Новости 21 апреля 2017
Atomic-Energy.ru

Уранопоедающие бактерии помогут обеспечить длительное хранение радиоактивных отходов

Уранопоедающие бактерии помогут иммобилизировать радионуклиды и избежать утечек при длительном хранении радиоактивных отходов

Джонатан Ллойд из Манчестерского университета (Великобритания) на ежегодном собрании общества микробиологии в Эдинбурге представил результаты своих исследований по использованию бактерий для утилизации радиоактивных отходов.

Согласно представленным им данным, некоторые бактерии способны использовать в своем метаболизме вместо кислорода такие радиоактивные элементы, как уран или нептуний – соединения этих элементов превращаются из растворимых в нерастворимые, что делает их более безопасными и менее мобильными.

Сегодня в Великобритании накопилось около 4,5 млн. кубических метров радиоактивных отходов, значительная часть которых содержится в бассейнах ЖРО на ядерном центре в Селлафилде. В настоящее время в качестве основного средства решения проблем с ними рассматривалось превращение отходов в твёрдую фазу путём их цементирования с последующим захоронением. Это должно сделать эти отходы безопасными в течение сотен тысяч лет.

Ранее некоторые учёные уже высказывали идею об использовании микроорганизмов для ускорения этого процесса, но, как считалось, этому мешает то, что в операциях цементирования используется высокощелочная среда (с уровнем рН около 11), что считалось губительным уровнем для живых организмов. Чтобы проверить эти опасения, Ллойд исследовал геологические отложения в национальном парке Пик Дистрикт, состав которых схож с веществами, используемыми в процессе цементирования РАО.

"Мы обнаружили микроорганизмы, способные жить при высоких уровнях рН, и, вероятно, они смогут развиваться и среди цементных форм отходов", - сказал он.

Это же касается и влияния на бактерии высоких уровней излучения.

"Когда мы изучали развитие микробных систем при дозах излучения, аналогичных тем, что существуют среди этих видов РАО, мы обнаружили, что микробы там могут развиваться", - добавил Ллойд, – “Скорее наоборот, это даже стимулирует микробиальную среду.”

Ученые также описали различные способы обработки отходов с помощью бактерий для предотвращения просачивания опасных веществ в окружающую среду. Так, некоторые из видов радиоактивных отходов содержат целлюлозу, которая при длительном хранении может превращаться изосахариновую кислоту (ISA). Это вещество, в свою очередь, образует растворимое комплексное соединение с ураном, которое может просочиться в геологические породы. Использование бактерий позволяет перерабатывать изосахариновую кислоту в более устойчивые органические соединения и предотвращать их миграцию.

Уранопоедающие бактерии могут помочь и с очисткой питьевой воды – такие исследования сейчас проводит американский ученый из Ратгерского университета Ли Керкхоф.

Кроме того, в процессе радиоактивного распада могут выделяться газы, в том числе агрессивные, которые, в случае длительного хранения, могут выходить из геологических хранилищ  в трещины в породах. Недавние исследования горных пород в Швейцарии, где планируется строительство геологического захоронения РАО, показали, что микробы могут поглощать производимый ядерными отходами водород и таким образом минимизировать его уровень.

“В настоящий момент все расчеты безопасности при хранении РАО построены на химических моделях и физических барьерах. При включении в расчеты биотехнологий становится очевидно что существующие модели очень консервативны и имеют значительный запас прочности, что очень хорошо”, – отмечает английский ученый Ллойд.

“Предыдущие исследования были преимущественно посвящены изучению негативного влияния бактериальной среды, в том время как положительные аспекты были практически проигнорированы”, – говорит другой исследователь из Национальной ядерной лаборатории в Варрингтоне Джо Смолл, – “Конечно, потребуется еще проведение многих экспериментов для того, чтобы доказать, что положительные эффекты сохраняют свои стойкость и постоянство и перевешивают негативное воздействие в течение запланированных очень длительных сроков хранения радиоактивных отходов”.

В настоящее время создан научный консорциум, финансируемый за счёт средств Евросоюза, целью которого является дальнейшее изучение влияния микробов на безопасность геологических хранилищ РАО.