Щелочелюбивые микробы могут помочь защитить ядерные отходы, захороненные глубоко под землей на тысячи лет

Ученые из Великобритании предложили использовать миллиарды щелочелюбивых микробов для создания самовосстанавливающегося барьера вокруг ядерных отходов в глубоких геологических хранилищах. Этот подход, называемый микробиологически индуцированным осаждением карбоната (MICP), призван преодолеть ограничения традиционных цементных барьеров, которые со временем могут разрушаться.

Использование цемента для структурной поддержки и герметизации подземных хранилищ имеет ключевой недостаток: со временем грунтовые воды взаимодействуют с ним, образуя микротрещины и поры. Особенно проблематичен высокий pH (более 12) обычного цемента, который может разъедать другие защитные слои, например, глиняные барьеры. Новый метод использует низкощелочной цемент (pH 10–11) и специальные бактерии, которые, потребляя органический материал, производят CO₂. Он реагирует с кальцием и магнием из цемента, образуя кальцит и другие карбонатные минералы, запечатывающие трещины.

«Микробный метаболизм в этих условиях приводит к MICP, что может быть полезно для стабильности хранилища», — отметили ученые в статье в журнале ACS Omega. Шестимесячный эксперимент показал, что эффективность процесса полностью зависит от количества органического материала (например, лактата), доступного бактериям. В системах с высоким содержанием углерода микробы были активны, производили много CO₂ и формировали кальцит, снижая пористость цемента. В системах с низким содержанием углерода осаждение карбонатов было незначительным. Для подтверждения потенциала метода требуются дальнейшие исследования в более сложных условиях и на более длительных временных масштабах.