Mérgező hulladék Hogyan kezeljük az urándiszennyezőket A tudomány spektruma
Mérgező hulladék: hogyan kezeljük az uránhulladékot?
A patak literenként 100 mikrogramm uránt tartalmaz, ez hatszor annyi, mint amennyit az Egészségügyi Világszervezet ivóvízre ajánl. A mai napig ez a víz ömlik a Drezdától délkeletre fekvő Königstein bányából. 1967-ben a szovjet-német Wismut részvénytársaság itt kezdte meg az uránérc bányászatát. Amikor a klasszikus leszerelés robbantással és kalapáccsal nem térült meg, keményebb kötések jöttek elő. Évente több ezer tonna víz és kénsav keverék tűnt el a mély fúrásokban. A vegyi anyag egyébként elérhetetlen mélységekben lebontotta a kőzetet, majd a bányászok visszaszivattyúzták az áhított uránnal. A Leach bányászat von Königsteint a kelet-német uránbányászat egyik legtermékenyebb szakaszának - és az egyik legmocskosabbnak - tekintik.
Az alagút rendszeréből az uránt tartalmazó áram még mindig folyik, és viszonylag alacsony fémetartalma több évtizedes felújítás eredménye. Az 1990-es bányászat befejezése után a szövetségi finanszírozású Wismut GmbH vállalta a kelet-német uránbányákat, hogy megakadályozza a nagyobb környezeti károkat. A dolgozók több mint 100 méter magas urántartalmú kőzethalmokat szinteztek. Biztosították és elárasztották az alagutakat. Új üzleteket hoztak létre Türingia és Szászország területén az uránnal és más nehézfémekkel szennyezett iszappal - és gondozták a Königstein bányát. Az érchegységi kimosó bánya felemésztette az egymillió euró oroszlánrészét abból az 5,8 milliárd euróból, amelybe a felújítás eddig beletartozott. Mivel az évtizedekkel ezelőtt kiszivattyúzott sav nem szűnt meg működni. A Wismut GmbH szivattyúi a mai napig folytatják az urántartalmú víz továbbítását. Eddig az urántartalom még a radioaktív nehézfém értékesítéséhez is elegendő. Csak 2012-ben a Wismut GmbH 38 tonna uránt nyert meg, amelyet a cseh atomerőművek alvállalkozója vásárolt meg.
Mérgező nehézfém
Az alfa-sugarak nagy arányával az elnyelt urán károsíthatja az állatokat és a növényeket, de radioaktivitása miatt kezdetben egyáltalán nem veszélyes. Nagyrészt az urán-238 izotópból áll, amely nagyon lassan bomlik le, felezési ideje 4,5 milliárd év. A természetes uránt az egészségre és a környezetre veszélyesvé teszi a nehézfém szerepe. A kadmiumhoz vagy az ólomhoz hasonlóan felhalmozódik a májban, és ezáltal növeli a rák kialakulásának kockázatát. Ezenkívül idővel hasonlóan mérgező nehézfémekké és radioaktívabb elemekké, például rádiumgá és radongázzá bomlik.
A környezetvédők és a hatóságok szempontjából az urán egy másik tulajdonsága különösen kritikus. Különösen mobil az összes ismert radioaktív elem között, mert oxidált formája (urán) (VI) könnyen feloldódik a vízben. Ami áldást jelent a csurgalékbányászatra és az ércfeldolgozásra, átokká válik a régi bányatájak rehabilitációjában. Mert most az uránnak már nem szabad kifolynia, hanem amennyire csak lehetséges, visszatartani. Ezért a Wismut GmbH-hoz hasonló felújítók mindent megpróbálnak az elem kevésbé mozgékonyabbá tétele érdekében. Ehhez az uránt (VI) nehezen oldódó uránné (IV) kell redukálni.
Ami korábban komplex kémiai elválasztási folyamatokkal rendelkező szennyvíztisztító telepeken történt, ma már egyre olcsóbban realizálható. 1991-ben az Egyesült Államok mikrobiológusai felfedezték, hogy bizonyos uránbaktériumok elektrontranszport-folyamatokat használnak az energia előállításához - és ezáltal csökkentik a mobil uránt (VI). Felfedezésük egybeesett egy másik felismeréssel: nevezetesen a bányából származó uránnal szennyezett szennyvíz átszivárog Nedves bőséges szerves anyag esetén az üledék felveszi a mozgó uránt, és megakadályozza annak mozgását. Nyilván nem csak a redukáló kémiai környezet, hanem apró organizmusok is működnek itt.
Biológiai ártalmatlanítás
A természet tisztító hatása potenciálisan sokkal olcsóbban biztosíthatja a bányászat örökségét, mint eddig. Egyes mikrobák által leadott polimerek nagyon jól megkötik a nehézfémet. Különböző típusú növények és algák húzzák ki az uránt a talajból, és beépítik sejtstruktúrájukba, míg mások szorosan apró buborékokba zárják és így megkötik [1]. Igaz, hogy a trópusi mustár vagy a napraforgó talajtisztító hatása az uránra már régóta ismert. De ezek a növények nem boldogulnak jól a kelet-német alacsony hegylánc meglehetősen zord éghajlatán. A Drezdai TU és a Jenai Egyetem kutatói nemrégiben be tudták mutatni, hogy egy hazai termesztett növény az uránt is kihúzhatja a földből: a tritikálét, amelyet rozs és búza keresztezésével termesztenek, ami nem bánja a közép-németországi uránkupacokon telelő télit [2]. Az ilyen növények rendszeresen betakarítva és bioenergiává feldolgozva akár nyereségesek is lehetnek.
