¿Cómo bacterias de una mina soviética inmovilizan el 96% del uranio?

A unos 2.000 metros de profundidad, en las aguas de una gigantesca explotación de uranio del este de Alemania cerrada tras la Guerra Fría, una comunidad de microorganismos ha mostrado una capacidad llamativa: puede transformar buena parte del uranio disuelto y convertirlo en formas mucho menos móviles. En las pruebas de laboratorio, la concentración de uranio hexavalente llegó a caer alrededor de un 96% en 130 días.

No es exactamente una bacteria que «se coma» el uranio, por mucho que esa imagen resulte irresistible. Los microorganismos reciben glicerol como fuente de carbono y electrones y desencadenan una serie de reacciones de reducción que terminan atrapando el uranio en compuestos sólidos y relativamente estables. Ahí está la verdadera noticia: científicos de la Universidad de Granada y del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), junto con Wismut GmbH, han demostrado un mecanismo que podría acabar siendo útil para tratar aguas contaminadas por actividades mineras. De momento, eso sí, hablamos de experimentos controlados y no de una depuradora bacteriana lista para funcionar mañana por la mañana.

La mina de la Guerra Fría que sigue necesitando tratamiento

El escenario tiene algo de arqueología industrial. Schlema-Alberoda, en Sajonia, dentro de los Montes Metálicos alemanes, formó parte de uno de los grandes complejos europeos dedicados a la extracción de uranio durante el periodo soviético. Fue una de las mayores explotaciones de este mineral del mundo hasta su cierre en 1990. Después llegó la inundación progresiva de las galerías y, con ella, un problema menos vistoso que las viejas instalaciones pero mucho más persistente: agua cargada de contaminantes procedentes de las rocas y residuos mineros.

Tres décadas después, el legado no ha desaparecido bajo tierra. El agua de la mina continúa necesitando tratamiento y contiene aproximadamente 1 miligramo de uranio por litro antes de ser depurada, una concentración todavía superior a los límites de vertido aplicables en Sajonia recogidos por los investigadores. El tratamiento convencional funciona, pero requiere reactivos, instalaciones en funcionamiento permanente y genera lodos secundarios. Dicho de otro modo: cerrar una mina es relativamente sencillo; cerrar su química puede llevar generaciones.

Fue precisamente en ese ecosistema extremo donde los investigadores se fijaron en los microorganismos autóctonos. Las muestras utilizadas procedían de la entrada de la planta de tratamiento de Schlema-Alberoda y contenían ya la comunidad microbiana natural de esas aguas. No se diseñó una bacteria en un laboratorio ni se liberó un organismo modificado en la mina. Se estudió a los habitantes microscópicos que ya estaban allí.

Qué hacen realmente las bacterias con el uranio

Para comprender el proceso hay que olvidar por un momento la imagen de un microbio mordisqueando metal. El uranio presente en aguas oxidantes suele encontrarse como uranio hexavalente, U(VI), una forma relativamente soluble y, por ello, capaz de desplazarse con el agua. Cuando cambia su estado químico puede transformarse en especies menos solubles, precipitar y quedar inmovilizado.

Los investigadores recrearon condiciones semejantes a las del subsuelo en microcosmos de laboratorio y añadieron 10 milimoles de glicerol. Las muestras permanecieron en oscuridad, sin oxígeno y a unos 28 grados durante 130 días. El glicerol actuó como combustible metabólico para determinados microorganismos y creó condiciones fuertemente reductoras.

La respuesta fue lenta al principio. Durante los primeros 20 días, la cantidad de uranio disuelto apenas descendió entre un 5% y un 20%. Después el proceso aceleró. Al término del experimento, el U(VI) había pasado de aproximadamente 1 miligramo por litro a 0,04 miligramos por litro, una reducción de hasta el 96%. También disminuyeron notablemente las concentraciones de hierro, sulfato y arsénico presentes en el sistema.

Visualmente, el cambio tenía poco de espectacular película de ciencia ficción y bastante de química de laboratorio: el líquido inicial terminó acompañado por un precipitado negro en el fondo de los recipientes. Ahí estaba buena parte de la historia. El uranio no había desaparecido por arte de magia; había cambiado de forma y quedado incorporado a productos sólidos.

El extraño uranio pentavalente que cambia la historia

Durante décadas, buena parte de los modelos de biorremediación del uranio se han apoyado en una transición relativamente sencilla: convertir el U(VI), soluble, en U(IV), menos móvil y capaz de precipitar como uraninita. El nuevo trabajo añade una pieza bastante más incómoda —y precisamente por eso interesante— a ese esquema.

Los análisis mediante espectroscopia de rayos X y microscopía electrónica revelaron la presencia de uranio pentavalente, U(V). Ese estado de oxidación suele considerarse un intermediario difícil de mantener. Aquí, sin embargo, apareció estabilizado en distintas estructuras, entre ellas complejos de carbonato y nanopartículas de FeU(V)O₄, un compuesto formado por uranio, hierro y oxígeno.

Y ahí llega una de las observaciones más sugerentes. El U(V) permaneció detectable durante los 130 días en condiciones sin oxígeno y siguió presente después de que algunas muestras fueran expuestas al aire durante cuatro semanas. El compuesto FeU(V)O₄ ya había sido observado anteriormente en materiales contaminados y se sabía que podía mostrar una estabilidad prolongada; lo novedoso ahora es demostrar la intervención de comunidades bacterianas en su formación bajo condiciones representativas del agua de una mina.

No hay una única «bacteria del uranio»

Conviene hacer otra corrección al titular fácil. Los investigadores no han descubierto una especie milagrosa que pueda cultivarse en un tanque y lanzarse después sobre cualquier contaminación radiactiva. El estudio describe una comunidad microbiana compleja, donde diferentes grupos parecen desempeñar funciones complementarias.

