Comunidades microbianas presentes en aguas de mina son capaces de eliminar gran parte de los contaminantes

El uranio es un elemento natural presente en numerosos minerales de la corteza terrestre y, aunque asociado principalmente a la producción de energía nuclear, su extracción y procesamiento pueden provocar contaminación de aguas subterráneas y superficiales, lo que supone uno de los principales desafíos ambientales vinculados a la actividad minera. En este contexto, un equipo internacional de investigadores con participación de la Universidad de Granada ha demostrado que comunidades microbianas presentes de forma natural en aguas de mina son capaces de eliminar gran parte de los contaminantes habituales de estos entornos.

En la investigación, publicada en la revista Nature Communications, han participado, además de la UGR, investigadores del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Alemania), el European Synchrotron Radiation Facility de Grenoble (Francia) y la empresa alemana Wismut GmbH, responsable de la gestión de antiguos emplazamientos mineros de uranio en Alemania, y que ha suministrado muestras de agua procedentes de un yacimiento de uranio inundado de forma controlada en la región alemana de Erzgebirge.

Las pruebas se desarrollaron en ausencia de oxígeno para reproducir las condiciones naturales del subsuelo. «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. Los investigadores añadieron glicerol a las muestras como fuente de carbono y energía para estimular la actividad de las comunidades microbianas autóctonas. Tras 130 días de incubación, observaron una eliminación de hasta el 96 % del uranio presente en el agua, además de reducciones de hasta el 98 % del hierro, el 68 % del sulfato y el 44 % del arsénico, en condiciones similares a las existentes en el interior de la mina.

Además de evaluar la eliminación de contaminantes, el equipo analizó las transformaciones químicas experimentadas por el uranio durante el proceso. Mediante una combinación de análisis geoquímicos, técnicas espectroscópicas avanzadas y microscopía electrónica, los investigadores identificaron formas reducidas de uranio asociadas a la actividad de los microorganismos. Los análisis revelaron además la presencia de una proporción inusualmente elevada de uranio en estado de oxidación +5, una forma química considerada poco frecuente y normalmente transitoria en condiciones ambientales. Según explica Newman-Portela, «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».

El estudio se desarrolló en el marco de la tesis doctoral internacional de Antonio M. Newman-Portela, adscrito al Programa de Doctorado en Biología Fundamental y de Sistemas de la Universidad de Granada. Parte de los análisis se realizaron en estrecha colaboración con la Unidad de Microscopía Electrónica de Transmisión de Alta Resolución de la UGR, dirigida por María del Mar Abad, y permitieron identificar nanopartículas minerales asociadas a las superficies celulares de las bacterias enriquecidas con glicerol.

Los resultados indican que la estimulación de las comunidades microbianas favorece la transformación del uranio hacia formas menos móviles y potencialmente más estables. Asimismo, las especies de uranio en estado de oxidación +5 mostraron una persistencia significativa incluso después de varias semanas de exposición al oxígeno, aportando nuevos datos sobre el comportamiento de este elemento en condiciones ambientales complejas.

La tesis 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, en colaboración con Kristina O. Kvashnina, del Rossendorf Beamline del European Synchrotron Radiation Facility, y Andrea Kassahun, de Wismut GmbH. El proyecto de tesis doctoral ha contado con financiación del Programa de Ayudas para la realización de tesis doctorales en colaboración con empresas del Plan Propio de la Universidad de Granada, gestionado a través de la OTRI, e integró la colaboración entre la UGR y el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. La investigación también ha recibido apoyo del proyecto europeo RadoNorm, coordinado en la UGR por Mohamed L. Merroun, así como de las ayudas de movilidad de la European Radioecology Alliance.