{"id":179129,"date":"2026-07-30T07:35:00","date_gmt":"2026-07-30T05:35:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=179129"},"modified":"2026-07-23T13:29:22","modified_gmt":"2026-07-23T11:29:22","slug":"bakterien-uberfuhren-uran-in-stabile-chemische-verbindung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/bakterien-uberfuhren-uran-in-stabile-chemische-verbindung\/","title":{"rendered":"Bakterien \u00fcberf\u00fchren Uran in stabile chemische Verbindung"},"content":{"rendered":"\n\n
\n
\"Bildung
Bildung verschiedener Nanopartikel in der Zellmembran von Bakterien im Grubenwasser.
\u00a9 HZDR\/J. Raff\/E. Krawczyk-B\u00e4rsch\/mit KI bearbeitet<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Das radioaktive Schwermetall Uran kommt im Boden meist mineralisch gebunden vor, kann jedoch durch Umwelteinfl\u00fcsse oder bergbauliche Aktivit\u00e4ten in l\u00f6sliche Formen \u00fcbergehen. Gelangt es in die Umwelt, ist das aufgrund seiner toxischen Eigenschaften problematisch. Forschende des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) konnten nun in Kooperation mit der Wismut GmbH sowie spanischen Wissenschaftler*innen von der Universit\u00e4t Granada erstmals zeigen, dass Bakterien in der Lage sind, in Wasser gel\u00f6stes Uran in eine stabile chemische Verbindung zu \u00fcberf\u00fchren, wenn ihnen als Nahrungsquelle Glycerin zur Verf\u00fcgung steht. Dabei nimmt Uran einen chemischen Zustand an, der bislang nur als kurzzeitiger \u00dcbergangszustand bekannt war. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift\u00a0Nature Communications<\/em> ver\u00f6ffentlicht. <\/a>Sie sind interessant f\u00fcr weitere Untersuchungen zur Nutzung von Bakterien f\u00fcr Umweltsanierungsma\u00dfnahmen.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Bakterien in der Umwelt, etwa in B\u00f6den oder Gew\u00e4ssern, spielen f\u00fcr \u00d6kosysteme eine wichtige Rolle. Unter ihnen gibt es auch Bakterien, die darauf spezialisiert sind, Schadstoffe abzubauen. <\/p>\n\n\n\n

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\u201eDas Schwermetall Uran, das f\u00fcr uns Menschen toxisch ist, k\u00f6nnen manche Bakterienarten f\u00fcr ihren Stoffwechsel nutzen\u201c, sagt Dr. Evelyn Krawczyk-B\u00e4rsch, Wissenschaftlerin in der\u00a0Arbeitsgruppe Terrestrische Mikrobiologie<\/a>\u00a0des HZDR und Co-Autorin der Studie.<\/strong>\u201eAus Untersuchungen unserer Arbeitsgruppe war bereits bekannt, dass Bakterien in Wasser gel\u00f6stes Uran f\u00fcr ihren Stoffwechsel nutzen k\u00f6nnen, wenn ihnen als Nahrungsquelle Glycerin zur Verf\u00fcgung steht.\u201c <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Glycerin ist ein Grundbestandteil von pflanzlichen und tierischen Fetten. In der Natur entsteht Glycerin zum Beispiel beim Abbau von Holz durch Pilze. Doch in welchem Ma\u00dfe k\u00f6nnen Bakterien die Menge des im Wasser gel\u00f6sten Urans verringern? Und in welche chemischen Verbindungen wird freies Uran durch die bakteriellen Stoffwechselprozesse \u00fcberf\u00fchrt? Diesen Fragen gingen die Forschenden in der vorliegenden Studie nach.<\/p>\n\n\n\n

Uran in der Zellmembran<\/h3>\n\n\n\n

F\u00fcr ihre Untersuchungen nutzten sie das Grubenwasser einer gefluteten Urangrube der\u00a0Wismut GmbH<\/a>\u00a0im Erzgebirge. In Laborexperimenten, die unter Luftabschluss durchgef\u00fchrt wurden, versetzte das Forschungsteam die Wasserproben mit einer definierten Menge an Glycerin. <\/p>\n\n\n\n

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\u201eWir wollten der im Grubenwasser vorhandenen Bakteriengemeinschaft nat\u00fcrliche Bedingungen bieten, da in der rund 2.000 Meter tiefen Grube in der Regel kaum bis kein Sauerstoff vorhanden ist\u201c, erkl\u00e4rt Dr. Antonio M. Newman-Portela, ehemaliger gemeinsamer Doktorand des HZDR und der Abteilung Mikrobiologie der\u00a0Universit\u00e4t Granada<\/a><\/strong>\u00a0(Spanien) sowie Erstautor der Studie. Die Bakterien nahmen unter f\u00fcr sie optimalen Bedingungen das Glycerin als Nahrungsquelle an. <\/p>\n\n\n\n

\u201eNach 130 Tagen waren in den Proben nur noch rund f\u00fcnf Prozent des im Wasser gel\u00f6sten Urans vorhanden\u201c, sagt Newman-Portela.<\/strong> \u201eWir vermuteten, dass die Bakterien das Uran in ihre Zellmembran eingebaut haben k\u00f6nnten. Solche Einbauprozesse sind aus der Literatur bereits bekannt.\u201c <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Und tats\u00e4chlich konnten die Forschenden in der Zellmembran der Bakterien Uran nachweisen.<\/p>\n\n\n\n

