Un grupo de investigadores de Alemania y España identificó un proceso biológico que podría abrir una nueva vía para tratar la contaminación provocada por el uranio.

Bacterias que viven en el agua de una antigua mina de uranio lograron transformar el elemento disuelto en formas mucho menos móviles, entre ellas un mineral estable que puede ayudar a evitar que el contaminante se disperse.

El hallazgo fue realizado por científicos del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) y de la Universidad de Granada, y fue publicado en la revista Nature Communications.

El estudio analiza cómo microorganismos adaptados a un ambiente con poco oxígeno y presencia de metales pueden participar en la inmovilización del uranio y aportar información para futuras estrategias de biorremediación.

El descubrimiento es relevante porque el uranio disuelto puede desplazarse a través del agua subterránea y alcanzar ríos o acuíferos.

En lugar de permanecer en el agua, el proceso observado permite que el elemento pase a formar parte de materiales sólidos, lo que reduce su movilidad y el riesgo de que se disperse en el ambiente.

El problema no termina cuando una mina de uranio cierra

Las antiguas minas de uranio continúan representando un reto ambiental incluso después de dejar de operar.

El agua subterránea puede entrar en contacto con los residuos minerales y arrastrar uranio disuelto. Si el contaminante alcanza cuerpos de agua o acuíferos utilizados para el abastecimiento, puede convertirse en un problema para los ecosistemas y la salud humana.

Uno de los sitios estudiados fue la antigua mina Schlema-Alberoda, en el este de Alemania. Durante la Guerra Fría, la explotación formó parte de la producción de uranio para el programa nuclear de la antigua Unión Soviética.

La mina cerró en 1990 y comenzó a inundarse de manera progresiva. Desde entonces, el agua requiere tratamiento continuo para evitar que los contaminantes lleguen al medio natural.

En ese ambiente, a gran profundidad, con poco oxígeno y presencia de metales pesados, los investigadores encontraron una comunidad de microorganismos que ha logrado sobrevivir durante décadas.

¿Cómo lograron las bacterias inmovilizar el uranio?

Para estudiar el proceso, los investigadores llevaron muestras de agua de la mina al laboratorio y recrearon condiciones similares a las que existen en el subsuelo.

Después añadieron glicerol, un compuesto que puede servir como fuente de carbono y energía para ciertos microorganismos.

La actividad de las bacterias modificó las condiciones químicas del agua y favoreció la reducción del uranio disuelto, conocido como U(VI).

Durante ese proceso, los investigadores detectaron la formación de uranio pentavalente, U(V), una forma que durante mucho tiempo se consideró poco estable en condiciones naturales.

La actividad microbiana permitió que este estado persistiera y participara en la formación de distintas fases minerales. Entre ellas se identificó FeU(V)O?, un compuesto que contiene uranio y hierro y que puede contribuir a mantener el elemento inmovilizado.

El estudio también encontró la formación de uraninita, una forma de uranio tetravalente, y complejos de uranio asociados con carbonatos. Esto significa que el proceso observado no depende de una sola transformación, sino de varias rutas químicas y biológicas que contribuyen a reducir la movilidad del uranio.

El experimento duró 130 días y redujo el uranio disuelto

Los investigadores observaron el proceso durante 130 días.

Al inicio, el agua contenía uranio disuelto. Con el paso del tiempo, las condiciones del experimento favorecieron la formación de un precipitado oscuro y la disminución de la concentración del elemento en el agua.

Al final del experimento, la concentración de uranio disuelto había disminuido aproximadamente 96 por ciento en los sistemas estimulados con glicerol.

Los análisis también mostraron que las nanopartículas que contenían uranio se acumulaban en las superficies celulares de las bacterias. Esto aportó evidencia de que los microorganismos estaban relacionados con la formación y localización de los minerales producidos durante el proceso.

¿Por qué es importante que el uranio deje de estar disuelto?

La movilidad es uno de los principales problemas de la contaminación por uranio.

Cuando el elemento permanece disuelto en el agua, puede desplazarse a través de los sistemas subterráneos. En cambio, cuando se incorpora a una fase sólida estable, su capacidad de desplazarse disminuye.

Este proceso podría ayudar a reducir el riesgo de que el uranio llegue a otras zonas del ambiente.

Sin embargo, el hallazgo no significa que las bacterias puedan limpiar por sí solas todas las aguas contaminadas ni que la tecnología esté lista para aplicarse de manera generalizada.

El experimento se realizó bajo condiciones controladas y los investigadores todavía deben estudiar cómo funciona el proceso a mayor escala y en diferentes ambientes.

Una posible alternativa para la biorremediación

La biorremediación utiliza organismos vivos o procesos biológicos para eliminar o inmovilizar contaminantes.

En el caso del uranio, algunos tratamientos actuales requieren productos químicos, consumo de energía y procesos para manejar los residuos que se generan.

El uso de microorganismos podría convertirse en una herramienta complementaria porque aprovecha procesos naturales para modificar la química del contaminante.

La posibilidad más probable es que esta estrategia se combine con otras tecnologías de tratamiento, en lugar de sustituirlas por completo.

La contaminación por uranio afecta a distintas regiones del mundo

El problema no se limita a una antigua mina de Alemania.

El artículo señala que se han detectado concentraciones de uranio en aguas superficiales y subterráneas por encima del valor orientativo de 0.03 miligramos por litro para agua potable en países como Estados Unidos, Canadá, India, Francia, Australia y Sudáfrica.

En algunos lugares, la contaminación está relacionada con la minería; en otros, el uranio puede liberarse de manera natural debido a las características geológicas del terreno.

Cada sitio tiene condiciones químicas diferentes. Por eso, una futura aplicación de este proceso tendría que adaptarse a las características específicas del agua y del suelo contaminados.

Las bacterias no fueron modificadas en laboratorio

Uno de los aspectos centrales del hallazgo es que los microorganismos estudiados ya formaban parte del ecosistema natural de la mina.

No fueron creados ni modificados genéticamente para realizar esta función.

Durante décadas, las condiciones del interior de la mina favorecieron la presencia de microorganismos capaces de sobrevivir en un ambiente con poco oxígeno y con diferentes metales.

Los científicos observaron que, al proporcionarles una fuente de energía, estos microorganismos podían participar en procesos que modificaban la forma química del uranio.

¿Qué falta para utilizar este proceso fuera del laboratorio?

Aunque los resultados abren una posibilidad para futuras estrategias de descontaminación, todavía existen preguntas por responder.

Los investigadores necesitan determinar con mayor precisión qué microorganismos participan en cada etapa, cómo se comporta el proceso en condiciones reales y durante cuánto tiempo permanecen estables las formas de uranio que se generan.

También será necesario evaluar cómo funciona la estrategia en otros sitios, debido a que la composición del agua, la presencia de otros metales y las condiciones de oxígeno pueden cambiar de una mina a otra.

Por ahora, el estudio muestra que ciertos microorganismos pueden participar en la formación de fases de uranio con menor movilidad y que el uranio pentavalente puede mantenerse estable durante periodos prolongados bajo determinadas condiciones.

El hallazgo amplía el conocimiento sobre el comportamiento del elemento en la naturaleza y plantea una posible vía para desarrollar tratamientos de biorremediación más eficientes y con menor impacto ambiental.