Las algas son una promesa para la limpieza nuclear

Publicado online el 30 de marzo de 2011 | Nature | doi:10.1038/news.2011.195

Las algas son una promesa para la limpieza nuclear

La capacidad del organismo para distinguir el estroncio del calcio podría ayudar a tratar los residuos nucleares.
Richard A. Lovett

[ Las bacterias que se alimentan de estroncio podrían ayudar a limpiar después de los accidentes nucleares. Claude Nuridsany y Marie Pérennou / Science Photo Library ]

Las algas de agua dulce podrían ser la clave para limpiar después de los desastres nucleares, como el accidente de Fukushima en Japón, declararon ayer los científicos en la reunión de la Sociedad Química Americana en Anaheim, California.

Las algas llamadas Closterium moniliferum son miembros del orden desmidiales, conocido por los microbiólogos por sus formas distintivas, explicó Minna Krejci, investigadora de materiales en la Universidad Northwestern de Evanston, Illinois. Sin embargo, la forma en media luna de C. moniliferum llamó la atención de Krejci por su inusual capacidad para eliminar el estroncio del agua, depositándolo en cristales que forma en las estructuras subcelulares denominadas vacuolas, una habilidad que podría incluir el isótopo radiactivo estroncio-90.

El estroncio es muy similar en propiedades y tamaño atómico al calcio, así que los procesos biológicos no pueden separar fácilmente los dos elementos. Eso hace del estroncio-90 un isótopo especialmente peligroso: puede infiltrarse en la leche, los huesos, la médula ósea, la sangre y otros tejidos, donde la radiación que emite puede a la larga causar cáncer.

“Eso es lo que hace que el estroncio-90 sea uno de los principales riesgos para la salud de los residuos que salen del reactor durante los primeros 100 años más o menos”, puntualizó Krejci. El radioisótopo tiene una vida media de unos 30 años.

Por desgracia, los residuos del reactor y los derrames accidentales pueden contener hasta diez mil millones de veces más calcio que estroncio, por lo que es muy difícil limpiar el estroncio también sin tener que deshacerse de una montaña de calcio inofensivo. “Necesitamos un método altamente eficiente y selectivo de separarlo”, afirmó Krejci.

C. moniliferum es un organismo sin interés particular en el estroncio, principalmente recoge bario. Sin embargo, el estroncio está a medio camino entre el calcio y el bario tanto en tamaño como en sus propiedades, así que todo lo que se encuentra alrededor también lo cristaliza. Por otro lado, aunque el calcio es mucho más abundante que cualquiera de los otros dos elementos, es lo suficientemente distinto del bario para que el alga lo ignore.

El resultado es un cristal compuesto principalmente de bario, pero enormemente enriquecido con estroncio.

¿Cómo lo hacen?
Hasta ahora, gran parte de la investigación Krejci1 se ha centrado en tratar de averiguar cómo las algas generan los cristales, para conseguir hacer este proceso aún más selectivo para el estroncio. Hasta el momento sabe que el organismo no atrae intencionadamente el exceso de bario y estroncio través de sus paredes celulares. Por el contrario, explicó, los cristales parecen formarse porque las vacuolas en las que los recogen son ricas en sulfato. El bario y el estroncio tienen una solubilidad relativamente baja en soluciones de sulfato, por lo que cuando entran en las vacuolas precipitan fácilmente en forma de cristales.

Los microbiólogos no saben si los cristales tienen ninguna función para el organismo. Tal vez sean únicamente residuos formados accidentalmente en las vacuolas que sirven como depósitos de almacenamiento para los sulfatos, afirmó Krejci.

Sea cual sea el propósito de estos cristales, la investigación de Krejci ha demostrado que es posible mejorar la absorción de estroncio, adaptando la cantidad de bario en el entorno de las algas. Según explicó, esto significa que podría ser posible añadir una pequeña cantidad de bario a los residuos nucleares o a un vertido de material radiactivo para alentar a las algas a absorber estroncio.

También podría mejorar este proceso ajustando los niveles de sulfato del medio ambiente y cambiando así la cantidad de sulfato en las vacuolas. “Una vez que sepamos cómo responden las células a las condiciones, podremos pensar en formas más elegantes de manipularlas”, aseguró Krejci.

Una vez aislado por las bacterias, el estroncio podría ser secuestrado en depósitos de residuos nucleares, mientras que el resto de los residuos pueden trasladarse a depósitos menos costosos, ahorrando así espacio y dinero. En la actualidad, según expuso Krejci, hay millones de litros de residuos nucleares almacenados en Estados Unidos, muchos de los cuales contienen estroncio. “Así que sabemos que es un gran problema”, aseguró.

Exposición a la radiación
Krejci y sus colegas todavía no han probado la supervivencia de estas algas en presencia de radiactividad. Pero incluso si los organismos no responden bien, afirmó, es probable que vivan lo suficiente para iniciar la eliminación de estroncio, ya que este proceso es bastante rápido. “Las células comienzan a precipitar cristales en un tiempo de 30 minutos a una hora”, explicó. Y si se necesitan más, “son fáciles de cultivar”.

Gija Geme, químico de la Universidad de Missouri Central en Warrensburg, organizó el simposio en el que Krejci presentó su trabajo. Geme, que creció cerca de Chernobyl y tiene un interés personal en la limpieza nuclear, fue una de las pocas personas en la reunión que sabía de antemano la importancia de la presentación de Krejci: el título de la charla, centrado en la biomineralización, no mencionaba a Japón, la radiactividad o los accidentes nucleares.

“Es un tema candente en estos momentos –aseguró Geme–. Pero cuando organicé este simposio, no había tenido lugar la tragedia [en Japón]. Yo buscaba un estudio sobre el secuestro de metales que fuera importante para la sociedad.”

Geme insta al equipo Krejci de no pasar demasiado tiempo investigando por qué las algas hacen lo que hacen antes de empezar a probar el proceso con residuos nucleares. “Me gustaría ver estudios de campo utilizando residuos reales tan pronto como sea posible.”