Toxický odpad Ako naložiť s kontaminantmi uránu Spektrum vedy
Toxický odpad: ako naložiť s odpadom z uránu?
Potok obsahuje 100 mikrogramov uránu na liter, čo je šesťkrát viac, ako odporúča Svetová zdravotnícka organizácia na pitie vody. Táto voda sa dodnes vylieva z bane Königstein juhovýchodne od Drážďan. V roku 1967 tu začala ťažiť uránová ruda sovietsko-nemecká akciová spoločnosť Wismut. Keď sa klasická demontáž s odstrelom a zbíjačkami nevyplácala, prišli tvrdšie obväzy. Tisíce ton zmesi vody a kyseliny sírovej každý rok zmizli v hlbokých vrtoch. Chemikália rozložila horninu v inak neprístupných hĺbkach a baníci ju potom prečerpali späť s vytúženým uránom. The Ťažba výluhu von Königstein sa považuje za jednu z najproduktívnejších fáz východonemeckej ťažby uránu - a za jednu z najšpinavších.
Prúd nesúci urán zo systému tunelov prúdi dodnes a jeho porovnateľne nízky obsah kovu je výsledkom desaťročí renovácie. Po ukončení ťažby v roku 1990 prevzala spolková spoločnosť Wismut GmbH východonemecké uránové bane, aby zabránila veľkým škodám na životnom prostredí. Pracovníci vyrovnali hromady skaly obsahujúcej urán vysoké viac ako 100 metrov. Zabezpečili a zaplavili tunely dole. Založili nové obchody v Durínsku a Sasku pre kal kontaminovaný uránom a inými ťažkými kovmi - a starali sa o baňu Königstein. Z 5,8 miliárd eur, ktoré renovácia doposiaľ stála, vylúhovacia baňa v Krušných horách zhltla leví podiel okolo jednej miliardy eur. Pretože kyselina odčerpaná pred desiatkami rokov neprestala fungovať. Čerpadlá od spoločnosti Wismut GmbH dopravujú vodu s obsahom uránu dodnes. Zatiaľ je obsah uránu dokonca dostatočný na predaj rádioaktívneho ťažkého kovu. Len v roku 2012 získala spoločnosť Wismut GmbH 38 ton uránu, ktorý kúpil subdodávateľ českých operátorov jadrovej energie.
Toxický ťažký kov
Absorbovaný urán môže svojím veľkým podielom alfa lúčov poškodiť zvieratá a rastliny, ale pôvodne nie je vôbec nebezpečný kvôli svojej rádioaktivite. Skladá sa prevažne z izotopu uránu-238, ktorý sa rozpadá veľmi pomaly s polčasom rozpadu 4,5 miliárd rokov. To, čo robí prírodný urán nebezpečným pre zdravie a životné prostredie, je jeho úloha ako ťažkého kovu. Podobne ako kadmium alebo olovo sa hromadí v pečeni a zvyšuje tak riziko vzniku rakoviny. Okrem toho sa časom rozkladá na podobne toxické ťažké kovy a na viac rádioaktívnych prvkov, ako je rádium a plyn radón.
Z hľadiska ochrancov životného prostredia a úradov je mimoriadne dôležitá ďalšia vlastnosť uránu. Je zvlášť mobilný medzi všetkými známymi rádioaktívnymi prvkami, pretože jeho oxidovaná forma uránu (VI) sa ľahko rozpúšťa vo vode. To, čo je požehnaním pre ťažbu výluhov a spracovanie rúd, sa stane kliatbou pri rehabilitácii starej banskej krajiny. Pretože teraz by urán už nemal vytryskovať, ale mal by sa zdržiavať pokiaľ je to možné. Preto renovátori ako Wismut GmbH skúšajú všetko pre to, aby bol prvok menej mobilný. Z tohto dôvodu musí byť urán (VI) redukovaný na ťažko rozpustný urán (IV).
To, čo sa predtým dialo hlavne v čistiarňach odpadových vôd so zložitými procesmi chemickej separácie, je dnes možné realizovať ešte lacnejšie. V roku 1991 americkí mikrobiológovia zistili, že určité uránové baktérie využívajú na prenos energie procesy transportu elektrónov - a tým znižujú pohyblivý urán (VI). Ich objav sa zhodoval s ďalším poznatkom: konkrétne presakuje odpadová voda kontaminovaná uránom z bane Mokraď s dostatkom organických látok, sediment zachytáva mobilný urán a zabraňuje jeho pohybu. Zrejme tu nepôsobí len redukujúce chemické prostredie, ale aj drobné organizmy.
Biologická likvidácia
Čistiaci účinok prírody by mal potenciál zabezpečiť dedičstvo ťažby oveľa lacnejšie, ako sa doteraz robilo. Polyméry, ktoré vylučujú niektoré mikróby, veľmi dobre viažu ťažký kov. Rôzne druhy rastlín a rias vytiahnu urán z pôdy a začlenia ho do svojej bunkovej štruktúry, zatiaľ čo iné ho pevne uzavrú do malých bubliniek a tým ho spoja [1]. Je pravda, že čistiaci účinok tropických horčíc alebo slnečnice na urán je známy už dlho. Ale týmto rastlinám sa nedarí dobre v dosť drsnom podnebí východonemeckých nízkych pohorí. Vedci z TU Drážďany a univerzity v Jene nedávno dokázali, že domáca kultivovaná rastlina dokáže vytiahnuť aj urán zo zeme: triticale pestované krížením raže a pšenice, ktorej zima na uránových hromadách v strednom Nemecku nevadí [2]. Takéto rastliny, ktoré sa pravidelne zbierajú a spracúvajú na bioenergiu, môžu byť dokonca ziskové.
