As bactérias transformam o urânio num composto químico estável
Risco potencial para os seres humanos e para o ambiente reduzido
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O urânio, um metal pesado radioativo, encontra-se normalmente no solo sob a forma de minerais, mas pode ser convertido em formas solúveis devido a influências ambientais ou a atividades mineiras. Se entrar no ambiente, isso representa um problema devido às suas propriedades tóxicas. Agora, investigadores do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), em colaboração com a Wismut GmbH e cientistas espanhóis da Universidade de Granada, demonstraram pela primeira vez que as bactérias podem converter o urânio dissolvido na água num composto químico estável quando têm acesso ao glicerol como fonte de alimento. Nesse processo, o urânio assume um estado químico que, até então, só era conhecido como um estado transitório. Os resultados foram publicados na revista «Nature Communications» e são relevantes para futuras investigações sobre a utilização de bactérias na remediação ambiental.
As bactérias presentes no ambiente, no solo ou na água, desempenham um papel importante nos ecossistemas. Algumas delas especializam-se na decomposição de substâncias nocivas. «Existem bactérias que conseguem utilizar metabolicamente o metal pesado urânio, que é tóxico para os seres humanos», afirma a Dra. Evelyn Krawczyk-Bärsch, cientista do grupo de investigação de Microbiologia Terrestre do HZDR e coautora do estudo. «As investigações do nosso grupo já tinham revelado que as bactérias podem utilizar o urânio dissolvido na água para o seu metabolismo quando têm acesso ao glicerol como fonte alimentar.» O glicerol é um componente básico das gorduras vegetais e animais. Na natureza, por exemplo, forma-se quando a madeira é decomposta por fungos. Mas até que ponto as bactérias conseguem reduzir a quantidade de urânio dissolvido na água? E em que formas químicas é o urânio livre convertido pelos processos metabólicos bacterianos? Estas foram as questões que os investigadores abordaram no novo estudo.
Urânio nas paredes celulares
Para as suas experiências, utilizaram água de uma mina de urânio alagada nos Montes Ore, pertencente à Wismut GmbH. Em experiências laboratoriais realizadas num ambiente isento de oxigénio, a equipa de investigação adicionou uma quantidade específica de glicerol às amostras de água. «Queríamos recriar as condições naturais da comunidade bacteriana já existente na água da mina, porque a uma profundidade de aproximadamente 2 000 metros, normalmente há pouco ou nenhum oxigénio na mina», explica o Dr. Antonio M. Newman-Portela, antigo doutorando tanto no HZDR como no Departamento de Microbiologia da Universidade de Granada (Espanha), e autor principal do estudo. Em condições favoráveis ao crescimento bacteriano, as bactérias aceitaram o glicerol como fonte de alimento. «Após 130 dias, apenas cerca de cinco por cento do urânio dissolvido na água permanecia nas amostras», afirma Newman-Portela. «Suspeitávamos que as bactérias tivessem incorporado o urânio nas suas paredes celulares. Já conhecíamos os processos de acumulação através da literatura científica.» E, de facto, os investigadores conseguiram comprovar a existência de urânio nas paredes celulares das bactérias.
Estado químico invulgar
Mas quais eram, exatamente, os compostos químicos envolvidos? Para o determinar, a equipa recorreu a métodos microscópicos e espectroscópicos avançados. Os estudos incluíram experiências na Linha de Feixe de Rossendorf (ROBL), operada pelo HZDR na Instalação Europeia de Radiação Síncrotron (ESRF) em Grenoble, França, bem como estudos complementares na Universidade de Granada.
Inicialmente, os cientistas analisaram a membrana bacteriana para determinar em que estados químicos o urânio se encontrava. Na terminologia química, o termo «valência» é utilizado para descrever quantas «mãos» um átomo tem para se ligar a outros átomos dentro de um composto químico. «O urânio ocorre normalmente com uma valência de 4 ou 6. O urânio pentavalente existe, mas é raro ou apenas transitório. Até agora, tinha sido observado num estado de oxidação instável», explica Newman-Portela. «Por isso, as conclusões do nosso estudo foram extremamente surpreendentes, porque na biomassa analisada nas nossas experiências, uma proporção invulgarmente elevada do urânio identificado era também urânio pentavalente.»
Estável – mesmo sob a influência do oxigénio
Além disso, os investigadores descobriram que o urânio pentavalente formava o composto FeU(V)O₄ com ferro e oxigénio. «Este composto de urânio ainda não tem nome, uma vez que é relativamente novo. Foi demonstrado pela primeira vez num estudo de 2020, no qual foram analisadas amostras de solo de regiões da Croácia contaminadas por munições de urânio», explica Krawczyk-Bärsch. «Verificou-se que, mesmo sob a influência do oxigénio atmosférico, este composto de urânio se manteve estável durante mais de 25 anos. Mas, até agora, não sabíamos como este composto se forma na natureza nem que as bactérias desempenham um papel na sua formação.» Em experiências posteriores, a equipa de investigação do HZDR observou que a quantidade de FeU(V)O₄ aumentava efetivamente quando a biomassa seca era exposta ao oxigénio.
«O nosso estudo revelou, pela primeira vez, que as bactérias alimentadas com glicerol como fonte de carbono conseguem converter o urânio tóxico dissolvido na água num composto químico estável», afirma Krawczyk-Bärsch. «Ainda temos de investigar em que medida as bactérias poderão ajudar a tornar o urânio inofensivo para fins de remediação.» Em trabalhos futuros, a equipa do HZDR pretende obter mais informações sobre as bactérias que ligam o urânio, bem como compreender melhor os processos bioquímicos e geoquímicos subjacentes.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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