科學家們在核廢料的長期處置中發(fā)現(xiàn)了一個意想不到的盟友：細菌。瑞士聯(lián)邦洛桑高等工業(yè)大學（EPFL）的研究人員說，天然存在的細菌可以消耗核廢料中的氫氣，從而防止放射性物質泄漏。
在最近的一項研究中，EPFL領導的一個研究小組發(fā)現(xiàn)了一種由7種細菌組成的微生物群落，這些細菌在地下數(shù)百米的巖石層中自然生存，這些巖層也被選來用作容納瑞士核廢料。研究小組發(fā)現(xiàn)，通過調整核廢料處置庫的設計，這些細菌不僅不會造成威脅，而且還可以通過消耗積聚在帶有廢物腐蝕物的鋼罐上的氫氣來增加其安全性。因為如果不加以控制，隨著氣體壓力積累將會影響主巖石的完整性。他們在Nature Communications雜志上發(fā)表了他們的研究結果。
廢核燃料的放射性需要大約二十萬年才能恢復到天然存在的鈾的水平。因此，大多數(shù)關于核廢料處置的長期安全性的研究集中于緩慢地質年代的過程：構成儲存地點的巖石層的力學或者就地的保護性屏障的魯棒性設計，都是為了防止輻射。然而，所有這些研究忽略了一個關鍵因素：生物學。
地下生活的細菌怎么吃掉核廢料呢？
研究人員發(fā)現(xiàn)，數(shù)百米地下細菌是隨處可見的。一位資深研究者Rizlan Bernier-Latmani說道，他們將利用任何可用的能源�！霸谔├綆r石實驗室，我們從地下300米的水樣中發(fā)現(xiàn)了一個形成封閉食物鏈的細菌群落，其中有許多從未被觀察過，在原始條件下，該細菌食物鏈底部的物種，其能量來自宿主巖石中的氫氣和硫酸鹽，從而為剩余的物種提供動力，”她解釋說。
在混合物中加入核廢料改變了它們的生存條件。將核廢料裝在玻璃化，密封的鋼罐中，再用一層厚厚的膨潤土包圍密封，并埋在在數(shù)百米下地質穩(wěn)定的硬泥巖層里，將放射性廢物與周圍環(huán)境隔絕。但是鋼罐不可避免的腐蝕導致氫氣的產(chǎn)生。
五年前，Bernier-Latmani和她的研究人員把他們的假設帶到了這個領域。 Bernier-Latmani解釋說：“兩年來，在泰利地區(qū)的硬泥巖層的中心，我們對地下細菌進行了吸附氫氣吸收水平的測試。在那段時間，他們監(jiān)測細菌群體的組成以及它們如何單獨地改變它們支持生物化學途徑的潛力以及它們實際產(chǎn)生的蛋白質。
一旦細菌消耗了所有可用的氧和鐵，研究人員觀察到它們的群體數(shù)量和它們的新陳代謝的變化。兩者都是由于氫氣的可用性增加。Bernier-Latmani解釋說：“這是個好消息，能夠利用氫氣驅動其代謝的兩種細菌種類蓬勃發(fā)展，而其他種類則扛在它們的生長上。因為細菌群落的擴散有助于保持氫氣的積聚。
細菌可以成為天然生物屏障？
那么如何使用這些發(fā)現(xiàn)來使核廢料處置庫更安全？ Bernier-Latmani建議增加第四個生物工程屏障�！拔覀兛梢宰龅氖窃谂驖櫷梁椭黧w巖層之間添加一層多孔材料，這種多孔層將為細菌提供一個理想的生態(tài)位，可以從宿主巖石中提取硫酸鹽，并從腐蝕罐中提取氫氣”。但是一個問題仍然困擾研究者：細菌群落的基因組研究表明微生物可以具有將氫氣轉化為甲烷的能力，這將是不太有利的結果。
