Uranio, l'elemento radioattivo che alimenta le centrali nucleari e si trova naturalmente nella crosta terrestre, è tipicamente estratto da grandi depositi di arenaria in profondità nel sottosuolo. L'uranio in questi giacimenti, che si chiamano roll front, è stato a lungo pensato per formarsi nel corso di milioni di anni attraverso reazioni chimiche di zolfo e altri composti non biologici.

Questa geologia ampiamente accettata da manuale è stata messa in discussione dai biogeochimici della Colorado State University in un nuovo studio pubblicato il 1 giugno in Comunicazioni sulla natura . Tommaso Borchia, docente di scienze del suolo e delle colture con incarichi congiunti in chimica e ingegneria civile e ambientale, e Amrita Bhattacharyya, un ex ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Borch, offrire prove per una nuova storia di origine per l'uranio intrappolato nel sottosuolo nei fronti di rotolamento. Bhattacharyya è il primo autore dell'articolo, ed è ora ricercatore presso il Lawrence Berkeley National Laboratory.

"Sai che potresti avere una grande storia quando scopri qualcosa che porterà le persone a dover riscrivere libri di testo, " Borch ha detto. "I nostri risultati possono introdurre un cambiamento di paradigma nel modo in cui pensiamo alla genesi del minerale e all'estrazione mineraria - dalle implicazioni per la salute umana, alle pratiche di restauro, al modo in cui le compagnie minerarie calcolano quanto possono guadagnare da un determinato sito."

La saggezza popolare ci ha detto che l'uranio all'interno dei giacimenti minerari si trova principalmente sotto forma di uraninite, un minerale cristallino. Negli ultimi anni, gli scienziati avevano scoperto nuove prove che i batteri - microrganismi viventi - potrebbero generare un diverso tipo di uranio ridotto che è non cristallino e ha proprietà fisiche e chimiche molto diverse. Borchia, lavorando su un esperimento non correlato che studia la composizione dell'uranio in siti estratti e non minati nel Wyoming, ipotizzato che questo biogeno (di origine biologica), l'uranio non cristallino potrebbe trovarsi naturalmente all'interno dei giacimenti minerari.

Per scoprirlo, La squadra di Borch ha analizzato campioni dal fronte del Wyoming, utilizzando nuove tecniche tra cui la spettroscopia basata sulla radiazione di sincrotrone e il fingerprinting degli isotopi. Hanno scoperto che fino all'89 percento dell'uranio dei loro campioni di 650 piedi di profondità non era affatto uraninite cristallina, ma piuttosto, un uranio non cristallino che era legato a materia organica o carbonato inorganico. Si stima che la maggior parte dell'uranio trovato in quel sito non estratto abbia 3 milioni di anni, e formato tramite riduzione da microrganismi - microbi che respirano non su ossigeno, ma sull'uranio.

Per verificarne i risultati, il team ha collaborato con esperti dell'U.S. Geological Survey, Istituto di Mineralogia dell'Università Leibniz in Germania, e il Politecnico federale di Losanna, tutti divenuti co-autori di carta.

L'abbondanza di questo uranio biogenico non cristallino ha implicazioni per il risanamento ambientale dei siti minerari, e per le pratiche minerarie in genere. Ad esempio, l'uranio biogeno non cristallino ha molte più probabilità di ossidarsi in una forma solubile in acqua rispetto alle sue controparti cristalline. Ciò potrebbe influire sulla mobilità ambientale del composto e sulla sua probabilità di contaminare una falda acquifera di acqua potabile, ha detto Borch.

Borch afferma che la maggior parte degli stati richiede che le miniere esaurite vengano ripristinate alle condizioni precedenti all'estrazione. "Per tornare alle condizioni di pre-estrazione, faremmo meglio a capire quelle condizioni prima dell'estrazione, " Borch ha detto. "La linea di base potrebbe non essere quella che pensavamo fosse".

Sebbene ora ci siano forti prove per le origini microbiche dell'uranio roll-front, quello che è meno chiaro è se i microbi che producono l'uranio oggi sono gli stessi che lo hanno formato nella crosta terrestre 3 milioni di anni fa. "Ma sappiamo attraverso il fingerprinting isotopico che l'uranio si è formato tramite riduzione microbica, " disse Borchia.

I coautori di Borch includono Rizlan Bernier-Latmani, uno scienziato in Svizzera che ha sviluppato le tecniche di fingerprinting isotopico per differenziare l'uranio formato tramite mezzi microbici o chimici.

Borch e colleghi sperano di esplorare le origini dei depositi di uranio roll-front in altri siti, al fine di valutare il significato globale dei loro risultati.