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 Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR).
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.
TecRad-Team: von links nach rechts: Marcos Martínez-Moreno, Vijay K. Saini, Caroline Börner, Arkadz Bureika, Natalia Mayordomo und Irene Cardaio.
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.
Hypothetisches Technetium-verschmutztes Gebiet. Die Pfeile zeigen die Mobilität von Technetium und dessen Interaktion mit Mineralen oder Mikroorganismen (gelbe Kreise).
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 | |
|---|---|---|---|
| Caroline Börner | 801/P254 | 2251 | c.boerner |
| Arkadz Bureika | 801/P201 | 2434 | a.bureika |
| Irene Cardaio | 801/P254 | 2251 | i.cardaio |
| Dr. Marcos Felipe Martinez Moreno | 3154 | m.martinez-moreno | |
| Dr. Natalia Mayordomo Herranz | 801/P252 | 2076 | n.mayordomo-herranz |
| Vijay Kumar Saini | 801/P352 | 3328 | v.saini |
Alumni
| Name | Position am HZDR |
|---|---|
| Thomas Zimmermann | Promotionsstudent |
| Sonia García Gomez | Promotionsstudent |
| Caroline Börner | Masterstudent |
| Tom Pfandt | Masterstudent |
| Riya Rajayyan | Masterstudent |
| Yann Williot | Masterstudent |
Organisation von Veranstaltungen
Vom 24. bis 27. November findet die gemeinsame TecRad-RULET-Herbstschule über Technetium und andere Spaltprodukte statt.
Die Schule wird durch Projekte von TecRad und RULET finanziert.
Forschungspraktika
| 1. Vijay K. Saini plant, von August bis November 2025 an der University of Florida (Gainsville, USA) zu arbeiten. |
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| 2. Irene Cardaio arbeitete von Februar bis Mai 2025 an der University of Manchester (UK). |
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TecRad in den Medien
- Internationaler Tag des Mädchens und der Frau in der Wissenschaft
- TUD-Pressemitteilung: Neuer TUD-Nachwuchsforscher
- Helmholtz-Energie-Wissenschaftler des Monats
- HZDR-Pressemitteilung: Einweihung von TecRad
Ausgewählte Publikationen
2026
Assessing microbially influenced corrosion of titanium as novel canister material for geological disposal facilities
Mumford, A. D.; Martinez Moreno, M. F.; Morales-Hidalgo, M.; Povedano-Priego, C.; Generelo-Casajus, L.; Jroundi, F.; Anguilano, L.; Onwukwe, U.; Gardiner, P. H. E.; Merroun, M. L.; Ju-Nam, Y.; Ojeda, J. J.
-
Applied Surface Science 717(2026), 164779
Online First (2025) DOI: 10.1016/j.apsusc.2025.164779
2025
Assessing the combined effect of gamma radiation and sulfate-reducing bacteria on copper corrosion for deep nuclear waste storage
Morales-Hidalgo, M.; Povedano-Priego, C.; Martinez Moreno, M. F.; Mumford, A. D.; Černá, K.; Ju-Nam, Y.; Ojeda, J. J.; María Fernández, A.; Alonso, U.; Jroundi, F.; Merroun, M. L.
-
Corrosion Science 258(2025), 113443
DOI: 10.1016/j.corsci.2025.113443
Gamma radiation in highly compacted FEBEX bentonite: Key microbial and mineralogical behavior for safety assessment of nuclear repositories
Morales-Hidalgo, M.; Povedano-Priego, C.; Martinez Moreno, M. F.; Kateřina, Č.; Lísková, K.; Jakub, Ř. b.; Valdivieso, P.; Alonso, U.; María Fernández, A.; Jroundi, F.; Merroun, M. L.
-
Journal of Hazardous Materials 495(2025), 138915
DOI: 10.1016/j.jhazmat.2025.138915
Cited 2 times in Scopus
Technetium - The Unknown Center of the Periodic Table
Strub, E.; Badea, D.; Bruns, J.; Frontera, A.; Mayordomo, N.; Sakhonenkova, A.; Roca Jungfer, M.; Wickleder, M.; Yong, C.; Zegke, M.
-
European Journal of Inorganic Chemistry 28(2025)9, e202400780
DOI: 10.1002/ejic.202400780
Cited 7 times in Scopus
Experimental pathways of clay formation and kinetics of basalt alteration in poor drainage systems: Implications for weathering
Sriwastava, P.; Saini, V. K.; Mathew, G.; Shukla, A. D.
