Las bacterias podrían ofrecer una forma inesperada de inmovilizar el uranio en el agua contaminada
Nanopartículas se forman en las membranas bacterianas presentes en el agua de mina. Crédito: HZDR/J. Raff/E. Krawczyk-Bärsch/editado con IA
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
Scitechdaily.com/12 de julio de 2026
La contaminación por uranio es difícil de controlar porque este metal puede cambiar de forma química. Cuando el uranio permanece atrapado dentro de los minerales, es relativamente inmóvil. Pero cuando las condiciones ambientales o la actividad minera lo convierten en una forma soluble, puede desplazarse a través de las aguas subterráneas y extenderse más allá de la fuente original.
Un nuevo estudio sugiere que las bacterias presentes de forma natural podrían detener parte de ese movimiento. Los investigadores descubrieron que los microbios que viven en el agua de una mina de uranio inundada eliminaron casi todo el uranio disuelto y lo convirtieron en gran parte en un compuesto inesperadamente estable.
El trabajo fue realizado por científicos del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) , Wismut GmbH y la Universidad de Granada, en España. Sus resultados fueron publicados en Nature Communications .
Transformación del uranio móvil en una forma más estable
La forma química del uranio es importante porque influye en la facilidad con la que el elemento se desplaza por el suelo y el agua. Algunas formas se disuelven fácilmente, mientras que otras quedan atrapadas en minerales, sedimentos o materia biológica.
En los nuevos experimentos, las bacterias convirtieron el uranio disuelto en un compuesto sólido tras recibir glicerol como fuente de alimento. El glicerol es un componente de las grasas vegetales y animales, y también puede formarse de forma natural cuando los hongos descomponen la madera.
En los experimentos, el uranio entró en un estado pentavalente, conocido como uranio(V), que se considera raro y generalmente de corta duración en condiciones ambientales.
Bacterias que ya viven en el agua de la mina
Los microorganismos son los principales impulsores de los cambios químicos en el suelo y las aguas subterráneas. Algunas especies pueden procesar metales y otros contaminantes como parte de su metabolismo, alterando si esas sustancias permanecen móviles o se fijan en un lugar determinado.
«Existen bacterias que pueden utilizar metabólicamente el metal pesado uranio, que es tóxico para los humanos», afirma la Dra. Evelyn Krawczyk-Bärsch, científica del grupo de investigación de Microbiología Terrestre del HZDR y coautora del estudio. «Las investigaciones de nuestro grupo ya habían revelado que las bacterias pueden utilizar el uranio disuelto en agua para su metabolismo cuando tienen acceso al glicerol como fuente de alimento».
Los investigadores querían responder a dos preguntas principales: cuánto uranio podían eliminar las bacterias del agua y qué formas químicas aparecerían después de que los microbios lo hubieran procesado.
Recreando las condiciones de las profundidades del subsuelo
El equipo utilizó agua de una mina de uranio inundada en los Montes Metálicos, operada por Wismut GmbH. Las muestras ya contenían una comunidad natural de bacterias adaptadas al entorno de la mina.
Los investigadores añadieron una cantidad medida de glicerol y mantuvieron las muestras en condiciones libres de oxígeno. El objetivo era reproducir el ambiente que se encuentra en las profundidades de la mina, donde el oxígeno puede ser escaso o inexistente.
“Queríamos crear condiciones naturales para la comunidad bacteriana ya existente en el agua de la mina porque a una profundidad de aproximadamente 2.000 metros suele haber poco o ningún oxígeno en la mina”, explica el Dr. Antonio M. Newman-Portela, antiguo candidato a doctorado tanto en el HZDR como en el Departamento de Microbiología de la Universidad de Granada (España), y autor principal del estudio.
La mina alcanzó una profundidad de unos 2.000 metros (6.562 pies). En condiciones de laboratorio favorables al crecimiento bacteriano, los microbios utilizaron glicerol como fuente de carbono y energía.
La mayor parte del uranio disuelto desapareció
Después de 130 días, solo quedaba en el agua alrededor del 5 por ciento del uranio disuelto.
«Tras 130 días, solo quedaba en las muestras alrededor del cinco por ciento del uranio disuelto en el agua», explica Newman-Portela. «Sospechábamos que las bacterias habían incorporado el uranio a sus paredes celulares. Ya conocíamos los procesos de acumulación gracias a la bibliografía existente».
