Manche Mikroorganismen aus der Frühzeit des irdischen Lebens besitzen einen Schutzmechanismus gegen radioaktive Schwermetalle. Wissenschaftlerinnen des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) haben diesen Mechanismus nun erstmalig beschrieben und empfehlen, ihn bei der Sicherheitsbewertung möglicher Endlagerstätten für hochradioaktive Abfälle zu berücksichtigen.

Phosphat-Ionen binden die Schwermetall-Ionen

Die sogenannten Haloarchaeen haben ihren Namen daher, dass sie extrem hohe Salzkonzentrationen tolerieren können. Sie kommen daher natürlicherweise in Salzstöcken vor, die als eine Option für die Endlagerung hochradioaktiver Abfälle aus Atomkraftwerken untersucht werden. Beim Studium dieser Mikroorganismen beobachteten Miriam Bader und Andrea Cherkouk vom HZDR, dass die Archaeen beim Kontakt mit gelösten Schwermetall-Ionen Phosphat-Ionen freisetzen. „Die für die Mikroben eigentlich giftigen Schwermetall-Ionen werden dadurch binnen Minuten fest an die Phosphat-Ionen gebunden“, erläutert Bader. „Die gebildeten Phosphat-Minerale sind für die Mikroben nicht mehr gefährlich.“ Selbst hochradioaktive Substanzen können die Archaeen der Art Halobacterium noricense so mineralisieren und für ihren Organismus unschädlich machen.

Worst-Case-Szenario Wassereinbruch im Endlager

Hintergrund der Untersuchung war die Fragestellung, was bei einem Wassereinbruch in eine Atommüllendlagerstätte in einem Salzstock geschehen würde. In einem solchen Fall würden sich geringe Mengen radioaktive Substanzen in der entstehenden Sole lösen. „Dabei müssen wir klären, ob und wie sie sich verändern, denn davon hängt auch ab, wohin und wie weit die Substanzen im Wirtsgestein verlagert werden und ob sie mit dem Sickerwasser in die Umgebung gelangen“, erläutert die Geoökologin Cherkouk. Das Ergebnis präsentierten die Helmholtz-Forscherinnen im Fachjournal „Environmental Science & Technology“.

Selbst hochradioaktive Schwermetalle gelangen nicht in die Umwelt

Mittels zeitaufgelöster laserinduzierte Fluoreszenz-Spektroskopie beobachteten die Forscher, was im Experiment mit Uran geschah: „Zuerst sahen wir das freie, im Wasser gelöste Uranyl-Ion. Das lagerte sich an die Zellwand unserer Archaeen an, die – wie bei allen Lebewesen – hauptsächlich aus organischer Substanz besteht“, beschreibt Bader. Sobald die Mikroorganismen jedoch Phosphat-Ionen absonderten, bildeten sich schnell wachsende Uranylphosphat-Mineralien. „Die Haloarchaeen bilden quasi ein natürliches Wachpersonal für nukleare Abfälle und können recht wirkungsvoll verhindern, dass Uran und andere hochradioaktive Schwermetalle bei einem Wassereinbruch vom Endlager in die Umwelt gelangen“, bringt die Geoökologin das Ergebnis auf den Punkt.

bl