Милиарди алкалофилни микроби могат да предложат нов подход за защита на ядрени отпадъци, погребани дълбоко под земята. Този метод решава проблема с традиционните циментови бариери, които с времето могат да се напукат или разпаднат.

Подземно складиране на ядрени отпадъци

Един от най-сигурните начини за съхранение на ядрени отпадъци е чрез геоложко подземно складиране. Това са специални контейнери, поставени в тунели и хранилища на стотици метри под земята. Циментът се използва за структурна стабилност, запечатване на празнини и инкапсулиране на контейнерите с отпадъци.

Въпреки здравината си, циментът реагира с подземните води, образува микроскопични пукнатини и пори, през които радиацията може да се разпространи. Проблемът се задълбочава, защото традиционният цимент е силно алкален (pH над 12) и корозивен, което може да увреди съседните защитни слоеве като глинени бариери.

Микроби в помощ

Британски учени разработиха нов метод, наречен микробно индуцирано карбонатно отлагане (MICP) – самозарастващ механизъм за цимент с ниско pH. Процесът работи, когато микробите усвояват органични вещества и произвеждат въглероден диоксид, който реагира с калций и магнезий от цимента, образувайки кальцит и други карбонатни минерали. Те запълват пукнатините и създават самозарастваща бариера.

„Микробният метаболизъм при тези условия води до MICP, което може да подобри стабилността на подземните хранилища,“ отбелязват учените в списание ACS Omega.

Шестмесечен експеримент

За теста учените използвали циментови плочи с ниско pH (10–11) – по-малко корозивни от традиционния цимент и достатъчно устойчиви за хилядолетия. Те събрали алкалофилни бактерии от естествено високо pH място и ги поставили в синтетична подземна вода около цимента.

За да симулират различни нива на разлагащи се отпадъци, учените изменяли количеството органичен материал (например лактат) за бактериите и наблюдавали процеса.

След шест месеца резултатите показали, че ефективността на самозарастващия процес зависи изцяло от наличието на храна за микробите.

  • При високо съдържание на органични вещества, микробите са много активни, произвеждат големи количества CO₂, намаляват pH на околната вода и образуват много кальцит, който запечатва пукнатините и намалява порьозността на цимента.

  • При ниско съдържание на органични вещества, микробите не могат да произведат достатъчно CO₂ и почти няма образуване на кальцит.

Перспективи

Въпреки успешния експеримент, учените подчертават, че са нужни по-дългосрочни тестове и експерименти в по-сложни подземни условия, за да се оцени пълният потенциал на MICP за безопасно съхранение на ядрени отпадъци.

Източник: Phys.org