Trasferimento di elettroni:i batteri Geobacter usano i loro pili per trasferire elettroni a ossidi di uranio insolubili, come il biossido di uranio (UO2). Questo processo crea un ambiente riducente attorno ai batteri, favorendo la riduzione dell'uranio in una forma più solubile.
Riduzione dell'uranio:poiché i batteri Geobacter trasferiscono elettroni agli ossidi di uranio, riducono l'uranio da uno stato di ossidazione più elevato (+6 in UO2) a uno stato di ossidazione inferiore (+4 in ossido di uranio (IV), UO2). Questo processo di riduzione rende l’uranio più solubile, facilitandone il successivo assorbimento da parte dei batteri.
Formazione di nanocristalli di uranio:in presenza di uranio ridotto, i batteri Geobacter facilitano ulteriormente la formazione di nanocristalli di uranio all'interno delle loro sostanze polimeriche extracellulari (EPS). Questi EPS sono composti da vari composti organici, tra cui proteine, polisaccaridi e lipidi, che agiscono come siti di legame per l'uranio.
Matrice EPS:l'EPS prodotto dai batteri Geobacter può legare l'uranio e formare una matrice densa, creando una struttura "spugnosa" che intrappola gli ioni di uranio. Questa matrice EPS funge da serbatoio per l’accumulo di uranio, consentendo ai batteri di sequestrare quantità significative di uranio dall’ambiente circostante.
Formazione di biofilm:i batteri Geobacter spesso formano biofilm, che sono comunità complesse di cellule che si attaccano alle superfici e producono EPS. Questi biofilm migliorano la capacità del Geobacter di interagire con i minerali contenenti uranio e migliorano il sequestro dell'uranio.
Impiegando questi meccanismi, i batteri Geobacter assorbono efficacemente l'uranio attraverso il trasferimento di elettroni, la riduzione dell'uranio, la formazione di nanocristalli di uranio, il legame dell'EPS e la formazione di biofilm. Questo processo di biorisanamento offre un approccio naturale ed ecologico per rimuovere l’uranio dagli ambienti contaminati.
