III. Đồng vị phĩng xạ
2. Giải pháp xử lý ơ nhiễm phĩng xạ bằng vi khuẩn.
Trong hơn một thập niên qua, các nhà khoa học thuộc trường Đại học Colombia (Hoa Kỳ) nghiên cứu đã tìm ra loại siêu vi khuẩn(Super Bacteria) cĩ khả năng giúp con người xử lý được các phân tử Urani phĩng xạ. Tên của lồi vi khuẩn đĩ là Tshewanella oneidensis thuộc họ Tshewanella. Trong đời sống tự nhiên, chúng liên kết thành các tập đồn khơng bền vững cĩ cấu trúc giống như những chuỗi hạt ngọc trai mà mỗi hạt ngọc trai là một vi khuẩn. Mỗi chuỗi như vậy dài 5 mm, các chuỗi được liên kết lại với nhau tạo nên một mạng lưới chằng chịt. Đây là một chủng kị khí khơng bắt buộc khi khơng cĩ ơxi, chúng sẽ sử dụng nguồn năng lượng cung cấp từ các phân tử phĩng xạ. Theo đĩ chúng sẽ tiến hành tách lấy các điện tử của phân tử Urani cĩ khả năng gây độc cực mạnh cho nguồn nước vì chúng tan vo hạn trong nước thì Uranit trở thành phân tử lành tính. Chúng cịn được gọi là Dioxit Urani(UO2), khơng tan trong nước và khá trơ về mặt hố học. Vì vậy, người ta cĩ thể thu hồi chúng bằng các phương pháp lọc truyền thống hay bằng các cột trao đổi iơn. Khi hoạt động Tshewanella oneidensis sẽ tiết ra một loại chất nhờn khơ đi, nĩ sẽ tạo thành một lớp vỏ cứng ngăn cản sự rị rỉ của Urani hồ tan ở bên trong ra bên ngồi, điều này cũng giống như Tshewanella oneidensis cũng tạo ra một nhà tù để nhốt Urani lại vậy.
Xử lý nước ngầm nhiễm phĩng xạ bằng vi sinh vật
(VNN, 8/4/2004)
Vi sinh vật chuyển hố kim loại cĩ thể là lời giải cho một trong những vấn đề mơi trường lớn nhất nước Mỹ: hàng trăm tỷ lít nước ngầm bị ơ nhiễm bởi uranium và các loại hố chất độc hại khác.
Vi sinh vật trên được đặt tên là Geobacter. Chúng cĩ cơ chế trao đổi chất độc nhất vơ nhị: chuyển các electron cho kim loại để lấy năng lượng từ thức ăn, giống như cách con người hít thở oxy để phân huỷ thức ăn. Trong quá trình chuyển electron,
Geobacter biến kim loại từ dạng hồ tan thành dạng rắn, làm cho kim loại tách khỏi
nước ngầm. Mỏ uranium lộ thiên lớn nhất thế giới tại Mỹ.
Vào năm 1987, Derek Lovley, một nhà vi sinh vật tại ĐH Massachusetts Amherst, đã phát hiện Geobacter sử dụng sắt oxide - đặc biệt là gỉ sắt - để tồn tại. Kể từ đĩ, ơng đã tìm ra khoảng 30 lồi vi sinh vật khác nhau cũng như phương pháp kích thích chúng ''hít thở'' mọi kim loại. Cùng với Bộ Năng lượng Mỹ, Lovley và đồng nghiệp đang triển khai một sự án làm cho Geobacter phát triển mạnh và chuyển hố uranium trong nước ngầm ơ nhiễm.
Teresa Fryberger, giám đốc Cơ quan Khoa học Mơi trường thuộc Bộ Năng lượng Mỹ, cho biết phương pháp sử dụng Geobacter để làm sạch nước ngầm ơ nhiễm ưu việt hơn so với các cơng nghệ hiện nay. Hiện Bộ Năng lượng phải bơm nước ơ nhiễm lên bề mặt, xử lý nĩ để tách chất gây ơ nhiễm rồi lại bơm nước trở lại lịng đất. Tuy nhiên, phương pháp đĩ khơng thể loại bỏ hồn tồn ơ nhiễm cũng như khơng thể giải quyết vấn đề nước ngầm bị nhiễm uranium tại nhiều địa điểm do Bộ quản lý.
Vấn đề nước ngầm nhiễm uranium cĩ từ thời kỳ Chiến tranh lạnh, khi các mỏ và nhà máy nghiền trên tồn nước Mỹ sản xuất hàng triệu tấn uranium oxide để chế tạo bom hạt nhân. Khi các mỏ bị đĩng cửa vào những năm 1970, chất thải phĩng xạ vẫn nằm tại đĩ. Chúng ngấm xuống đất và làm ơ nhiễm nước ngầm. Mọi người uống phải thứ nước này cĩ nguy cơ bị hỏng gan và ung thư. Tình trạng đất và nước ngầm bị nhiễm uranium lan rộng bởi chất phĩng xạ này được khai thác, nghiền, tinh lọc, làm giàu, và được tái xử lý ở các địa điểm riêng. Khĩ cĩ thể đưa ra con số chính xác về mức độ ơ nhiễm song nĩ rất lớn.
Theo Lovley, làm sạch mọi địa điểm ơ nhiễm uranium bằng cơng nghệ hiện nay - phương pháp phi sinh học - sẽ làm nước Mỹ phá sản bởi chi phí rất lớn. Ơng nĩi: ''Chính vì lý do này mà chúng tơi đang tìm kiếm những phương pháp đơn giản và rẻ tiền hơn''. Phải chăng Geobacter là giải pháp đơn giản và tiết kiệm chi phí? Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm chúng tại một khu khai thác và chế biến uranium đã bị bỏ hoang gần thành phố Rifle ở miền Tây bang Colorado.
Geobacter xuất hiện tự nhiên trong nước ngầm tại Rifle song chúng sống dựa vào oxide sắt và cĩ số lượng
tương đối nhỏ. Nghiên cứu trước kia cho thấy thức ăn ưa thích của Geobacter là acetate, đặc biệt là giấm. Số lượng Geobacter bùng nổ khi cĩ nhiều acetate. Do vậy, các nhà nghiên cứu đã khoan nhiều lỗ xuống lịng đất tại địa điểm thí nghiệm ở Rifle để đưa acetate chầm chậm vào nước ngầm, làm số lượng Geobacter tăng nhanh. Theo giả thuyết của họ, nếu số lượng Geobacter tăng mạnh, chúng sẽ làm cạn kiệt nguồn oxide sắt và phải sống nhờ vào uranium bị hồ tan.
Để kiểm chứng giả thuyết này, nhĩm nghiên cứu đã khoan nhiều giếng tại địa điểm quanh nơi đổ acetate rồi lấy mẫu nước định kỳ. Theo thời gian, kỹ thuật của họ đã loại bỏ được 90% uranium khỏi nước ngầm. Họ vẫn để uranium rắn, đứng yên, tồn tại trong đất bởi nĩ khơng thể hồ tan và gây hại cho sức khoẻ con người. Lovley và đồng nghiệp hiện đang xây dựng mơ hình máy tính để mơ tả cách vi sinh vật trên phản ứng với những điều kiện khác nhau trong mơi trường. Họ cũng đã giải mã thành cơng bộ gien của Geobacter, hiểu rõ hơn
Nơi chứa chất thải phĩng xạ.
về cách chúng hoạt động. Tuy nhiên, họ phải vượt qua hai rào cản nữa là xác định tính ổn định của uranium rắn do vi khuẩn tạo ra và tác động lâu dài khi sử dụng Geobacter trên quy mơ lớn.