Mikrobielle Reduktion von Aktiniden: Klassifizierung, Speziationsabhängigkeit und Umweltanwendungen

• Antragsteller: Professor Dr. Thorsten Stumpf
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 569087738

MIRACLE ist ein interdisziplinäres französisch-deutsches Projekt, das molekulare Mikrobiologie, Biogeochemie, Geochemie und analytische Chemie mit grundlegenden spektroskopischen Techniken kombiniert, um mikrobielle Uran-(U)-Reduktionsprozesse systematisch zu kategorisieren. Dabei werden sowohl die ursprüngliche U(VI)-Spezies als auch die biogenen U(IV)-Reduktionsprodukte sowie die Rolle von U(V) als zentralem Zwischenprodukt näher untersucht. Mithilfe fortschrittlicher spektroskopischer und mikroskopischer Techniken werden diese Prozesse in drei mikrobiellen Gattungen – Shewanella, Desulfosporosinus und Anaeromyxobacter – analysiert. Verschiedene U(VI)-Komplexe, darunter gut charakterisierte Komplexe mit Extraktionsprodukten aus Feuchtgebieten, werden untersucht, um die Abhängigkeit der mikrobiellen U(VI)-Reduktion von der Speziation sowie die Komplexstabilität und Dissoziationskinetik zu bewerten. Modernste Röntgen-Nahkanten-Absorptionsspektroskopie mit Fluoreszenzdetektion mit hoher Energieauflösung (HERFD-XANES) und Röntgenabsorptionsspektroskopie zur Analyse der kantennahen Feinstruktur (EXAFS) ermöglichen detaillierte Einblicke in die gebildeten U-Reduktionsprodukte und das mögliche Auftreten von U(V), da das Auftreten und die Stabilität dieser Oxidationsstufe bisher nur unzureichend verstanden sind. Darüber hinaus wird erstmals hochauflösendes fluoreszenzdetektiertes Röntgenfluoreszenz-Mapping (HERFD-XRF) an biogenen Proben angewendet, um die räumliche Verteilung der verschiedenen U-Oxidationsstufen in der Biomasse zu bestimmen. Ergänzend werden proteomische und/oder transkriptomische Analysen durchgeführt, um ein umfassendes Verständnis der molekularen Mechanismen der U(VI)-Reduktion zu erlangen. Dieses Projekt schließt bestehende Forschungslücken zur mikrobiellen U(VI)-Reduktion, indem es eine systematische Klassifizierung der Reduktionsprozesse liefert. Die gewonnenen Erkenntnisse tragen nicht nur zur Entwicklung neuer Bioremediationsstrategien bei, sondern auch zur Sicherheitsbewertung der Tiefenlagerung hochradioaktiver Abfälle. Damit leistet die Forschung einen wichtigen Beitrag zum Schutz von Grund- und Trinkwasser vor Uran-Kontamination.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Virginie Chapon; Dr. Gilles Montavon