Geobacter, een soort bacterie die voorkomt in zoetwater- en bodemomgevingen, speelt een rol bij de bioremediatie van uraniumverontreiniging. Deze bacteriën vertonen een uniek vermogen om geleidende eiwitfilamenten te produceren, bekend als pili, waardoor ze elektronen kunnen overbrengen naar verschillende extracellulaire materialen, waaronder metaaloxiden en mineralen. Hier ziet u hoe Geobacter-bacteriën een "spons" creëren voor het opnemen van uranium:

Elektronenoverdracht:Geobacter-bacteriën gebruiken hun pili om elektronen over te dragen naar onoplosbare uraniumoxiden, zoals uraniumdioxide (UO2). Dit proces creëert een reducerende omgeving rond de bacteriën, waardoor de reductie van uranium tot een beter oplosbare vorm wordt bevorderd.

Uraniumreductie:Terwijl Geobacter-bacteriën elektronen overbrengen naar uraniumoxiden, reduceren ze het uranium van een hogere oxidatietoestand (+6 in UO2) naar een lagere oxidatietoestand (+4 in uranium(IV)oxide, UO2). Dit reductieproces maakt uranium beter oplosbaar, waardoor de daaropvolgende opname door de bacteriën wordt vergemakkelijkt.

Vorming van uranium-nanokristallen:In de aanwezigheid van gereduceerd uranium vergemakkelijken Geobacter-bacteriën de vorming van uranium-nanokristallen verder in hun extracellulaire polymere stoffen (EPS). Deze EPS zijn samengesteld uit verschillende organische verbindingen, waaronder eiwitten, polysachariden en lipiden, die fungeren als bindingsplaatsen voor uranium.

EPS-matrix:Het EPS geproduceerd door Geobacter-bacteriën kan uranium binden en een dichte matrix vormen, waardoor een "sponsachtige" structuur ontstaat die uraniumionen vasthoudt. Deze EPS-matrix dient als reservoir voor de accumulatie van uranium, waardoor de bacteriën aanzienlijke hoeveelheden uranium uit de omgeving kunnen opnemen.

Biofilmvorming:Geobacter-bacteriën vormen vaak biofilms, dit zijn complexe gemeenschappen van cellen die zich hechten aan oppervlakken en EPS produceren. Deze biofilms vergroten het vermogen van Geobacter om te interageren met uraniumhoudende mineralen en verbeteren de opslag van uranium.

Door deze mechanismen te gebruiken, nemen Geobacter-bacteriën uranium effectief op via elektronenoverdracht, uraniumreductie, de vorming van uranium-nanokristallen, EPS-binding en biofilmvorming. Dit bioremediatieproces biedt een natuurlijke en milieuvriendelijke aanpak voor het verwijderen van uranium uit vervuilde omgevingen.