जिवाणूंनी विरघळलेले युरेनियम स्थिर रूपात बंदिस्त केले

युरेनियम स्वच्छ करण्यासाठी जिवाणू एक नवा मार्ग देऊ शकतात

Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf येथील संशोधकांनी Wismut GmbH आणि University of Granada मधील वैज्ञानिकांसोबत काम करून असे सांगितले आहे की जिवाणू दूषित पाण्यातील विरघळलेले युरेनियम एका स्थिर रासायनिक रूपात रूपांतरित करू शकतात. यूरेनियम-दूषित खाणपाण्यातील सूक्ष्मजीवांना अन्नस्रोत म्हणून ग्लिसरॉल दिल्यावर सुमारे 130 दिवसांत विरघळलेल्या युरेनियमपैकी सुमारे 95% नाहीसे झाले, अशी टीमची नोंद आहे.

हा परिणाम महत्त्वाचा आहे, कारण युरेनियम पाण्यात विरघळल्यावर त्याचे व्यवस्थापन विशेषतः कठीण होते. माती आणि खडकांमध्ये युरेनियम अनेकदा खनिजांशी बांधलेले असते. पण खाणकाम आणि इतर पर्यावरणीय प्रक्रिया त्याला अशा चलनशील रूपांत बदलू शकतात जे भूजलासोबत पुढे सरकतात आणि प्रदूषण पसरवतात. सूक्ष्मजीव जर ते विरघळलेले युरेनियम विश्वासार्हपणे स्थिर संयुगात रूपांतरित करू शकले, तर किरणोत्सारी प्रदूषणाचा प्रसार थांबवण्यासाठी ते अखेरीस अधिक व्यवहार्य धोरणाचा भाग बनू शकतात.

या कामाचे वर्णन अशा परिस्थितीत पाण्यात विरघळलेले युरेनियम एका स्थिर रासायनिक संयुगात बदलण्याच्या जिवाणू-आधारित पहिल्या प्रात्यक्षिकाप्रमाणे करण्यात आले आहे. स्रोत साहित्याच्या अनुसार, निष्कर्ष Nature Communications मध्ये प्रकाशित झाले.

विरघळलेले युरेनियम इतकी मोठी समस्या का आहे

युरेनियम हे किरणोत्सारीही आहे आणि रासायनिकदृष्ट्याही विषारी आहे. दूषित वातावरणात तातडीचे आव्हान फक्त धातू अस्तित्वात आहे हे नाही, तर तो हालचाल करू शकतो हेही आहे. एकदा युरेनियम विरघळलेल्या अवस्थेत गेले की ते पाण्यासोबत भूगर्भीय प्रणालींमधून प्रवास करू शकते, त्यामुळे ते मूळ दूषित स्थळाच्या पलीकडे पसरण्याचा धोका वाढतो.

म्हणूनच अचलिकीकरण (immobilization) हे पुनर्संचयितीकरणाचे मध्यवर्ती उद्दिष्ट आहे. स्वच्छता व्यवस्था सहसा युरेनियम दीर्घकाळ विद्राव्य राहू नये, जेणेकरून ते पिण्याच्या पाण्याच्या स्रोतांपर्यंत किंवा व्यापक परिसंस्थांपर्यंत पोहोचणार नाही, यासाठी प्रयत्न करतात. युरेनियमला चलनशील विरघळलेल्या रूपातून स्थिर घन रूपात नेणारी प्रक्रिया हा धोका लक्षणीयरीत्या कमी करू शकते, विशेषतः जुन्या खाणप्रदेशांमध्ये जिथे दूषिती दशके टिकू शकते.

नव्याने अहवालित केलेले काम पूर्णपणे रासायनिक किंवा यांत्रिक उपचारांऐवजी नैसर्गिक सूक्ष्मजीव क्रियावर लक्ष केंद्रित करते. माती आणि पाण्यातील जिवाणू परिसंस्थेच्या रसायनशास्त्रात आधीच मोठी भूमिका बजावतात, आणि काही प्रजाती माणसांना व इतर जीवांना हानिकारक पदार्थ प्रक्रिया करू शकतात, असेही ज्ञात आहे. संशोधकांचे म्हणणे आहे की योग्य परिस्थितींमध्ये युरेनियमही त्या सूक्ष्मजीव रसायनशास्त्राचा भाग असू शकते.

