NukSiFutur Nachwuchsforschungsgruppe TecRad: Wechselwirkungen von Technetium mit Mikroorganismen, Metaboliten und an der Mineral-Wasser-Grenzfläche - Radioökologische Betrachtungen

Projekt: NukSiFutur Nachwuchsforschungsgruppe TecRad: Wechselwirkungen von Technetium mit Mikroorganismen, Metaboliten und an der Mineral-Wasser-Grenzfläche - Radioökologische Betrachtungen.

Zuwenungsgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).

Laufzeit: vom 1.7.2022 bis 30.06.2027

Förderkennzeichen: Ref 02NUK072

Projektträger: Projektträger Karlsruhe (PTKA).

Dr. Natalia Mayordomo Herranz arbeitet in der Abteilung Grenzflächenprozesse und ist seit Juli 2022 die Leiterin der NukSiFutur-Nachwuchsgruppe TecRad. Zusätzlich zu den vom BMBF geförderten Teammitgliedern kam im Oktober 2024 Dr. Marcos Martínez Moreno zu TecRad, dessen Stelle von der Ramón Areces Fundation finanziert wird. 

Unsere Motivation

Technetium ist ein Element, dessen sämtliche Isotope radioaktiv sind, wobei Technetium-99 (⁹⁹Tc) am häufigsten vorkommt. ⁹⁹Tc ist eines der wichtigsten Spaltprodukte von Uran-235 und Plutonium-239 und trägt aufgrund seiner langen Halbwertszeit (ca. 0,2 Millionen Jahre) erheblich zur Radioaktivität von abgebrannten Brennelementen bei. Daher muss Tc bei der langfristigen Sicherheitsbewertung des Endlagers für nukleare Abfälle berücksichtigt werden. Darüber hinaus ist ⁹⁹Tc das Tochterisotop von metastabilem ^99mTc, dem weltweit am häufigsten verwendeten Radioisotop für die Krebsdiagnose in Krankenhäusern. In diesem Zusammenhang wird ⁹⁹Tc täglich in das Abwasser eingeleitet, wenn auch in geringen Konzentrationen.

Der Transport von Tc in der Umwelt hängt von den chemischen Bedingungen ab (z. B. pH-Wert, Vorhandensein von Ionen und Redoxpotential) und kann drastisch abnehmen, wenn Tc durch reaktive Oberflächen wie Minerale oder Mikroorganismen immobilisiert wird. Daher ist es wichtig, die Immobilisierungsmechanismen von Tc zu untersuchen, um Technologien zu entwickeln, die den Menschen und die Biosphäre vor der Radio- und Chemotoxizität von Tc schützen.

Unser Ansatz

Um ein fundiertes Verständnis des biogeochemischen Verhaltens von Tc zu erlangen, folgen wir einem multidisziplinären Ansatz, der sowohl physikalische als auch radio-, geo- und biochemische Methoden kombiniert. Insbesondere konzentrieren wir uns auf verschiedene fortschrittliche mikroskopische, elektrochemische und spektroskopische Techniken, um thermodynamische Daten von Tc in Wasser oder an den Wasser-Biogeochemie-Grenzflächen auf molekularer Ebene zu bestimmen. Darüber hinaus wollen wir eine neue Methodik für spektro- und elektrochemische Experimente entwickeln, die sich auch auf andere redoxaktive Schadstoffe wie Uran, Plutonium, Selen, Arsen oder Chrom anwenden lässt.

Unsere Ziele

Unser Ziel ist es, das Verhalten von Tc unter komplexen Bedingungen zu untersuchen, die Umweltszenarien ähneln könnten. Daher erforschen wir, wie Tc mit Mikroorganismen, Metaboliten und Mineralien interagiert, die möglicherweise in eindem Endlager für radioaktive Stoffe vorhanden sind. Zunächst wird die Tc-Komplexierung in binären Systemen untersucht. Folglich dienen diese Daten als Modelle für die Untersuchung komplexer ternärer oder quaternärer Systeme.

Wir werden die gewonnenen thermodynamischen Daten für die Entwicklung und Parametrisierung biogeochemischer Modelle nutzen. Dies war bisher für redoxaktive Systeme wie Plutonium, Arsen oder Selen kaum möglich.

Team

Name	Geb./Raum	+49 351 260	Email
Caroline Börner	801/P254	2251	c.boernerhzdr.de
Arkadz Bureika	801/P201	2434	a.bureikahzdr.de
Irene Cardaio	801/P254	2251	i.cardaiohzdr.de
Dr. Marcos Felipe Martinez Moreno	801/P352	3154	m.martinez-morenohzdr.de
Dr. Natalia Mayordomo Herranz	801/P252	2076	n.mayordomo-herranzhzdr.de
Vijay Kumar Saini	801/P352	3328	v.sainihzdr.de

Ausgewählte Publikationen

2025

2023

2022

Abschlussarbeiten