Análisis posteriores confirmaron que el uranio se había acumulado en las paredes celulares bacterianas. Este hallazgo reveló dónde se había depositado gran parte del metal, pero aún no identificó el compuesto exacto que se había formado.
Detección de un estado de oxidación inusual
Para identificar el compuesto de uranio, el equipo empleó técnicas avanzadas de microscopía y espectroscopía. Algunos experimentos se llevaron a cabo en la línea de luz Rossendorf (ROBL), operada por HZDR en el Sincrotrón Europeo (ESRF) de Grenoble, Francia. Se realizaron análisis adicionales en la Universidad de Granada.
Los investigadores examinaron el material bacteriano para determinar el estado de oxidación del uranio, que refleja cómo están dispuestos sus electrones y cómo puede unirse con otros elementos.
“El uranio suele presentarse con una valencia de 4 o 6. El uranio pentavalente existe, pero es raro o solo transitorio. Hasta ahora, se había observado en un estado de oxidación inestable”, explica Newman-Portela. “Por lo tanto, los resultados de nuestro estudio fueron sumamente sorprendentes, ya que en la biomasa analizada en nuestros experimentos, una proporción inusualmente alta del uranio identificado también era uranio pentavalente”.
Un compuesto que podría persistir durante décadas.
El uranio pentavalente se había combinado con hierro y oxígeno para formar FeU(V)O4
“Este compuesto de uranio aún no tiene nombre, ya que es relativamente nuevo. Se descubrió por primera vez en un estudio de 2020 en el que se analizaron muestras de suelo de zonas de Croacia contaminadas por municiones de uranio”, explica Krawczyk-Bärsch. “Se comprobó que, incluso bajo la influencia del oxígeno atmosférico, este compuesto de uranio se había mantenido estable durante más de 25 años. Pero hasta ahora, desconocíamos cómo se forma este compuesto en la naturaleza o si las bacterias desempeñan algún papel en su formación”.
El hallazgo croata anterior demostró que el compuesto podía permanecer intacto durante décadas en suelos contaminados. El nuevo estudio ofrece una posible explicación de su formación, señalando la actividad bacteriana como un elemento clave del proceso.
Los investigadores también descubrieron que la cantidad de FeU(V)O4 aumentaba después de que la biomasa bacteriana seca se expusiera al oxígeno. Esto sugiere que el oxígeno no solo destruyó el compuesto, sino que, en cambio, pudo haber favorecido su formación adicional en esas condiciones.
Una posible herramienta para la limpieza de uranio
Estos hallazgos podrían ayudar a los científicos a comprender mejor cómo se comporta el uranio en aguas subterráneas contaminadas, aguas de minas y vertederos. También podrían respaldar la investigación en biorremediación, que utiliza organismos vivos para reducir el movimiento, la toxicidad o la disponibilidad de contaminantes.
“Nuestro estudio ha revelado por primera vez que las bacterias a las que se les suministra glicerol como fuente de carbono pueden convertir el uranio tóxico disuelto en agua en un compuesto químico estable”, afirma Krawczyk-Bärsch. “Aún debemos investigar hasta qué punto las bacterias podrían ayudar a neutralizar el uranio para fines de remediación”.
Este método aún no está listo para proyectos prácticos de limpieza. Los investigadores todavía necesitan determinar la fiabilidad del proceso fuera del laboratorio, cuánto tiempo permanece estable el uranio y cómo podrían afectar los cambios ambientales al compuesto con el tiempo.
Los futuros estudios del HZDR se centrarán en las bacterias que se unen al uranio y en las reacciones bioquímicas y geoquímicas que permiten a los microbios inmovilizar el metal.
___________
Referencia:
“Formación de uranio pentavalente y tetravalente mediante bacterias estimuladas por glicerol en agua de mina” por Antonio M. Newman-Portela, Kristina O. Kvashnina, Elena F. Bazarkina, André Rossberg, Frank Bok, Sean Ting-Shyang Wei, Andrea Kassahun, Thorsten Stumpf, Johannes Raff, Mohamed L. Merroun y Evelyn Krawczyk-Bärsch, 4 de mayo 2026, Comunicaciones de la naturaleza .
________
Fuente:
