Investigadores alemanes y españoles descubren bacterias que transforman el uranio radiactivo en un mineral estable

Bacterias convierten el uranio disuelto en agua en un compuesto estable y podrían ayudar a limpiar contaminación radiactiva.

🔬 Bacterias adaptadas a aguas altamente radiactivas.
☢️ Conversión del uranio disuelto en un compuesto mineral estable.
💧 Hasta un 95 % del uranio eliminado del agua durante los ensayos.
🧪 Descubrimiento publicado en Nature Communications.
🌍 Posible aplicación en la descontaminación de minas y acuíferos.
♻️ Bioremediación como alternativa más sostenible a algunos tratamientos convencionales.

Investigadores alemanes y españoles descubren bacterias capaces de inmovilizar uranio radiactivo en un mineral estable

Durante décadas, las antiguas minas de uranio han representado uno de los mayores desafíos ambientales para numerosos países. El cierre de estas explotaciones no pone fin al problema: el agua subterránea continúa entrando en contacto con los residuos minerales y puede arrastrar uranio disuelto, un contaminante radiactivo que supone un riesgo para los ecosistemas y para la salud humana si alcanza ríos o acuíferos destinados al consumo.

Ahora, un equipo de investigadores del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) de Alemania y de la Universidad de Granada ha identificado un proceso biológico sorprendente. Determinadas bacterias que viven de forma natural en las aguas inundadas de una antigua mina de uranio son capaces de transformar este metal radiactivo en un compuesto mineral mucho más estable, un hallazgo que abre nuevas posibilidades para la descontaminación ambiental.

Los resultados, publicados en la revista Nature Communications, muestran cómo microorganismos perfectamente adaptados a un entorno extremo pueden convertirse en aliados inesperados para afrontar uno de los problemas más complejos de la minería histórica.

Una antigua mina soviética convertida en laboratorio natural

El estudio se desarrolló utilizando agua procedente de la antigua mina Wismut GmbH Schlema-Alberoda, situada en el este de Alemania. Durante la Guerra Fría fue una de las mayores explotaciones de uranio del mundo, destinada principalmente al programa nuclear de la antigua Unión Soviética.

Tras su cierre en 1990, la mina comenzó a inundarse de forma progresiva. Desde entonces, el agua necesita un tratamiento continuo para evitar que los contaminantes alcancen el medio natural. A pesar de las duras condiciones —gran profundidad, escasez de oxígeno y presencia de metales pesados— allí prospera una comunidad de microorganismos especializada en sobrevivir donde casi ninguna otra forma de vida podría hacerlo.

Precisamente esa adaptación extrema despertó el interés de los científicos.

El papel del glicerol en una transformación inesperada

Los investigadores recrearon en el laboratorio unas condiciones muy similares a las existentes a unos 2.000 metros de profundidad dentro de la mina. Para favorecer la actividad de las bacterias añadieron glicerol, un compuesto orgánico que actúa como fuente de carbono y energía para muchos microorganismos.

Fue entonces cuando apareció el fenómeno más llamativo.

Las bacterias comenzaron a modificar químicamente el uranio disuelto, llevándolo a un estado de oxidación muy poco habitual conocido como uranio pentavalente (U(V)). Este estado químico apenas se había observado en la naturaleza porque normalmente resulta muy inestable y desaparece rápidamente.

Sin embargo, la actividad bacteriana consiguió mantenerlo el tiempo suficiente para que reaccionara con hierro y oxígeno, formando un mineral denominado FeU(V)O₄, un compuesto extremadamente estable capaz de inmovilizar el uranio.

En otras palabras, el metal deja de permanecer disuelto en el agua y pasa a formar parte de un sólido mucho menos móvil, reduciendo considerablemente el riesgo de dispersión.

Un proceso lento, pero muy eficaz

Los experimentos se prolongaron durante 130 días, un periodo que permitió observar la evolución completa del proceso.

Al principio, las muestras presentaban el característico color amarillento del uranio disuelto. Con el paso de las semanas apareció un precipitado negro en el fondo de los recipientes mientras el agua se volvía mucho más transparente.

