ابتكار تقنية حيوية لتنقية المياه من التلوث الإشعاعي واليورانيوم

تُمثل تقنيات تنقية المياه من الملوثات الإشعاعية حجر الزاوية في جهود الحماية البيئية المعاصرة. وفي تطور علمي لافت، نجح فريق بحثي دولي بمركز هيلمهولتز-زينتروم دريسدن-روسندورف في ألمانيا في توظيف الكائنات الدقيقة كأداة حيوية لمعالجة النفايات النووية وتطهير المصادر المائية.

تمكن العلماء من توجيه نوع خاص من البكتيريا لتحويل عنصر اليورانيوم من حالته السائلة عالية السمية إلى صور صلبة ومستقرة كيميائياً. يفتح هذا النجاح الباب أمام ابتكار استراتيجيات مستدامة واقتصادية لتطهير الأراضي المتضررة من عمليات التعدين والمخلفات الصناعية الثقيلة، مما يعزز من كفاءة المعالجة الحيوية.

آلية المعالجة الحيوية لليورانيوم السام

وفقاً لما نشرته بوابة السعودية، كشفت الأبحاث عن قدرات استثنائية للعمليات الحيوية في عزل العناصر المعدنية الخطرة. وقد استندت المنهجية العلمية المتبعة إلى عدة مراحل تقنية متكاملة لضمان أقصى استفادة من النشاط البكتيري:

• التحفيز البيولوجي: اعتمد الباحثون على تزويد البكتيريا بمادة الجلسرين كمصدر طاقة عضوي، وذلك ضمن عينات مياه مأخوذة من مناجم يورانيوم تفتقر للأكسجين، مما هيأ بيئة مثالية لنمو وتفاعل هذه الكائنات.
• الاستخلاص الحيوي المتقدم: أبدت الخلايا البكتيرية كفاءة منقطعة النظير في امتصاص وتخزين ما يصل إلى 95% من اليورانيوم المذاب داخل جدرانها الخلوية في غضون 130 يوماً فقط.
• الترسيب الكيميائي: بفضل التفاعلات الحيوية، تحول اليورانيوم من الحالة الذائبة الخطرة إلى جزيئات صلبة، وهو ما جعل عملية استخلاصه وفصله عن المنظومة المائية إجراءً تقنياً بسيطاً وممكناً.

اكتشاف حالة استقرار كيميائي غير مسبوقة

استخدم الفريق البحثي أدوات مجهرية متطورة وإشعاعات السنكروترون لتحليل الكتلة الحيوية الناتجة، مما قادهم لرصد ظواهر كيميائية غير مألوفة في علم الكيمياء الإشعاعية التقليدي، وتتمثل في:

ثبات اليورانيوم الخماسي

أظهرت نتائج الفحص وجود اليورانيوم في حالته “الخماسية” بتركيزات عالية داخل البنية البكتيرية. تكمن قيمة هذا الاكتشاف في دحض الفرضيات السابقة التي كانت تعتبر هذه الحالة مجرد مرحلة انتقالية غير مستقرة وسريعة الزوال، حيث نجحت الكائنات الدقيقة في تثبيتها بشكل مذهل.

تكوين مركب (FeU(V)O4) الفريد

بينت التحاليل أن اليورانيوم الخماسي ارتبط بعنصري الحديد والأكسجين لينتج مركب (FeU(V)O4). يتميز هذا المركب بصلابة بنيوية عالية، حيث احتفظ باستقراره الكيميائي حتى عند ملامسته للهواء، مما يحول دون إعادة ذوبان اليورانيوم في المياه مرة أخرى تحت أي ظروف بيئية طبيعية.

رؤية مستقبلية لحماية الأنظمة البيئية

يواصل الباحثون حالياً دراسة الشفرات البيوكيميائية التي تمنح هذه البكتيريا قدراتها التحويلية الفائقة. يهدف هذا التوجه إلى بناء أنظمة معالجة منخفضة التكاليف وصديقة للبيئة، تضمن تحييد مخاطر المعادن المشعة وحماية الأمن المائي العالمي من التحديات الصناعية المتزايدة.

يضعنا هذا الاكتشاف أمام تساؤل جوهري حول إمكانيات الطبيعة وقدرتها على ترميم نفسها؛ فهل نعتمد مستقبلاً على “جيوش مجهرية” لتطهير الكوكب من آثار التلوث النووي؟ وهل ستنجح هذه الكائنات الدقيقة فيما عجزت عنه التقنيات الهندسية المعقدة لسنوات طويلة؟