Magnetische Bakterien: Eine innovative Lösung zur Entfernung von Schwermetallen aus Wasser

Magnetische Bakterien: Eine innovative Lösung zur Entfernung von Schwermetallen aus Wasser

Das Vorhandensein von Schwermetallen wie Uran, Blei oder Cadmium im Boden oder in Gewässern ist äusserst unerwünscht. Das Forschungsteam des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) hat möglicherweise eine vielversprechende Lösung gefunden, um diese Umweltbelastungen zu beseitigen.

Unter der Leitung von Evelyn Krawczyk-Bärsch setzt das Institut für Ressourcenökologie am HZDR auf den Einsatz von Mikroorganismen. Besonders magnetische Bakterien sind in der Lage, Giftstoffe wie Uran aus dem Wasser zu binden und in ihren Zellen zu speichern. Das Team arbeitet daran, diese Bakterien im industriellen Massstab einzusetzen, beispielsweise zur mikrobiologischen Sanierung von Flutungswasser in ehemaligen Uranminen.

«Für dieses Projekt haben wir uns einer aussergewöhnlichen Gruppe von Lebewesen zugewandt: den magnetotaktischen Bakterien», erklärt Johannes Raff. «Aufgrund ihrer einzigartigen Struktur sind sie geradezu prädestiniert für diese Aufgabe.»

Wurde Uran von Magnetospirillum Bakterien gespeichert?
Bereits bekannt war, dass bestimmte Arten von magnetotaktischen Bakterien, wie beispielsweise Magnetospirillum, in der Lage sind, Metalle aufzunehmen und in ihre Zellwände einzubauen. Das HZDR-Team wollte herausfinden, ob dies auch für Uran gilt.

Dafür wurden Bakterien der Art Magnetospirillum magneticum AMB-1 verschiedenen wässrigen Lösungen mit Uran(IV)-Oxid in unterschiedlichen Konzentrationen ausgesetzt. Es stellte sich heraus, dass die Bakterien das Uran wie beabsichtigt aufnahmen und in ihren Zellwänden sicher speicherten, ohne Schaden zu nehmen.

Um die Bakterien zusammen mit dem gebundenen Uran aus dem Wasser zu entfernen, nutzt das Forschungsteam eine bemerkenswerte Eigenschaft der magnetotaktischen Bakterien: Sie bilden im Inneren winzige Magnetitkristalle, die wie auf einer Perlenschnur angeordnet sind. Dies ermöglicht den Bakterien, sich anhand des Erdmagnetfeldes zu orientieren.

Die Forscher machen sich diese Magnetitkristalle ebenfalls zunutze, indem sie die Bakterien, die das Uran gebunden haben, mithilfe eines Magneten aus dem Wasser herausziehen. «Dieser Ansatz könnte auch in großem Umfang angewendet werden, beispielsweise bei der Behandlung von oberflächennahen Gewässern oder durch das Abpumpen von Wasser aus unterirdischen Bergwerken und dessen Weiterleitung in Pilotkläranlagen», erklärt Krawczyk-Bärsch. Der Einsatz solcher Bakterien könnte somit eine kostengünstige Alternative zu teuren und konventionellen chemischen Verfahren zur Entfernung von Uran darstellen.