Odstránenie kontaminovaných miest biologickou pomocou nie je pôsobivé iba z dôvodu ceny: metódy sľubujú, že budú pracovať s menšou ľudskou pomocou. Haldové plachty spoločnosti Wismut GmbH zostávajú rizikom po celé desaťročia a storočia. Ak sa ochranný kryt roztrhne - ako to bolo naposledy v roku 2008 v blízkosti nivy Krušných hôr -, môže uniknúť škodlivý radónový plyn alebo uránový prach. O tom, čo je pod hromadami Podzemná voda Aby ich chránili, musia čerpadlá bežať navždy a najskôr odvádzať znečistenú priesakovú vodu do čistiarní odpadových vôd. „Zatiaľ máme iba technické riešenia, ktoré vydržia nasledujúcich 50 rokov, ale ťažko 500 alebo 1 000 rokov,“ potvrdzuje Broder Merkelová. Je predsedom hydrogeológie na TU Bergakademie Freiberg, ktorá pravidelne organizuje konferenciu o dôsledkoch ťažby uránu. Ak by však znečistená voda prechádzala prírodnou mokraďou, bola by sa prirodzene viazala veľká časť uránu - aj keď by niektoré čerpadlá jedného dňa zlyhali.
Napriek všetkej eufórii z mikrobiologického a rastlinného viazania uránu odporúča Broder Merkelová opatrnosť: „Sanácia mokradí z banských odpadových vôd je lacnejšia, ale v mnohých krajinách na ťažbu uránu nie je možná kvôli teplotám a suchu.“ Okrem toho existujú skúsenosti, ktoré inžinieri z Wismut GmbH získali v bani Pöhla: V západných Krušných horách testujú od roku 2004 experimentálny proces, pri ktorom by sa mali odpadové vody kontaminované uránom biologicky čistiť. Minulý rok experiment zastavili, pretože zariadenie filtrovalo podstatne menej uránu, ako dúfalo. Odpadové vody z bane Pöhla sa teraz čistia technickým systémom.
Tím pod vedením Yuhenga Wanga zo Švajčiarskeho federálneho technologického inštitútu v Lausanne teraz zasieva ďalšie pochybnosti o biologickej úprave uránu [3]. Vedci skúmali prúd z bývalej uránovej bane, ktorý preteká mokraďami v regióne Limousin v strednom Francúzsku. Vo vode objavili drobné pevné častice, čo viedlo k zvýšeným koncentráciám uránu v prúde. Prekvapujúco sa dokonca už aj tak znížený urán (IV) pridržiaval týchto takzvaných koloidov, ktoré by mali byť skutočne pevne spojené v sedimente, aby chránili vodu. Vedci teraz požadujú dôkladnejšie preskúmanie takýchto mokradí, pokiaľ ide o únik uránu a základné procesy.
Ťažba uránu zažíva boom
Napriek miernym skúsenostiam s biologickými procesmi je ekológ Gert Dudel z TU Dresden presvedčený, že by sa v budúcnosti mohli používať častejšie. Roky študoval interakciu háld uránu a mokradí. Podľa jeho slov je menej pravdepodobné, že sa takéto metódy budú používať v husto obývaných oblastiach, ako je Nemecko, ako v rozvojových krajinách: „Ak máte možnosť filtrovať banskú vodu cez mokraď, je to lepšie ako vystaviť ju obyvateľstvu,“ hovorí Dudel.
Ťažba uránu sa už dávno etablovala ďaleko od priemyselných krajín. Od začiatku minulého desaťročia došlo k globálnemu boomu uránu, pretože rozvíjajúce sa krajiny ako India a Čína postavili desiatky nových jadrových elektrární a plánovali podstatne viac. Najdôležitejšími producentskými krajinami sú Kazachstan, Niger a Namíbia. Jednoducho nemajú prostriedky na zabezpečenie nebezpečných ťažobných pozostatkov, ako vo východnom Nemecku, zložitými technickými systémami a na ich trvalé sledovanie. Fixácia uránu prírodnými prostriedkami je tu azda jediným východiskom.
Broder Merkelová však pochybuje, že prírodné mokrade môžu všade zadržiavať urán. „Metóda je dosť lacná, ale nie je možná v suchých krajinách kvôli teplotám tam.“ Ekológ Gert Dudel je optimistickejší - koniec koncov, pri každej forme ťažby treba aj tak odčerpať a zlikvidovať množstvo vody. Monitorovanie by v žiadnom prípade nemalo chýbať v týchto oblastiach: „Otvorený priestor nie je bioreaktor,“ hovorí Dudel. „Rastliny a baktérie je potrebné optimalizovať podľa klimatických a vodných podmienok.“ A preto by najskôr bolo treba vo veľkom meradle testovať prírodné mokrade ako zachytávač vody kontaminovanej uránom - doteraz sa o to nikde nepokúšali.