Es ist ein Problem vieler ehemaliger Bergwerke: Ihr Flutungswasser ist meist mit Schwermetallen belastet, beispielsweise bei Uranminen mit Uran. Schon länger entwickelt die Umweltbiotechnologie Ansätze, um diese Schwermetalle mithilfe von Mikroorganismen herauszufiltern. Forschende des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) haben nun ein vielversprechendes Bakterium dafür entdeckt.

Bakterien samt Uran mit Magneten herausfischen

Magnetospirillum magneticum gehört zur Gruppe der sogenannten magnetotaktischen Bakterien: Diese besitzen Magnetosome, membranumhüllte magnetische Kristalle, anhand derer sich die Mikroben am Erdmagnetfeld orientieren. Außerdem können sie in einem breiten pH-Spektrum und bei hohen Urankonzentrationen gedeihen – typischen Bedingungen im Kontext von Bergbauwasser. Und nicht nur das: Die Bakterien nehmen mit ihrem Stoffwechsel Uran auf und bauen das Schwermetall fast ausschließlich in ihre Zellwand ein.

Dank ihrer magnetotaktischen Eigenschaften ist es möglich, die Bakterien samt dem von ihnen gebundenen Uran mittels eines Magneten aus dem Wasser herauszufischen. „Dies ist auch im großen Stil in Form einer Behandlung direkt in oberflächennahen Gewässern oder über das Abpumpen des Wassers aus Untertage-Bergwerken und dem Weiterleiten in Pilotkläranlagen vorstellbar“, erläutert Evelyn Krawczyk-Bärsch vom HZDR. Auch ökonomisch dürfte der Ansatz interessant sein. Chemische Aufreinigungsmethoden sind kostspielig. Bislang waren biotechnologische Alternativen nicht günstiger, weil Bakterien, die Uran aufnehmen, einen hohen Nährstoff- und Energiebedarf haben. M. magneticum hingegen ist außerordentlich genügsam.

Potenzielle Anwendung für Plutonium-Endlager

Im Fachmagazin „Journal of Hazardous Materials“ berichten die Forschenden detailiert darüber, wie die Bakterien Uran in ihre Zellmembran einbauen. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass bei den magnetotaktischen Bakterien Peptidoglykan während der Aufnahme von Uran die Hauptrolle spielt“, berichtet Krawczyk-Bärsch. Diese Erkenntnis sei neu und bei diesem Bakterientyp unerwartet.

Auch mit Blick auf die Endlagersuche für radioaktive Abfälle wie Plutonium könnte M. magneticum interessant sein. Die Art, wie das Bakterium mit Eisenmolekülen umgeht, könnte darauf hindeuten, dass es auf ähnliche Weise auch Urannukleotide aufnehmen könnte. Möglicherweise ließe sich ähnlich wie Uran auch Plutonium aus kontaminiertem Wasser entfernen.

bl