación de la UGR logra eliminar hasta el 96 % del uranio de aguas mineras mediante bacterias
El estudio internacional demuestra que microorganismos presentes de forma natural en las minas pueden reducir también la contaminación por hierro, sulfatos y arsénico
Un equipo internacional de investigadores con participación de la Universidad de Granada (UGR) ha demostrado que las comunidades bacterianas presentes de forma natural en aguas de minas de uranio pueden eliminar hasta el 96 % de este elemento contaminante. El descubrimiento abre nuevas posibilidades para desarrollar tratamientos biológicos destinados a reducir la contaminación de las aguas subterráneas y superficiales asociada a la actividad minera.
La investigación, publicada en la revista científica Nature Communications, ha contado con la colaboración de especialistas de la UGR, el centro alemán Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, el European Synchrotron Radiation Facility de Grenoble (Francia) y la empresa alemana Wismut GmbH, encargada de gestionar antiguos emplazamientos mineros de uranio.
El trabajo se ha desarrollado a partir de muestras de agua procedentes de una antigua mina de uranio inundada de forma controlada en la región alemana de Erzgebirge, donde los investigadores han estudiado la capacidad de los microorganismos autóctonos para transformar e inmovilizar contaminantes.
Las bacterias consiguieron eliminar hasta el 96 % del uranio en 130 días
Para reproducir las condiciones existentes en el subsuelo, los científicos realizaron los experimentos en ausencia de oxígeno, simulando el ambiente de una explotación minera situada a unos 2.000 metros de profundidad.
"Queríamos proporcionar a la comunidad bacteriana presente en el agua de mina unas condiciones lo más naturales posible, ya que, en la mina, situada a unos 2.000 metros de profundidad, normalmente hay poco o ningún oxígeno", explica Antonio M. Newman-Portela, autor principal del estudio.
Durante las pruebas, los investigadores añadieron glicerol a las muestras como fuente de carbono y energía, con el objetivo de estimular la actividad de las comunidades microbianas que ya estaban presentes en el agua.
Los resultados obtenidos tras 130 días de incubación mostraron una importante reducción de varios contaminantes.
- Uranio: eliminación de hasta el 96 %.
- Hierro: reducción de hasta el 98 %.
- Sulfatos: disminución de hasta el 68 %.
- Arsénico: reducción de hasta el 44 %.
Estos resultados, obtenidos en condiciones experimentales similares a las del interior de la mina, ponen de manifiesto el potencial de los microorganismos para contribuir a la descontaminación de aguas afectadas por la extracción de uranio.
Descubren una forma poco habitual de uranio
Además de comprobar la reducción de los contaminantes, el equipo científico analizó las transformaciones químicas experimentadas por el uranio durante la actividad bacteriana.
Mediante técnicas avanzadas de espectroscopia, análisis geoquímicos y microscopía electrónica, los investigadores identificaron formas reducidas de uranio asociadas a los microorganismos.
Uno de los hallazgos más destacados fue la detección de una proporción inusualmente elevada de uranio en estado de oxidación +5, una forma química poco frecuente que habitualmente se considera transitoria en condiciones ambientales.
"Los resultados de nuestro estudio fueron especialmente sorprendentes, ya que, en la biomasa analizada procedente de nuestros experimentos, encontramos una proporción inusualmente elevada de uranio por primera vez en estado de oxidación +5", señala Newman-Portela.
Los análisis revelaron, además, que esta forma química del uranio presentaba una persistencia significativa incluso después de varias semanas de exposición al oxígeno.
Este comportamiento aporta nuevos conocimientos sobre los procesos que pueden favorecer la inmovilización del uranio y reducir su capacidad de desplazarse a través del agua.
La Universidad de Granada participa en los análisis microscópicos
La investigación forma parte de la tesis doctoral internacional de Antonio M. Newman-Portela, desarrollada dentro del Programa de Doctorado en Biología Fundamental y de Sistemas de la Universidad de Granada.
Una parte de los análisis se realizó en colaboración con la Unidad de Microscopía Electrónica de Transmisión de Alta Resolución de la UGR, dirigida por María del Mar Abad.
Estas técnicas permitieron identificar nanopartículas minerales asociadas a las superficies celulares de las bacterias estimuladas mediante la incorporación de glicerol.
Los resultados indican que la actividad de las comunidades microbianas favorece la transformación del uranio hacia formas químicas menos móviles y potencialmente más estables, lo que podría contribuir a limitar su dispersión en los ecosistemas acuáticos.
No obstante, los resultados corresponden a experimentos controlados, por lo que su aplicación a gran escala requerirá nuevas investigaciones que permitan evaluar su eficacia en condiciones reales.
Nuevas posibilidades para la descontaminación de antiguas minas
El estudio supone un avance en el conocimiento de los mecanismos naturales que intervienen en la transformación de contaminantes radiactivos y otros elementos presentes en aguas mineras.
La posibilidad de estimular microorganismos que ya habitan estos entornos plantea una vía de investigación para desarrollar estrategias de biorremediación, basadas en procesos biológicos para reducir la movilidad y concentración de sustancias contaminantes.
La tesis doctoral ha sido codirigida por Mohamed L. Merroun, catedrático del Departamento de Microbiología de la UGR, junto con Johannes Raff y Evelyn Krawczyk-Bärsch, del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf.
También han participado Kristina O. Kvashnina, del Rossendorf Beamline del European Synchrotron Radiation Facility, y Andrea Kassahun, de Wismut GmbH.
El proyecto ha contado con financiación del Plan Propio de la Universidad de Granada, a través de su programa de ayudas para tesis doctorales en colaboración con empresas, gestionado por la OTRI.
Asimismo, la investigación ha recibido apoyo del proyecto europeo RadoNorm, coordinado en la UGR por Mohamed L. Merroun, y de las ayudas de movilidad de la European Radioecology Alliance.
Los hallazgos refuerzan el papel de la Universidad de Granada en la investigación internacional sobre microbiología ambiental y aportan nuevas evidencias sobre el potencial de las bacterias para reducir la contaminación por uranio en aguas procedentes de explotaciones mineras.
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