Un equipo internacional de investigadores con participación de la Universidad de Granada (UGR) ha demostrado que las comunidades microbianas presentes de forma natural en las aguas de mina pueden eliminar hasta el 96 % del uranio y reducir la concentración de otros contaminantes. El hallazgo abre nuevas vías para estudiar soluciones biológicas frente a la contaminación asociada a la minería de este elemento radiactivo.
El uranio es un elemento natural presente en numerosos minerales de la corteza terrestre y está asociado principalmente a la producción de energía nuclear. Sin embargo, su extracción y procesamiento pueden provocar la contaminación de aguas subterráneas y superficiales, uno de los principales desafíos ambientales relacionados con la actividad minera.
En este contexto, la investigación, publicada en la revista Science Communications, ha comprobado que los microorganismos que habitan de forma natural en estos entornos pueden contribuir a reducir una parte importante de los contaminantes presentes en el agua.
Las bacterias reducen hasta un 96% el uranio de las aguas de mina
En el estudio han participado investigadores de la Universidad de Granada, el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Alemania), el Laboratorio Europeo de Radiación Sincrotrón de Grenoble (Francia) y la empresa alemana Wismut GmbH, responsable de gestionar antiguos emplazamientos mineros de uranio en Alemania.
Esta última entidad suministró muestras de agua procedentes de un yacimiento de uranio inundado de forma controlada en la región alemana de Erzgebirge. Los experimentos se realizaron 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.
Para estimular la actividad de los microorganismos autóctonos, los investigadores añadieron glicerol, una sustancia que actúa como fuente de carbono y energía. Después de 130 días de incubación, observaron que las comunidades microbianas habían eliminado hasta el 96 % del uranio presente en el agua.
El proceso también permitió reducir otros contaminantes: hasta un 98% del hierro, un 68% del sulfato y un 44% del arsénico. Los resultados se obtuvieron en condiciones similares a las que existen en el interior de la mina.
El estudio identifica una forma poco frecuente de uranio
Además de medir la reducción de contaminantes, el equipo científico analizó las transformaciones químicas que experimentaba el uranio durante el proceso. Para ello combinó análisis geoquímicos, técnicas espectroscópicas avanzadas y microscopía electrónica.
Los investigadores identificaron formas reducidas de uranio asociadas a la actividad de los microorganismos. Entre los resultados destacó la presencia de una proporción inusualmente elevada de uranio en estado de oxidación +5, una forma química poco frecuente y que normalmente se considera transitoria en condiciones ambientales.
«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», señala Newman-Portela.
El trabajo también permitió identificar nanopartículas minerales asociadas a las superficies celulares de las bacterias enriquecidas con glicerol. Parte de estos análisis se desarrollaron en colaboración con la Unidad de Microscopía Electrónica de Transmisión de Alta Resolución de la UGR, dirigida por María del Mar Abad.
Una posible vía biológica para reducir la movilidad del uranio
Los resultados indican que la estimulación de las comunidades microbianas naturales favorece la transformación del uranio hacia formas químicas menos móviles y potencialmente más estables. Esta transformación podría contribuir a limitar su desplazamiento en los entornos afectados por la actividad minera.
Otro resultado relevante es que las especies de uranio en estado de oxidación +5 mostraron una persistencia significativa incluso después de varias semanas de exposición al oxígeno. Este comportamiento aporta nuevos datos sobre la evolución química del uranio en condiciones ambientales complejas.
El estudio amplía así el conocimiento sobre los procesos microbianos que intervienen en la transformación de contaminantes en aguas de mina y ofrece información para investigar posibles estrategias de biorremediación, aunque sus resultados experimentales no implican por sí solos que el procedimiento esté listo para aplicarse a escala industrial.
El trabajo 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.
