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C’è un tipo di batteri capace di fare qualcosa che fino a poco tempo fa sembrava quasi impossibile: prendere l’uranio disciolto nell’acqua e trasformarlo in un composto stabile, bloccandolo prima che si diffonda nell’ambiente. La scoperta arriva da un gruppo di ricercatori dell’Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, che ha lavorato insieme a Wismut GmbH e ad alcuni scienziati dell’Università di Granada. Il risultato apre una strada nuova per pulire le acque contaminate da questo metallo pesante e radioattivo.
Di solito l’uranio resta intrappolato dentro i minerali del suolo. Il problema nasce quando attività come l’estrazione mineraria lo trasformano in forme solubili: a quel punto diventa mobile, si sposta nell’acqua e comincia a creare guai per via della sua tossicità. Ed è proprio qui che entrano in gioco questi microrganismi.
Come i batteri catturano l’uranio
Alcune specie di batteri presenti nel suolo e nell’acqua sono in grado di elaborare sostanze pericolose per l’uomo. Tra queste c’è appunto l’uranio. Il segreto sta in una sostanza chiamata glicerolo, un componente di base dei grassi vegetali e animali, che si forma naturalmente anche quando i funghi degradano il legno. Quando i batteri hanno accesso al glicerolo come fonte di cibo, riescono a usare l’uranio disciolto per il loro metabolismo.
Per capire quanto fosse efficace questo processo, il team ha raccolto acqua da una miniera di uranio allagata nei Monti Metalliferi, appartenente a Wismut GmbH. In laboratorio hanno aggiunto una quantità controllata di glicerolo ai campioni, tenendoli in un ambiente privo di ossigeno. L’obiettivo era ricreare le condizioni naturali della miniera, dove a circa 2.000 metri di profondità l’ossigeno è scarso o del tutto assente. I risultati sono stati sorprendenti. Dopo 130 giorni, nei campioni restava disciolto solo il 5 per cento dell’uranio iniziale. Il resto era finito dentro le pareti cellulari dei batteri, che lo avevano incorporato. Un fenomeno di accumulo già noto in letteratura, ma qui osservato con una chiarezza nuova.
Una forma rara e stabile di uranio
A quel punto la domanda era: che tipo di composto si era formato? Per scoprirlo i ricercatori hanno usato tecniche avanzate di microscopia e spettroscopia, con esperimenti condotti al Rossendorf Beamline dell’European Synchrotron Radiation Facility di Grenoble, in Francia, e all’Università di Granada.
Qui arriva la parte davvero interessante. L’uranio di norma si presenta con una valenza di 4 o 6. Esiste anche una forma pentavalente, cioè con valenza 5, ma è rara e considerata instabile, quasi passeggera. Eppure nella biomassa analizzata è comparsa proprio quella, in una proporzione insolitamente alta. Un dato inatteso, che ha spiazzato gli stessi autori dello studio.
Il glicerolo ha permesso all’uranio pentavalente di legarsi con ferro e ossigeno, dando vita a un composto chiamato FeU(V)O4. Non ha ancora un nome vero e proprio, perché è relativamente nuovo: era stato individuato per la prima volta nel 2020, analizzando campioni di suolo contaminati da munizioni all’uranio in alcune zone della Croazia. In quel caso il composto era rimasto stabile per oltre 25 anni, persino sotto l’azione dell’ossigeno atmosferico.
E qui c’è un’altra sorpresa. Esponendo la biomassa batterica essiccata all’ossigeno, la quantità di FeU(V)O4 è addirittura aumentata invece di diminuire. Segno che il composto regge bene anche in presenza di aria, rafforzando l’idea che l’attività batterica possa convertire l’uranio mobile in una forma molto meno incline a muoversi nell’acqua. Lo studio, pubblicato su Nature Communications, rappresenta la prima dimostrazione che i batteri nutriti con glicerolo possono trasformare l’uranio tossico disciolto in un composto chimico stabile. I ricercatori adesso vogliono studiare più a fondo i microrganismi che legano l’uranio e i processi biochimici e geochimici che rendono possibile questa trasformazione, per capire fino a che punto possano servire davvero a bonificare gli ambienti contaminati.