A szennyezett területek biológiai segítségnyújtással történő eltávolítása nemcsak az ára miatt lenyűgöző: a módszerek ígéretet tesznek arra, hogy kevesebb emberi segítséggel működnek. A Wismut GmbH ponyva évtizedekig és évszázadokig veszélyt jelent. Ha egy védőburkolat elszakad - amint azt utoljára 2008-ban tették az Érchegység ártere közelében - káros radongáz vagy uránpor távozhat. Arról, hogy mi van a kupacok alatt Talajvíz Védelmük érdekében a szivattyúknak örökké működniük kell, és a szennyezett szivárgó vizet először szennyvíztisztító telepekre vezetik. "Eddig csak olyan mérnöki megoldásaink vannak, amelyek a következő 50 évben, de alig 500 vagy 1000 évig fognak tartani" - erősíti meg Broder Merkel. A TU Bergakademie Freiberg hidrogeológiai elnöki tisztét tölti be, amely rendszeresen szervez konferenciát az uránbányászat következményeiről. Ha azonban a szennyezett vizet átengedik egy természetes vizes élőhelyen, akkor az urán nagy része természetesen megkötődik - még akkor is, ha néhány szivattyú egyszer meghibásodik.
A mikrobiológiai és növényi uránkötés iránti eufória ellenére Broder Merkel óvatosságra int: "A bányászati szennyvíz vizes élőhelyeinek helyreállítása olcsóbb, de az uránbányászat számos országában nem lehetséges az ottani hőmérséklet és szárazság miatt." Ezen kívül van olyan tapasztalat, amelyet a Wismut GmbH mérnökei a Pöhla bányában szereztek: A Nyugati Érchegységben 2004 óta tesztelnek egy kísérleti folyamatot, amelyben az uránnal szennyezett szennyvizet biológiailag meg kell tisztítani. Tavaly abbahagyták a kísérletet, mert a létesítmény a reméltnél lényegesen kevesebb uránt szűrt meg. A Pöhla bánya szennyvizeit most egy műszaki rendszer tisztítja.
A svájci Lausanne-i Szövetségi Technológiai Intézet Yuheng Wang által vezetett csoportja most további kételyeket vet fel a biológiai urán-helyreállítással kapcsolatban [3]. A kutatók egy volt uránbánya folyamát vizsgálták, amely egy vizes élőhelyen folyik át a közép-franciaországi Limousin régióban. Apró szilárd részecskéket fedeztek fel a vízben, amelyek megnövelt uránkoncentrációt eredményeztek a patakban. Meglepő módon még a már redukált urán (IV) is tapadt ezekhez az úgynevezett kolloidokhoz, amelyeket a víz védelme érdekében valóban szilárdan meg kell kötni az üledékben. A tudósok most azt szorgalmazzák, hogy az ilyen vizes élőhelyeket vizsgálják meg alaposabban az uránszivárgások és az alapul szolgáló folyamatok szempontjából.
Az uránbányászat virágzik
A biológiai folyamatokkal kapcsolatos mérsékelt tapasztalatok ellenére Gert Dudel, a Drezdai TU ökológusa meg van győződve arról, hogy a jövőben ezeket gyakrabban lehetne használni. Évek óta tanulmányozza az uránkupacok és vizes élőhelyek kölcsönhatását. Szerinte az ilyen módszereket ritkábban használják olyan sűrűn lakott területeken, mint Németország, mint a fejlődő országokban: "Ha lehetősége van a bányavizet szűrni egy vizes élőhelyen, az jobb, mint kitenni a lakosságot ennek" - mondja Dudel.
Az uránbányászat már régóta messze elterjedt az iparosodott országoktól. Az elmúlt évtized eleje óta globális uránboom van, mivel a feltörekvő országok, például India és Kína több tucat új atomerőművet építettek, és lényegesen többet terveztek. A legfontosabb termelő országok Kazahsztán, Niger és Namíbia. Egyszerűen nincsenek módjaik a veszélyes bányászati maradványok komplex technikai rendszerekkel történő biztosítására, mint Kelet-Németországban, és állandó ellenőrzésükre. Az urán természetes úton történő rögzítése talán az egyetlen kiút.
Broder Merkel azonban kételkedik abban, hogy a természetes vizes élőhelyek mindenütt visszatarthatják az uránt. "A módszer meglehetősen olcsó, de száraz országokban nem lehetséges az ottani hőmérséklet miatt." Gert Dudel ökológus bizakodóbb - elvégre a bányászat minden formájához mindenképpen sok vizet kell kiszivattyúzni és ártalmatlanítani. Az ilyen területeken semmiképpen sem hiányozhat a monitorozás: "A nyitott terület nem bioreaktor" - mondja Dudel. "A növényeket és baktériumokat optimalizálni kell az éghajlat és a víz viszonyainak megfelelően." Ehhez először a természetes vizes élőhelyeket kellene nagymértékben tesztelni, mint az uránnal szennyezett víz mosogatóit - eddig erre még sehol nem került sor.