संशोधकांनी काय पाहिले

स्रोत मजकुरानुसार, ग्लिसरॉल उपलब्ध असताना जिवाणू त्यांच्या चयापचयात विरघळलेल्या युरेनियमचा वापर करू शकतात, असे संशोधकांना यापूर्वी आढळले होते. नव्या कामात त्यांना दोन गोष्टी अधिक स्पष्टपणे समजून घ्यायच्या होत्या: सूक्ष्मजीव विरघळलेल्या युरेनियमचे प्रमाण किती परिणामकारकपणे कमी करू शकतात, आणि त्या प्रक्रियेत कोणती युरेनियम संयुगे तयार होतात.

प्रयोगात युरेनियम-दूषित खाणपाणी वापरले गेले आणि ग्लिसरॉल जोडण्यात आले, जे एक साधे सेंद्रिय संयुग असून वनस्पती व प्राण्यांच्या चरबींचा मूलभूत घटक आहे आणि बुरशी लाकूड विघटित करताना ते नैसर्गिकरीत्या तयार होऊ शकते. हा कार्बन स्रोत उपलब्ध झाल्यावर सूक्ष्मजीव समुदायाने कालांतराने युरेनियम प्रक्रिया केले.

मुख्य निष्कर्ष असा की सुमारे 130 दिवसांत विरघळलेल्या युरेनियमपैकी सुमारे 95% काढून टाकण्यात आले. तितकेच महत्त्वाचे म्हणजे, युरेनियम केवळ दुसऱ्या अस्थिर मध्यवर्ती स्वरूपात गेले नाही. टीमचे म्हणणे आहे की सूक्ष्मजीवांनी ते एका असामान्यपणे स्थिर युरेनियम संयुगात रूपांतरित करण्यात मदत केली, जे यापूर्वी फार क्वचित दिसून आले होते.

हा मुद्दा निर्णायक आहे. प्रदूषण नियंत्रणात तात्पुरते अचलिकीकरण उपयुक्त असते, पण स्थिर अचलिकीकरण अधिक मौल्यवान असते. जर एखादे संयुग तयार होऊन वातावरणीय परिस्थिती बदलली की सहज विघटित होत असेल, तर स्वच्छतेचा फायदा अल्पकालीन राहू शकतो. अधिक टिकाऊ रूप दीर्घकालीन पुनर्संचयितीकरण नियोजनासाठी सूक्ष्मजीव उपचार अधिक उपयुक्त बनवू शकते.

अनपेक्षित रासायनिक अवस्था

संशोधकांचे म्हणणे आहे की युरेनियम एका अशा रासायनिक अवस्थेत गेले, जी यापूर्वी केवळ तात्पुरती मानली जात होती. नैसर्गिक सूक्ष्मजीव प्रणालींमध्ये युरेनियमचे वर्तन अपेक्षेपेक्षा अधिक गुंतागुंतीचे, आणि कदाचित अधिक उपयुक्तही असू शकते, असा संकेत मिळत असल्याने हा शोध अभ्यासातील सर्वांत वैज्ञानिकदृष्ट्या महत्त्वाच्या पैलूंपैकी एक वाटतो.

व्यवहार्य दृष्टीने, याचा अर्थ असा की जिवाणू युरेनियमला फक्त नेहमीच्या पद्धतीने कमी करत नाहीत. ते त्याला अपेक्षेपेक्षा अधिक घट्टपणे जागी अडकून राहणाऱ्या रूपाकडे नेणारा मार्ग तयार करण्यात मदत करत असावेत. पर्यावरणशास्त्रज्ञांसाठी यामुळे नवीन प्रश्न निर्माण होतात: अशा प्रक्रिया आधीच दूषित स्थळांवर घडत आहेत का, आणि त्यांना जाणीवपूर्वक प्रोत्साहन देता येईल का?

म्हणूनच हा अभ्यास एकाच वेळी दोन गोष्टी करतो. तो संभाव्य स्वच्छता साधनाकडे निर्देश करतो, आणि जिवंत प्रणालींमध्ये युरेनियमचे रसायनशास्त्र कसे बदलू शकते याबद्दलचे वैज्ञानिक आकलनही विस्तृत करतो. या प्रगतींचे प्रकार वेगवेगळे असले तरी, महागड्या अभियांत्रिकी उपाययोजना आणि नैसर्गिक प्रणाली आधीच काय करू शकतात याबद्दलच्या अपुऱ्या ज्ञानामध्ये समतोल राखावा लागणाऱ्या क्षेत्रासाठी दोन्ही महत्त्वाचे आहेत.

