Con il Canada che si sta avvicinando allo spostamento di tutto il combustibile nucleare esaurito in un'unica struttura e all'incapsulamento di ogni contenitore di carburante in argilla bentonitica, i ricercatori stanno studiando se quell'argilla potrebbe supportare la vita microbica, che potrebbe consumare i contenitori di metallo.

"Ho scoperto che la vita microbica ci sorprende sempre", afferma Myrna Simpson, una delle ricercatrici e professoressa nel dipartimento di scienze fisiche e ambientali dell'Università di Toronto Scarborough. "I microbi cresceranno nei posti più strani."

L'impianto di stoccaggio proposto, chiamato deposito geologico profondo (DGR), si troverebbe da 500 a 800 metri sottoterra in uno dei due siti dell'Ontario. Ogni stanza che immagazzina le scorie nucleari sarà imballata e sigillata con argilla bentonitica, un materiale rigonfiante che aiuta a dissipare il calore e riduce il movimento dell'acqua se imballato saldamente.

Ma l'argilla viene estratta da un deposito naturale nel Wyoming e inevitabilmente arriverà incastonata con minuscoli frammenti di materia organica. I microbi saranno anche nell'argilla e nella roccia che circondano la struttura e nelle acque sotterranee che potrebbero attraversarla. Parte di quella vita microbica può produrre solfuro, un composto chimico che potrebbe portare alla corrosione dei contenitori di metallo che contengono il carburante usato.

Per verificare se i microbi possono crescere, il gruppo che ha creato la DGR canadese, la Nuclear Waste Management Organization (NWMO), ha riunito Simpson e i professori Josh Neufeld e Greg Slater rispettivamente dell'Università di Waterloo e della McMaster University.

"Il mio laboratorio ha la capacità di studiare la chimica della materia organica, ma cosa significa in termini di microbiologia?" dice Simpson. "Unendo le forze con i professori Neufeld e Slater, possiamo mettere insieme i risultati in modo olistico."

Il team studierà campioni di acque sotterranee e rocce circostanti nei due siti proposti per la DGR, vicino a Ignace nell'Ontario settentrionale e nell'area di South Bruce nell'Ontario sudoccidentale. I loro risultati si aggiungeranno a un set di dati che aiuterà la NWMO a decidere un luogo, insieme ad altri aspetti del progetto.

"Se troviamo condizioni che promuovono la crescita microbica, queste informazioni possono essere prese in considerazione nella progettazione del DGR per ridurre al minimo i potenziali rischi", afferma Simpson.

Ricercatori per replicare le condizioni in profondità nel sottosuolo

Il Canada ha circa 3 milioni di pacchi di combustibile nucleare usato, che contengono l'uranio solido che alimenta i reattori nucleari. Sono immagazzinati in container fuori terra in sette strutture in tutto il paese, con 90.000 aggiunti ogni anno. I contenitori durano solo dai 50 ai 100 anni circa, ma il combustibile nucleare usato deve essere immagazzinato per un milione di anni prima che i suoi livelli di radiazione tornino a quelli del minerale di uranio presente in natura. Per il Canada, e per quasi tutti i paesi che producono energia nucleare commercialmente, la soluzione è una DGR.

Un DGR è una rete di tunnel che collegano le stanze del combustibile nucleare usato. Il Canada prevede di collocare ogni fascio di carburante in un contenitore metallico specializzato, che sarà poi racchiuso in una scatola di argilla bentonitica altamente compattata. Le scatole saranno impilate una larga e due alte, quindi tutti gli spazi vuoti nella stanza saranno riempiti di argilla e sigillati con un muro di essa.

"I microbi guideranno la chimica", dice Simpson. "Se la chimica cambia, allora hai uno scenario completamente diverso in termini di stabilità. Questo è qualcosa che testeremo in collaborazione."

Il team di ricerca è guidato da Neufeld, che studierà i modi in cui l'argilla bentonitica può supportare la vita microbica. Slater completerà la sua ricerca con approfondimenti sui microbi che potrebbero diventare attivi. Nel frattempo, Simpson studierà come la materia organica trovata nell'argilla e nel DGR può reagire alla vita microbica.

Sebbene la loro ricerca non possa simulare completamente l'essere a 500 metri sottoterra, Simpson afferma che la maggior parte delle condizioni del DGR può essere replicata in laboratorio o studiata in ambienti geologici equivalenti. Il team può simulare il modo in cui l'argilla è compattata, la densità, la temperatura, il contenuto salino delle acque sotterranee e altre condizioni della struttura.

"Lavorare con i professori Neufeld e Slater produrrà conoscenze nuove e integrate su come i microbi possono crescere e cooperare sottoterra e quali condizioni impediscono le loro attività", afferma Simpson. "Questa partnership ha molti vantaggi e sono entusiasta di far parte di questa squadra". + Esplora ulteriormente

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