Uranu užteršto vandens valymas iki šiol dažniausiai yra sudėtingas, brangus ir neretai pats savaime aplinkai pavojingas procesas. Tradiciniai metodai reikalauja daug cheminių medžiagų, o jų poveikis gali sukelti papildomą taršą. Dėl šios priežasties mokslininkai vis aktyviau ieško saugesnių ir efektyvesnių sprendimų.
Kinijos mokslininkai pristatė naują technologiją, kuri gali padėti spręsti šią problemą. Jie sukūrė vadinamąją savaime atsikuriančią bakterijų ir mineralų biohibridinę sistemą, galinčią iš vandens pašalinti didelį kiekį urano.
Šią technologiją sukūrė Pietvakarių mokslo ir technologijų universiteto tyrėjai. Sistema veikia sugerdama šviesą ir savo principu primena saulės elementus, todėl gali gerokai paspartinti uranu užteršto vandens valymą.
Biologinio aplinkos valymo, dar vadinamo bioremediacija, srityje ši naujovė sprendžia vieną didžiausių problemų. Iki šiol mikroorganizmų gebėjimą pašalinti uraną ribojo lėta elektronų pernaša.
Naujoji sistema leidžia šį procesą pagreitinti. Dėl efektyvesnės elektronų pernašos bakterijos gali aktyviau dalyvauti urano neutralizavimo procese.
Bandymuose, atliktuose su realiomis kasyklų nuotekomis, rezultatai pasirodė itin daug žadantys. Sukurtas biohibridas sugebėjo pašalinti net 94 procentus urano.
Tyrėjai pabrėžia, kad tai nėra paprastas bakterijų ir mineralų mišinys. Sistema veikia kaip glaudžiai integruotas gyvosios ir negyvosios medžiagos junginys, kuris susiformuoja biosintezės metu.
Uranas naudojamas kaip kuras branduolinėse elektrinėse ir kitose specializuotose pramonės šakose. Jis išgaunamas iš žemės gelmių ir perdirbamas į koncentruotą formą.
Tačiau po kasybos dažnai lieka pavojingi taršos pėdsakai. Uranas yra ne tik toksiškas sunkusis metalas, bet ir ilgalaikės radiologinės rizikos šaltinis.
Dėl šios priežasties urano taršos kontrolė yra sudėtinga ir brangi. Cheminiai metodai gali būti pavojingi aplinkai, o biologinius sprendimus iki šiol ribojo technologiniai sunkumai.
Siekdami rasti efektyvesnį sprendimą, mokslininkai sukūrė bakterijų ir mineralų biohibridą, kuris naudoja šviesą sugeriančias nanodaleles. Šios dalelės padeda pagreitinti elektronų judėjimą sistemoje.
Taip sukuriama savaime atsikurianti sistema, galinti ilgą laiką veikti be didelių papildomų sąnaudų. Tyrėjų teigimu, tai gali tapti svarbiu žingsniu siekiant tvaresnio aplinkos valymo.
Technologijos centre yra bakterija Shewanella putrefaciens. Ji jau seniai žinoma mokslininkams dėl savo gebėjimo sąveikauti su įvairiais sunkiaisiais metalais.
Tyrėjams pavyko paskatinti šias bakterijas ant savo paviršiaus suformuoti tankų geležies sulfido nanodalelių sluoksnį. Šis sluoksnis veikia kaip apsauginė ir kartu funkcionali struktūra.
Susiformavus tokiam sluoksniui, bakterijos ir mineralinės dalelės tampa vientisa sistema. Joje susijungia biologiniai procesai ir mineralų pagrindu vykstanti energijos konversija.
Kai šviesa pasiekia nanodaleles, jos pradeda veikti tarsi labai maži saulės elementai. Sugerta energija generuoja fotoelektronus.
Būtent šie elektronai atlieka svarbiausią darbą. Jie paverčia uraną iš tirpios formos į netirpią nuosėdą, kuri tampa stabili ir nebekelia tiesioginio pavojaus aplinkai.
Sistema turi dar vieną svarbią savybę. Joje susidaro elektronų kanalai, kurie padeda palaikyti nuolatinį bakterijų aktyvumą.
Fotoelektronai sustiprina bakterijų medžiagų apykaitą, o bakterijos savo ruožtu nuolat atkuria aktyvias mineralų vietas. Taip susiformuoja uždara, savaime atsinaujinanti grandinė.
Dėl šios savybės biohibridas gali veikti per daugelį valymo ciklų neprarasdamas efektyvumo. Tai daro technologiją patrauklią ilgalaikiam naudojimui.
Bandymų rezultatai su realiomis kasyklų nuotekomis taip pat parodė, kad naujoji sistema yra gerokai efektyvesnė už tradicinius biologinius metodus. Paprastos bakterijos pašalino apie 48 procentus urano.
Tuo tarpu biohibridinė sistema pasiekė net 94 procentų efektyvumą. Tai beveik dvigubai geresnis rezultatas.
Tyrimai taip pat parodė, kad po tokio valymo vanduo tampa gerokai mažiau toksiškas. Jis daro mažesnį poveikį žemės ūkio augalams ir aplinkos ekosistemoms.
Mokslininkai teigia, kad šis tyrimas suteikia naujų žinių apie elektronų pernašos procesus gamtoje. Jame svarbų vaidmenį atlieka šviesa, mineralai ir mikroorganizmai.
Be to, ši technologija gali tapti pagrindu kuriant naujas tvarias bioremediacijos sistemas. Tokios technologijos galėtų būti taikomos tiesiogiai užterštose vietovėse.
Nors ši sistema dar tik pereina iš laboratorinių tyrimų į galimus praktinius sprendimus, jos potencialas vertinamas labai palankiai. Ateityje ji gali tapti svarbia priemone kovojant su urano tarša aplinkoje.
