Miles de millones de microbios alcalinos podrían ofrecer una nueva forma de proteger los residuos nucleares enterrados a gran profundidad. Este enfoque supera las limitaciones de las barreras de cemento actuales, que pueden agrietarse o romperse con el tiempo.
por Paul Arnold , Phys.org
Una de las mejores maneras de proteger los residuos nucleares es enterrarlos en instalaciones de disposición geológica . Estas son contenedores construidos específicamente en túneles y bóvedas a cientos de metros bajo tierra. El cemento se utiliza para proporcionar soporte estructural, sellar huecos y encapsular los contenedores de residuos. Si bien el cemento es un material resistente, las aguas subterráneas eventualmente reaccionan con él, formando grietas y poros microscópicos por los que podría escapar la radiación.
Este problema se agrava porque el cemento tradicional es extremadamente alcalino (pH mayor a 12) y corrosivo, lo que puede debilitar las capas protectoras cercanas, como las barreras de arcilla, y comprometer potencialmente una instalación.
Los microbios al rescate
Un equipo de científicos del Reino Unido trabajó en una novedosa solución llamada precipitación de carbonato inducida por microbios (MICP), un mecanismo de autocuración en cemento de bajo pH. Funciona cuando los microbios consumen materia orgánica y producen dióxido de carbono, que reacciona con el calcio y el magnesio que se filtran del cemento para formar calcita y otros minerales de carbonato. Estos minerales sellan las grietas, creando una barrera autocurable.
«El metabolismo microbiano en estas condiciones conduce a la precipitación de carbonato inducida por microbios (MICP), lo que podría ser ventajoso para la estabilidad del depósito», escribieron los científicos en un artículo publicado en la revista ACS Omega .
Experimento de seis meses
Para comprobarlo, el equipo organizó un experimento de seis meses. Utilizaron placas de cemento de bajo pH (pH 10-11), menos corrosivo que el cemento tradicional y lo suficientemente resistente como para durar milenios. Los científicos también recolectaron bacterias alcalinas de un sitio con un pH naturalmente alto y las colocaron en agua subterránea sintética que rodeaba el cemento. Para simular los diferentes niveles de residuos en descomposición presentes en las profundidades del subsuelo, variaron la cantidad de materia orgánica (como el lactato) disponible para las bacterias. Luego, esperaron a ver qué sucedía.
Tras seis meses, los científicos descubrieron que la eficacia del proceso de autocuración dependía completamente de la cantidad de materia orgánica disponible para las bacterias. Cuando había abundante alimento (sistemas ricos en carbono), los microbios eran muy activos, produciendo grandes cantidades de dióxido de carbono, lo que reducía el pH del agua circundante y generaba abundante calcita. Esto sellaba las grietas y reducía la porosidad del cemento.
Sin embargo, cuando no había mucha comida alrededor (en sistemas bajos en carbono), se formaba muy poca calcita porque las bacterias no podían producir suficiente dióxido de carbono.
Si bien el experimento fue un éxito, se necesita más trabajo para probar el potencial del MICP en escalas de tiempo más largas y en entornos más complejos.
Más información: Ananya Singh et al., Precipitación de carbonato inducida por microbios en cemento de bajo pH; Potencial de autocuración en sistemas de geodisposición de residuos radiactivos, ACS Omega (2025). DOI: 10.1021/acsomega.5c04312