El análisis genético detectó un enriquecimiento de microorganismos fermentadores, entre ellos miembros de Propionibacteriaceae y Propionivibrio, y de bacterias reductoras de sulfato como Desulfobulbus y Desulfovibrio. Algunas pueden aprovechar directamente el glicerol; otras generan productos que sirven a su vez de alimento o donadores de electrones para otros microorganismos. Es una pequeña economía subterránea, con sus intercambios químicos y sin banco central.

Los propios autores advierten de que el mecanismo exacto todavía no está completamente resuelto. La reducción microbiana parece combinarse con procesos químicos no biológicos relacionados con el hierro, el sulfuro, las superficies minerales y la propia biomasa. El uranio termina asociado a nanopartículas y superficies bacterianas, pero no existe una única reacción capaz de explicar todo lo observado.

El glicerol tiene más importancia de la que parece

El ingrediente aparentemente vulgar del experimento también cuenta. El glicerol está presente en grasas animales y vegetales y se genera en grandes cantidades como subproducto de la producción de biodiésel. Para ciertas comunidades microbianas puede actuar como donador de electrones y estimular procesos de reducción química.

En trabajos anteriores se habían ensayado diferentes sustancias capaces de activar microorganismos reductores de uranio. En las condiciones estudiadas por este equipo, el glicerol mostró un comportamiento especialmente interesante frente a otros donadores probados. Su disponibilidad y bajo valor económico como subproducto industrial hacen que resulte atractivo para futuras investigaciones sobre biorremediación, aunque trasladar un experimento de dos litros a kilómetros de galerías inundadas es, obviamente, otra liga.

Por qué inmovilizar uranio importa más que hacerlo desaparecer

Ninguna bacteria hace desaparecer un elemento químico. El átomo de uranio sigue ahí. La ventaja potencial consiste en modificar su estado químico para que resulte menos soluble y menos móvil, reduciendo así la facilidad con la que puede desplazarse por las aguas subterráneas. Esa diferencia es crucial en un terreno contaminado.

La técnica entra dentro de lo que se conoce como biorremediación: aprovechar microorganismos o sus procesos metabólicos para reducir la movilidad, concentración o peligrosidad ambiental de contaminantes. En el caso del uranio hay un problema añadido. Algunas formas reducidas, como ciertas nanopartículas de uraninita, pueden volver a oxidarse cuando cambian las condiciones ambientales y recuperar movilidad.

Por eso resulta especialmente interesante la persistencia observada del U(V). Tras la exposición al oxígeno, los investigadores comprobaron que una parte del U(IV) volvía a oxidarse, mientras el uranio pentavalente continuaba representando una fracción importante del uranio presente en los sólidos analizados. Esto abre la posibilidad de que actúe como una especie de estado intermedio estabilizador frente a cambios ambientales. No significa que el problema esté solucionado; significa que el modelo químico es más rico de lo que se pensaba.

Del laboratorio a una mina real todavía queda distancia

El porcentaje del 96% merece atención, pero también contexto. Se obtuvo en microcosmos controlados, con una concentración inicial determinada de uranio, temperatura estable, ausencia de oxígeno y una aportación deliberada de glicerol. Una mina real presenta corrientes de agua, variaciones minerales, cambios de pH, oxígeno, nitratos y muchos otros factores que pueden alterar la estabilidad de los compuestos formados.

El propio estudio subraya que sus resultados proceden de un escenario geoquímico concreto. Los investigadores consideran que los mecanismos pueden ser relevantes para otros entornos contaminados, pero será necesario comprobar cómo influyen el hierro disponible, los carbonatos, el pH, otros aceptores de electrones y las sustancias orgánicas presentes en cada emplazamiento.

Tampoco hay que confundir inmovilización con potabilización directa. El uranio es un metal pesado radiactivo y su presencia en el agua plantea problemas químicos y radiológicos. El valor orientativo citado en el estudio para agua potable es de 0,03 miligramos por litro; incluso después de una reducción muy elevada, cualquier aplicación práctica tendría que garantizar concentraciones y condiciones compatibles con la normativa correspondiente.

El interés tecnológico está más bien en otro lugar: utilizar procesos biológicos dentro de minas inundadas o sistemas de tratamiento para reducir la cantidad de uranio móvil antes de que el agua llegue a las instalaciones convencionales, disminuyendo quizá costes, reactivos o residuos secundarios. Esa posibilidad todavía necesita investigación y pruebas a mayor escala.

Una vieja herencia nuclear convertida en laboratorio natural

La investigación, publicada el 4 de mayo de 2026 en Nature Communications, reúne a especialistas del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, la Universidad de Granada y otras instituciones. Las muestras proceden de la mina gestionada por Wismut GmbH y algunos de los análisis de alta resolución se realizaron también en instalaciones científicas europeas, incluido el sincrotrón ESRF de Grenoble.

Hay cierta ironía histórica en todo ello. Una infraestructura creada para extraer uranio destinado a la industria nuclear soviética se ha transformado, décadas después, en un laboratorio para descubrir cómo la propia vida microscópica puede ayudar a contener parte de aquella contaminación. No borra el legado de la minería ni convierte el uranio en algo inocuo. Pero cambia una pieza importante del tablero.

Bajo dos kilómetros de roca, donde prácticamente no llega oxígeno y el agua arrastra metales desde hace décadas, las bacterias han aprendido a convivir con una química hostil. Los científicos intentan entender hasta qué punto esa adaptación puede utilizarse deliberadamente. El 96% obtenido en laboratorio no es todavía una solución industrial. Sí es una señal bastante sólida de que, en la batalla contra determinadas contaminaciones, algunos aliados llevan millones de años trabajando sin que nadie les hubiera puesto nombre en el presupuesto.