ग्लिसरॉल का महत्त्वाचे आहे

या कथेत ग्लिसरॉल हे केवळ प्रयोगशाळेतील मिश्रण नाही. स्रोत साहित्य नोंदवते की ते नैसर्गिकरीत्या देखील आढळू शकते, त्यात बुरशी लाकूड विघटित करताना निर्माण होणेही समाविष्ट आहे. त्यामुळे ते नियंत्रित प्रयोगांपलीकडेही संबंधित ठरते. जर ग्लिसरॉल किंवा तत्सम अन्नस्रोत जिवाणू युरेनियम कसे हाताळतात हे ठरवत असतील, तर दूषित स्थळांवरील रसायनशास्त्र काही अंशी तिथे उपलब्ध सेंद्रिय पदार्थांवर अवलंबून असू शकते.

याचा अर्थ असा नाही की दूषित भूजलावर फक्त एक सामान्य कार्बन स्रोत घालून आणि थांबून उपचार करता येईल. येथे वर्णन केलेले संशोधन विशिष्ट सूक्ष्मजीव समुदाय आणि पर्यावरणीय परिस्थितींशी निगडित आहे. पण ते असे सुचवते की योग्य जिवाणूंना योग्य प्रकारे पोषण देणे हे अभियांत्रिकी-आधारित बायोरिमेडिएशन पद्धतीचा भाग बनू शकते.

खऱ्या जगातील वापरासाठी वेग, सातत्य, स्थळस्थिती आणि तयार झालेल्या युरेनियम संयुगाची दीर्घकालीन टिकाऊपणा याबद्दल स्पष्ट प्रश्नांची उत्तरे अजूनही आवश्यक आहेत. 130 दिवसांची निर्मूलन कालमर्यादा आशादायक वाटू शकते, पण क्षेत्रीय अंमलबजावणीसाठी प्रक्रिया ऋतू, पाण्याचे रसायनशास्त्र आणि मिश्र प्रदूषकांमध्येही परिणामकारक राहते याची खात्री हवी.

हे स्वच्छता धोरणांसाठी काय अर्थ ठेवते

तातडीचा निष्कर्ष असा नाही की युरेनियम पुनर्संचयितीकरणाची समस्या सुटली आहे. निष्कर्ष असा आहे की जैविकदृष्ट्या चालणारा अचलिकीकरणाचा मार्ग आता अधिक ठोस दिसतो. जर जिवाणू विरघळलेले युरेनियम क्वचित दिसणाऱ्या स्थिर संयुगात रूपांतरित करू शकले, तर दूषित खाणप्रदेशांना भविष्यात अशा स्वच्छता पद्धतींचा फायदा होऊ शकतो ज्या सतत यांत्रिक हस्तक्षेपावर कमी अवलंबून असतील.

सूक्ष्मजीवी स्वच्छतेचे व्यापक आकर्षण म्हणजे ती पर्यावरणीय प्रक्रियांविरुद्ध न जाता त्यांच्यासोबत काम करू शकते. प्रचंड प्रमाणात पाणी काढून उपचार करण्याऐवजी किंवा केवळ रासायनिक अडथळ्यांवर अवलंबून राहण्याऐवजी, पुनर्संचयितीकरण नियोजक अशा परिस्थिती प्रोत्साहित करू शकतात ज्या युरेनियम पकडणाऱ्या जिवाणूंना जागेवरच काम करू देतील.

ही शक्यता अजून संशोधनाची दिशा आहे, तैनात केलेले समाधान नाही. पण नोंदवलेल्या निष्कर्षांमुळे शास्त्रज्ञांना त्याचा पाठपुरावा करण्यासाठी अधिक ठोस आधार मिळतो. ते पर्यावरणशास्त्रातील एका व्यापक प्रवृत्तीवरही प्रकाश टाकतात: पूर्वी मुख्यतः पार्श्वभूमी जीवशास्त्र मानले गेलेले सूक्ष्मजीव आता प्रदूषण व्यवस्थापनात सक्रिय भागीदार म्हणून अधिकाधिक ओळखले जात आहेत.

• अभ्यासानुसार, ग्लिसरॉल दिल्यावर जिवाणूंनी 130 दिवसांत दूषित खाणपाण्यातील विरघळलेल्या युरेनियमपैकी सुमारे 95% काढून टाकले.
• युरेनियमला अल्पायुषी मध्यवर्ती रूपात न नेता एका असामान्यपणे स्थिर संयुगात रूपांतरित केले गेले.
• हा निष्कर्ष युरेनियम-दूषित पाण्याच्या स्वच्छतेसाठी भविष्यातील बायोरिमेडिएशन धोरणांना मदत करू शकतो.

हा लेख Science Daily च्या वृत्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.