Wie schwermetallbelastete Böden zum Beispiel aus ehemaligen Uranbergbaugebieten mit Hilfe von Mikroorganismen schneller und effektiver gereinigt werden können, untersucht ab April ein neues Graduiertenkolleg an der Universität Jena. Unterstützt wird es dabei mit 1,7 Millionen Euro von der Deutschen Forschungsgemeinschaft.
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Wie effektiv die kleinen Helfer sein können, zeigt sich allein in den unterschiedlichen Zeitskalen von biochemischen und rein chemischen Abbauprozessen. „Es macht für uns Menschen eben einen Unterschied, ob wir ein Jahr oder bis zu einer Millionen Jahre warten müssen“, erläutert Prof. Dr. Erika Kothe, Sprecherin des Kollegs, den größten Vorteil der mikrobiellen Verfahren. „Bis jetzt sind die Modelle der Geowissenschaftler davon ausgegangen, dass Bodenbakterien überall vorhanden sind“, sagt Erika Kothe. „In den meisten Fällen ist das auch zulässig. Doch wenn – wie im Bergbau – Gestein und Böden frisch an die Oberfläche kommen, kann es sehr lange dauern, bis die Organismen diese Böden besiedeln.“ Und gerade im Bergbau kommt es zu großen Schwermetallbelastungen. Bestimmte Bodenorganismen verändern jedoch die Mobilität der Schadstoffe im Boden und beschleunigen so die natürliche Selbstreinigungsprozesse. Sie können quasi als Kläranlage für verseuchte Böden dienen.
Diesen Organismen und den Mechanismen, die sie nutzen, sind die Jenaer Forscher mit ihrem neuen Graduiertenkolleg „Alteration und Elementmobilisierung an Mikroben-Mineral-Grenzflächen“ auf der Spur. Bestimmte Techniken im Uranbergbau, zum Beispiel die Laugung, führen dazu, dass auch nach Ende des Abbaus durch die Verwitterung des Haldenmaterials Schwermetalle im Boden freigesetzt werden. So können auch bereits sanierte Flächen weiterhin recht hohe Konzentrationen an Schwermetallen aufweisen. Ideale Versuchsflächen für das Graduiertenkolleg in Jena.
Molekulare Scheren
Die Arbeitsgruppe, der auch die Mikrobiologin Kothe angehört, hat festgestellt, dass einige der Streptomcyceten, die in allen Böden vorkommen, regelrechte Nickelkristalle auf ihrer Zelloberfläche ausbilden. So binden die fädigen, im Boden verankerten Organismen das schädliche Metall, das dann nicht mehr in Grundwasser oder in den Kreislauf der Stoffe gelangen kann. Denn genau diese Gefahr ist es, die durch die Umweltsanierung verhindert werden soll. Ein anderer Weg führt zum selben Ziel: Manche Organismen scheiden so genannte Chelatoren aus – von griechisch für Krebsschere. Solche Verbindungen können andere Verbindungen sozusagen mit molekularen Scheren festhalten, indem sie sich fest mit ihnen verbinden. Auch so können die Schwermetalle unschädlich gemacht werden. Denn schädlich ist nicht unbedingt ihre Anwesenheit, sondern nur, wenn sie in einer Form vorliegen, die wir oder andere Tiere oder Pflanzen aufnehmen.
Andere Mikroorganismen begünstigen jedoch genau die Aufnahme von Schwermetallen in Pflanzen. Und auch diese Arten stehen im Blickpunkt des Graduiertenkollegs. Denn sät man auf verseuchten Böden Roggen, Klee, Lupinen oder Gras, die einen Teil der Schwermetalle aufnehmen, reinigt dies die Böden. Das Pflanzenmaterial wird geerntet, verbrannt und die vorher im Boden enthaltenen Schadstoffe umweltgerecht entsorgt. Diese Methode ist wesentlich weniger aufwändig und leichter, als die direkte Extraktion der Schwermetalle aus dem Boden wäre.
Leichter wird es auch für die 21 Stipendiaten des Graduiertenkollegs, ihren Doktortitel unter den hervorragenden Voraussetzungen des Kollegs zu erreichen. Neben der optimalen Förderung und Betreuung in einem interessanten und interdisziplinären Forschungsfeld gehören dazu auch drei Monate in einem ausländischen Labor.
(Friedrich-Schiller-Universität Jena; Kirsten Achenbach, DFG-Forschungszentrum Ozeanränder Bremen, 10.04.2006 – AHE)