Ungew\u00f6hnlicher chemischer Zustand<\/h3>\n\n\n\n

Doch um welche chemischen Verbindungen handelt es sich hierbei? Um das genauer zu erforschen, nutzte das Team moderne mikroskopische und spektroskopische Methoden. Die Analysen wurden sowohl an der Rossendorf Beamline (ROBL)<\/a>, die das HZDR an der European Synchrotron Radiation Facility<\/a> in Grenoble (Frankreich) betreibt, als auch an der Universit\u00e4t Granada durchgef\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

Zun\u00e4chst untersuchten die Wissenschaftler*innen, in welchen chemischen Zust\u00e4nden das Uran in der Bakterienmembran vorliegt. In der chemischen Fachsprache wird der Begriff \u201eWertigkeit\u201c genutzt, um zu beschreiben, mit wie vielen \u201eH\u00e4nden\u201c sich ein Atom innerhalb einer chemischen Verbindung festhalten kann.<\/p>\n\n\n\n

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\u201eUran kommt in der Regel 4-wertig oder 6-wertig vor. Es gibt auch 5-wertiges Uran, doch das ist selten oder nur kurzzeitig vorhanden. Es galt bislang als instabiler \u00dcbergangszustand\u201c, erl\u00e4utert Newman-Portela.<\/strong> \u201eDie Ergebnisse unserer Studie waren daher \u00e4u\u00dferst \u00fcberraschend, denn in der untersuchten Biomasse aus unseren Versuchsans\u00e4tzen lag das Uran zu einem ungew\u00f6hnlich hohen Anteil auch als 5-wertiges Uran vor.\u201c<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Auch unter Einwirkung von Sauerstoff stabil<\/h3>\n\n\n\n

Weiterhin fanden die Forschenden heraus, dass das 5-wertige Uran mit Eisen und Sauerstoff die Verbindung FeU(V)O4<\/sub>eingegangen ist. <\/p>\n\n\n\n

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\u201eEinen Namen hat diese Uranverbindung allerdings noch nicht, da sie vergleichsweise neu ist. Nachgewiesen wurde sie erstmals im Jahr 2020 in einer Studie, in der man Bodenproben von mit uranhaltiger Munition kontaminierten B\u00f6den in Kroatien untersucht hat\u201c, erkl\u00e4rt Krawczyk-B\u00e4rsch<\/strong>. \u201eDabei fand man heraus, dass diese Uranverbindung selbst unter Einwirkung von atmosph\u00e4rischem Sauerstoff seit mehr als 25 Jahren stabil ist. Wie diese Verbindung in der Natur entsteht, und dass Bakterien zu deren Entstehung beitragen, war bislang noch unbekannt.\u201c <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

In weiteren Experimenten beobachtete das HZDR-Forschungsteam, dass die Menge an FeU(V)O4<\/sub>\u00a0sogar zunahm, wenn die getrocknete Biomasse Sauerstoff ausgesetzt war.<\/p>\n\n\n\n

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\u201eMit unserer Studie konnten wir erstmals zeigen, dass Bakterien, denen Glycerin als Nahrungsquelle zur Verf\u00fcgung gestellt wird, in der Lage sind, in Wasser gel\u00f6stes toxisches Uran in eine stabile chemische Verbindung zu \u00fcberf\u00fchren\u201c, sagt Krawczyk-B\u00e4rsch.<\/strong> \u201eInwieweit k\u00fcnftig vielleicht auch Bakterien helfen k\u00f6nnten, Uran unsch\u00e4dlich zu machen und im Rahmen von Sanierungsprojekten genutzt werden k\u00f6nnten, muss noch weiter erforscht werden.”<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

In zuk\u00fcnftigen Forschungsprojekten m\u00f6chte das HZDR-Team mehr \u00fcber die uranbindenden Bakterien und die dahinterstehenden biochemischen und geochemischen Prozesse herausfinden.<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n

Publikation<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

A. M. Newman-Portela, K. O. Kvashnina, E. F. Bazarkina, A. Rossberg, F. Bok, S. Ting-Shyang Wei, A. Kassahun, T. Stumpf, J. Raff, M. L. Merroun, E. Krawczyk-B\u00e4rsch: Pentavalent and tetravalent uranium formation via glycerol-stimulated bacteria in mine water, in Nature Communications<\/em>, 2026 (DOI: 10.1038\/s41467-026-72560-z<\/a>)<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n

Kontakte<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Dr. Evelyn Krawczyk-B\u00e4rsch | Dr. Johannes Raff<\/strong>
Institut f\u00fcr Ressourcen\u00f6kologie am HZDR
Tel.: +49 351 260 2076 | +49 351 260 2951
E-Mails: e.krawczyk-baersch@hzdr.de<\/a> | j.raff@hzdr.de<\/a><\/p>\n\n\n\n

Prof. Mohamed L. Merroun | Dr. Antonio Newman-Portela<\/strong>
Department of Microbiology, Faculty of Science, University of Granada
E-mails: merroun@ugr.es<\/a> | antnewpor@ugr.es<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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