-
Geochimica et Cosmochimica Acta 396(2025), 13-27
DOI: 10.1016/j.gca.2025.01.042
Cited 3 times in Scopus
2023
Cadmium sorption on alumina nanoparticles, and mixtures of alumina and smectite: An experimental and modelling study
Mayordomo, N.; Missana, T.; Alonso, U.
Verknüpfte Publikationen
-
Data publication: Cadmium sorption on alumina nanoparticles, and mixtures of …
ROBIS: 37929 HZDR-primary research data are used by this (Id 37488) publication
-
Minerals 13(2023)12, 1534
DOI: 10.3390/min13121534
Cited 1 times in Scopus
Analysis of Cadmium Retention Mechanisms by a Smectite Clay in the Presence of Carbonates
Missana, T.; Alonso, U.; Mayordomo, N.; García-Gutiérrez, M.
Verknüpfte Publikationen
-
Data publication: Analysis of Cadmium Retention Mechanisms by a Smectite Clay …
ROBIS: 36480 HZDR-primary research data are used by this (Id 36478) publication
-
Toxics 11(2023)2, 130
DOI: 10.3390/toxics11020130
Cited 4 times in Scopus
Hybridised production of technetium-99m and technetium-101 with fluorine-18 on a low-energy biomedical cyclotron
Johnstone, E. V.; Mayordomo, N.; Mausolf, E. J.
-
EPJ Techniques and Instrumentation 10(2023)1, 1
DOI: 10.1140/epjti/s40485-023-00089-2
Cited 5 times in Scopus
2022
Discovery, nuclear properties, synthesis and applications of technetium-101
Johnstone, E. V.; Mayordomo, N.; Mausolf, E. J.
Verknüpfte Publikationen
-
Data publication: Discovery, nuclear properties, synthesis and applications of …
ROBIS: 35406 HZDR-primary research data are used by this (Id 35405) publication
-
Communications Chemistry 5(2022), 131
DOI: 10.1038/s42004-022-00746-9
Cited 2 times in Scopus
Abschlussarbeiten
Konferenzbeiträge
2025
Understanding Toward Technetium-99 Immobilization Mechanisms By Pyrite In Presence Of Metabolites
Saini, V. K.; Roßberg, A.; Kretzschmar, J.; Lehmann, F.; Müller, K.; Stumpf, T.; Mayordomo, N.
Beteiligte Forschungsanlagen
- Rossendorf Beamline an der ESRF DOI: 10.1107/S1600577520014265
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.1107/S1600577520014265 is cited by this (Id 42363) publication
-
Poster
Migration 2025, 21.-26.09.2025, New Orleans, USA
Insights into how pyrite immobilizes technetium-99 in metabolite-rich environments
Saini, V. K.; Roßberg, A.; Kretzschmar, J.; Müller, K.; Stumpf, T.; Mayordomo, N.
Beteiligte Forschungsanlagen
- Rossendorf Beamline an der ESRF DOI: 10.1107/S1600577520014265
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.1107/S1600577520014265 is cited by this (Id 42362) publication
-
Poster
Joint TecRad-RULET Autumn School on Technetium and other Fission Products, 24.-27.11.2025, Dresden, Germany
The necessity of developing methodologies to monitor fission products with exotic oxidation states
Mayordomo, N.; Kretzschmar, J.; Rodriguez, D. M.; Saini, V. K.; Börner, C.; Martinez Moreno, M. F.; Cardaio, I.; Bureika, A.; Eum, J.; Solé-Bonillo, C.; Salkenova, Z.; Cherkouk, A.; Müller, K.
-
Vortrag (Konferenzbeitrag)
Joint TecRad-RULET Autumn School on Technetium and Other Fission Products, 24.-27.11.2025, Dresden, Germany
The behavior of Tc(I) in the environment - Sorption studies of [Tc(CO)₃(H₂O)₃]BF₄ with different minerals
Börner, C.; Roca Jungfer, M.; Kretzschmar, J.; Prieur, D.; Müller, K.; Stumpf, T.; Mayordomo, N.
Beteiligte Forschungsanlagen
- Rossendorf Beamline an der ESRF DOI: 10.1107/S1600577520014265
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.1107/S1600577520014265 is cited by this (Id 42333) publication
-
Poster
Joint TecRad - RULET Autumn School on Technetium and other Fission Products, 27.-30.10.2025, Dresden, Deutschland
Sorption of [TcI(CO)₃(H₂O)₃]⁺ on redox active and inactive minerals
Börner, C.; Roca Jungfer, M.; Kretzschmar, J.; Müller, K.; Stumpf, T.; Mayordomo, N.