Los análisis confirmaron que únicamente permanecía alrededor del 5 % del uranio inicialmente disuelto, lo que significa que aproximadamente el 95 % había quedado inmovilizado gracias a la actividad microbiana.

Además, las imágenes obtenidas mediante microscopía mostraron que numerosas nanopartículas de uranio se acumulaban alrededor de las membranas celulares de las bacterias, indicando que estos microorganismos participan directamente en la formación del nuevo mineral.

Una vía diferente para descontaminar aguas afectadas por la minería

La bioremediación, basada en el empleo de microorganismos para eliminar o inmovilizar contaminantes, lleva décadas investigándose como alternativa a diversos tratamientos físico-químicos.

En el caso del uranio, muchos métodos tradicionales requieren reactivos químicos, generan residuos secundarios o implican elevados costes energéticos. Los microorganismos, en cambio, trabajan aprovechando procesos naturales y pueden hacerlo directamente en el lugar contaminado cuando las condiciones son adecuadas.

Eso no significa que las bacterias sustituyan por completo a las tecnologías actuales. Lo más probable es que, en el futuro, formen parte de estrategias combinadas, donde diferentes métodos actúen conjuntamente para conseguir una descontaminación más eficiente y con menor impacto ambiental.

Un problema que afecta a numerosos países

La contaminación por uranio no se limita a antiguas minas alemanas. Diversas regiones de Estados Unidos, Canadá, India, Francia, Australia o Sudáfrica han detectado concentraciones de uranio en aguas superficiales o subterráneas superiores al valor orientativo de 0,03 miligramos por litro establecido para agua potable.

En algunos casos, el origen es la minería; en otros, la propia geología del terreno libera uranio de forma natural hacia los acuíferos.

Cada emplazamiento presenta unas características químicas distintas, por lo que cualquier futura aplicación deberá adaptarse a las condiciones locales. Aun así, el estudio demuestra que ciertos mecanismos biológicos podrían estar presentes en muchos otros ecosistemas contaminados y haber pasado desapercibidos hasta ahora.

La naturaleza sigue sorprendiendo incluso en los ambientes más extremos

Uno de los aspectos más interesantes del descubrimiento es que estas bacterias no fueron modificadas en laboratorio. Forman parte del ecosistema natural desarrollado durante décadas dentro de la mina inundada.

Esto pone de manifiesto la enorme capacidad de adaptación de los microorganismos. Allí donde existe una fuente de energía, por inusual que parezca, la evolución puede favorecer organismos capaces de aprovecharla mediante rutas metabólicas completamente inesperadas.

Cada nuevo hallazgo de este tipo amplía el conocimiento sobre cómo funcionan los ciclos naturales de los elementos y ayuda a diseñar tecnologías inspiradas en procesos biológicos que ya llevan miles o millones de años perfeccionándose.

Qué impacto puede tener en el medio ambiente

Si futuras investigaciones confirman estos resultados a mayor escala, esta estrategia podría reducir la movilidad del uranio radiactivo en aguas contaminadas y disminuir el riesgo de que alcance ríos, lagos o acuíferos utilizados para abastecimiento humano.

Otro aspecto relevante es la posible reducción del uso de reactivos químicos en determinadas operaciones de descontaminación. La bioremediación suele requerir menos energía y genera menos residuos secundarios que algunos tratamientos convencionales, lo que puede traducirse en una menor huella ambiental durante las tareas de restauración de antiguas explotaciones mineras.

También contribuiría a recuperar espacios degradados que, durante décadas, han permanecido bajo vigilancia permanente debido a la persistencia de contaminantes radiactivos.

Eso sí, los propios investigadores insisten en la prudencia. Aún queda trabajo para comprobar cómo responde este proceso fuera del laboratorio, qué microorganismos participan exactamente y si el mineral formado mantiene su estabilidad durante largos periodos en condiciones reales.

Más información: Pentavalent and tetravalent uranium formation via glycerol-stimulated bacteria in mine water | Nature Communications