Forskare vid Michigan State University har avslöjat mysteriet om hur mikrober genererar elektricitet samtidigt som de städar upp kärnavfall och andra giftiga metaller.
Detaljer om processen, som kan förbättras och patenteras, publiceras i det aktuella numret av Proceedings of the National Academy of Sciences. Konsekvenserna kan så småningom gynna platser för alltid förändrade av kärnkraftsförorening, säger Gemma Reguera, MSU mikrobiolog.
"Geobacter-bakterier är små mikroorganismer som kan spela en viktig roll för att städa upp förorenade platser runt om i världen", säger Reguera, som är en MSU AgBioResearch-forskare."Urankontamination kan produceras i alla steg i produktionen av kärnbränsle, och denna process förhindrar på ett säkert sätt dess rörlighet och risken för exponering."
Förmågan hos Geobacter att immobilisera uran har dokumenterats väl. Men att identifiera Geobacters ledande pili eller nanotrådar som gör yeomanens del av arbetet är en ny uppenbarelse. Nanotrådar, hårliknande bihang som finns på utsidan av Geobacters, är chefer för elektrisk aktivitet under en sanering.
"Våra resultat identifierar tydligt nanotrådar som den primära katalysatorn för uranreduktion", sa Reguera. "De utför i huvudsak naturens version av galvanisering med uran, och immobiliserar effektivt det radioaktiva materialet och förhindrar det från att läcka ut i grundvattnet."
Nanotrådarna skyddar också Geobacter och låter bakterierna frodas i en giftig miljö, tillade hon.
Deras effektivitet bevisades under en sanering i en uranfabriksavfallsanläggning i Rifle, Colo. Forskare injicerade acetat i förorenat grundvatten. Eftersom detta är Geobacters föredragna föda, stimulerade det tillväxten av Geobacter-samhället som redan fanns i jorden, som i sin tur arbetade för att ta bort uranet, sa Reguera.
Reguera och hennes team av forskare kunde genetiskt konstruera en Geobacter-stam med förbättrad nanotrådsproduktion. Den modifierade versionen förbättrade effektiviteten hos bakteriernas förmåga att immobilisera uran proportionellt mot antalet nanotrådar samtidigt som den förbättrade dess livskraft som en katalytisk cell.
Reguera har lämnat in patent för att bygga vidare på sin forskning, vilket kan leda till utvecklingen av mikrobiella bränsleceller som kan generera elektricitet samtidigt som de städar upp efter miljökatastrofer.
Forskargruppen inkluderade Dena Cologgi och Allison Speers, MSU-studenter, och Sanela Lampa-Pastirk och Shelly Kelly, postdoktorala forskare. National Institute of Environmental He alth Science och US Department of Energy finansierade studien.
