MICRONUC: MICRObial Activity in NUClear waste disposal

Die sichere Lagerung von radioaktiven Abfällen in geologischen Tiefenlagern ist eine große Herausforderung für unsere Gesellschaft. Ein umfassendes Verständnis der Migration von Aktiniden innerhalb des jeweiligen Wirtsgesteins und des Transportverhaltens nach einer möglichen Freisetzung aus dem Endlager sollte dringend erforderlich sein. Schädliche Auswirkungen der radioaktiven Abfälle auf Mensch und Umwelt müssen über einen sehr langen Zeitraum vermieden werden. Mikroorganismen, die im Wirtgestein und Verfüllmaterial vorhanden sind, können unter extremen Bedingungen über einen sehr langen Zeitraum überleben. Ihr Vorhandensein ist von Interesse, weil mikrobielle Prozesse die physikalischen und geochemischen Bedingungen (z.B. pH-Wert, Eh, Freisetzung von Gasen) vor Ort beeinflussen können. Durch ihre Aktivität können die Mikroorganismen auch andere Prozesse beeinflussen, z.B. die Korrosion des Behältermaterials und das Migrationsverhalten der Aktiniden, das durch die direkte oder indirekte Wechselwirkung der Mikroorganismen mit den Aktiniden verursacht wird. Diese Prozesse hängen von der Art der mikrobiellen Population, den Aktiniden und den geochemischen Gegebenheiten ab.

Mikroorganismen, welche in den Wirtsgesteinen vorkommen, können für längere Zeit unter extremsten Bedingungen leben und gegebenenfalls mit den Actiniden in Wechselwirkung treten. Die Wechselwirkungsprozesse sind abhängig von der Art der Population, des jeweiligen Actinids und den vorkommenden geochemischen Bedingungen.

Ziel dieser Gruppe ist es, die mikrobielle Diversität und ihre Aktivität in den potenziellen Wirtsgesteinen (Tongestein, Salzgestein, kristallines Gestein) und Barrierematerialien (z.B. Bentonit) für die nukleare Entsorgung zu untersuchen und ihre Rolle in Bezug auf die Korrosion von Behältermaterial und die Migration von Aktiniden in der Geo- und Biosphäre zu bewerten.

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Forschungsthemen:

• Untersuchung der mikrobiellen Diversität in potentiellen Wirtsgesteinen und Barrierematerialien mit Relevanz für ein Endlager in Deutschland durch kulturunabhängige (z.B. DNA/RNA-Extraktion, 16S rRNA-Genanalyse) sowie kulturabhängige (Anreicherung und Isolierung von Mikroorganismen) Methoden
• Mikro- und Mesokosmos-Experimente zur Untersuchung der mikrobiellen Aktivität im Barrierematerial in Abhängigkeit von verschiedenen endlagerrelevanten Bedingungen und deren Auswirkung auf die Korrosion des Behältermaterials
• Charakterisierung der Wechselwirkungsmechanismen von aus den verschiedenen Wirtsgesteinen und Barrierematerialien isolierten Mikroorganismen mit Aktiniden auf molekularer Ebene durch Anwendung einer Kombination verschiedener Spektroskopieverfahren (z.B. zeitaufgelöste laserinduzierte Fluoreszenzspektroskopie (TRLFS), Infrarotspektroskopie (IR) und Röntgenabsorptionsspektroskopie) und mikroskopischer Techniken wie Rasterelektronenmikroskopie (REM) in Kombination mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX).
• Einsatz von Meta-Omik-Techniken zur Untersuchung metabolischer Netzwerke und des Einflusses der Biosphäre auf das Migrationsverhalten von Radionukliden

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Team:

Name	Geb./Raum	+49 351 260	Email
Cherkouk Dr., Andrea	801/P356	2989	a.cherkoukhzdr.de
Hilpmann, Stephan	801/P306	2860	s.hilpmannhzdr.de
Kluge, Sindy	801/P219	3194	s.klugehzdr.de
Matschiavelli Dr., Nicole	801/P306	3241	n.matschiavellihzdr.de
Sushko, Vladyslav	801/P306	2860	v.sushkohzdr.de

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Ausgewählte Publikationen:

2019

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2018

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