• vom 14.10.2016, 16:51 Uhr

Forschung


Biologie

Bakterien bringen Sicherheit für Atommülllager




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  • Der in unterirdischen Lagerstätten austretende Wasserstoff könnte gebunden werden.

Atommüll wird zur tickenden Zeitbombe.

Atommüll wird zur tickenden Zeitbombe.© Fotolia/bluedesign Atommüll wird zur tickenden Zeitbombe.© Fotolia/bluedesign

Lausanne. Natürlich vorkommende Bakterien könnten den Wasserstoff binden, der sich in unterirdischen Lagerstätten für radioaktive Abfälle sammelt. So könnten sie helfen, das Austreten von Radioaktivität zu verhindern, berichtet ein Forscherteam unter Leitung der ETH Lausanne.

Die Wissenschafter haben eine Mikrobengemeinschaft aus sieben Bakterienarten entdeckt. Die Bakterien leben natürlicherweise hunderte Meter unter der Erde im gleichen Felsgestein, das auch die nuklearen Abfälle der Schweiz beherbergt. Sie stellen jedoch keine Gefahr für das Lager dar. Im Gegenteil, so die Forschenden. Man könnte sie nutzen, um die Sicherheit zu erhöhen, indem man das Design der Lager leicht abändere.

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Diese Bakterien binden nämlich den Wasserstoff, der sich beim Rosten der Stahlcontainer mit dem radioaktiven Abfall bildet. Ohne Gegenmaßnahmen kann der Gasdruck so groß werden, dass er den zuvor komplett dichten Fels undicht werden lässt.

Biologie als Schlüsselfaktor
Es benötigt etwa 200.000 Jahre, bis die Radioaktivität verbrauchter Brennstäbe wieder auf das Niveau natürlich vorkommenden Urans absinkt. Die Forschung zur Entsorgung von Atommüll fokussiert daher insbesondere auf geologisch langsame Prozesse: die Mechanik der Gesteinsschichten und die Festigkeit natürlicher Barrieren, die die Radioaktivität im Zaum halten sollen.

Diese Forschung habe aber immer einen Schlüsselfaktor vernachlässigt, die Biologie, heißt es in einer Mitteilung der ETH. Bakterien existieren überall, auch hunderte Meter unter der Erdoberfläche. Und laut Studienleiterin Rizlan Bernier-Latmani stürzen sie sich auf jede für sie zugängliche Energiequelle. "In Wasserproben aus 300 Metern Tiefe am Mont Terri Felslabor haben wir eine Bakteriengemeinschaft entdeckt, die eine geschlossene Nahrungskette bildet." Viele davon seien vorher nie beobachtet worden. "Unter ursprünglichen Bedingungen holt sich die Art am untersten Ende dieser bakteriellen Nahrungskette ihre Energie aus Wasserstoff und Sulfat aus dem umliegenden Fels."

Die Lage ändert sich komplett, wenn radioaktive Abfälle mit ins Spiel kommen. Verglast, in Stahlcontainern, umgeben von einer dicken Schicht Bentonit und hunderte Meter unter der Erdoberfläche in Opalinuston-Höhlen gelagert, ist Atommüll von der Umwelt abgeschlossen. Aber die unvermeidliche Korrosion der Stahlbehälter produziert Wasserstoff, der allmählich den Druck in den Kammern erhöht und irgendwann zum Problem wird. Vor rund fünf Jahren brachten Bernier-Latmani und ihr Team ihre Hypothese zum Feldversuch. "Während zwei Jahren haben wir unterirdische Bakterien erhöhten Mengen Wasserstoff ausgesetzt, direkt im Herzen des Opalinuston am Mont Terri", so die Forscherin. Dabei untersuchten sie, wie sich die Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaft und die einzelnen Arten änderten.

Eigene Nischen für Bakterien
Sobald die Bakterien einmal allen verfügbaren Sauerstoff und alles Eisen aufgebraucht hatten, gab es eine Verschiebung in der Zusammensetzung der Gemeinschaft und im Stoffwechsel der Bakterienarten. Beides wurde durch die zunehmende Menge Wasserstoff getrieben. "Zwei der Bakterienarten, die mit Wasserstoff ihren Stoffwechsel antreiben können, konnten gedeihen." Andere Arten profitierten in der Nahrungskette aus zweiter Hand. Durch dieses Umschwenken auf Wasserstoff als Energiequelle könne die Wasserstoffmenge in Zaum gehalten werden. Bernier-Latmani schlägt vor, für die Bakterien in den Lagerstätten eine Nische einzurichten. Die Idee wäre eine vierte "biologische" Schutzschicht, zwischen Betonit und umgebendem Felsen, die aus porösem Material bestehen würde. In den Poren könnten sich die Bakterien einnisten.

Ein Problem bereitet den Forschern aber noch Sorge: Genetische Studien an den Bakterien zeigen, dass sie den Wasserstoff auch in Methan umwandeln könnten - was kein wünschenswertes Resultat wäre. Aber selbst nach monatelangen Versuchen, dieses Verhalten bei den Bakterien auszulösen, warten die Forscher noch darauf, diese Methanproduktion tatsächlich zu beobachten.




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Dokument erstellt am 2016-10-14 16:56:05



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