-
Vortrag (Konferenzbeitrag)
19th Conference on the Migration of Actinides and Fission Products in the Geosphere (Migration '25), 21.-27.09.2025, New Orleans, USA
Technetium biogeochemistry: Work done at Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf
-
Eingeladener Vortrag (Konferenzbeitrag)
Research exchange between Clemson University and Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, 28.03.2025, Clemson, United States of America -
Eingeladener Vortrag (Konferenzbeitrag)
Research exchange between University of Florida and Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, 03.04.2025, Gainsville, United States of America
Expanding the knowledge on redox elements: the case of technetium
Saini, V. K.; Börner, C.; Bureika, A.; Cardaio, I.; Martinez Moreno, M. F.; Kretzschmar, J.; Cherkouk, A.; Müller, K.; Mayordomo, N.
-
Eingeladener Vortrag (Konferenzbeitrag)
19th Conference on the Migration of Actinides and Fission Products in the Geosphere (Migration '25), 21.-26.09.2025, New Orleans, United States of America
Metabolic pathways of the bentonite isolate Desulfitobacterium sp. G1-2 for ⁹⁹Tc immobilization
Cardaio, I.; Kluge, S.; Prieur, D.; Roßberg, A.; Robinson, C.; Byrd, N.; Müller, K.; Lloyd, J.; Morris, K.; Stumpf, T.; Cherkouk, A.; Mayordomo, N.
Beteiligte Forschungsanlagen
- Rossendorf Beamline an der ESRF DOI: 10.1107/S1600577520014265
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.1107/S1600577520014265 is cited by this (Id 42003) publication
-
Poster
19th Conference on the Migration of Actinides and Fission Products in the Geosphere (Migration '25), 21.-27.09.2025, New Orleans, LA, United States of America (USA) -
Poster
Joint TecRad - RULET Autumn School on Technetium and other Fission Products, 24.-27.11.2025, Dresden, Deutschland
Direct reduction of the radioactive technetium-99 by Pseudodesulfovibrio aespoeensis
Martinez Moreno, M. F.; Cardaio, I.; Müller, K.; Cherkouk, A.; Mayordomo, N.
-
Vortrag (Konferenzbeitrag)
Goldschmidt 2025, 07.-11.07.2025, Prague, Czech Republic
DOI: 10.7185/gold2025.29003
Technetium biogeochemistry: The relevance of studying the redox chemistry from an environmental perspective
Bureika, A.; Saini, V. K.; Börner, C.; Cardaio, I.; Kretzschmar, J.; Cherkouk, A.; Müller, K.; Mayordomo, N.
-
Eingeladener Vortrag (Konferenzbeitrag)
ACS Spring Meeting 2025, 23.-27.03.2025, San Diego, United States of America
2024
Molecular to Macroscopic Insights: Technetium immobilization through iron(II) phosphate
Börner, C.; Roßberg, A.; Müller, K.; Schild, D.; Seewald, F.; Stumpf, T.; Mayordomo, N.
Beteiligte Forschungsanlagen
- Rossendorf Beamline an der ESRF DOI: 10.1107/S1600577520014265
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.1107/S1600577520014265 is cited by this (Id 39832) publication
-
Vortrag (Konferenzbeitrag)
Rising Stars Workshop, 25.-26.11.2024, Joint Research Center, Karlsruhe, Germany
The role of dissimilatory iron reduction by a Desulfitobacterium isolate on the immobilization of technetium-99
Cardaio, I.; Müller, K.; Cherkouk, A.; Stumpf, T.; Mayordomo, N.
Beteiligte Forschungsanlagen
- Rossendorf Beamline an der ESRF DOI: 10.1107/S1600577520014265
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.1107/S1600577520014265 is cited by this (Id 39476) publication
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Eingeladener Vortrag (Konferenzbeitrag)
(Online Präsentation)
1st webinar of the Alliance’s Young Researchers, 19.09.2024, Online webinar, Germany
Interaction of technetium with metabolites, microorganisms and at the mineral-water interface: radioecological considerations. A project poster
Cardaio, I.; Bureika, A.; Börner, C.; Saini, V. K.; Kretzschmar, J.; Cherkouk, A.; Müller, K.; Mayordomo, N.
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Poster
Jahrestagung der Fachgruppe Nuklearchemie 2024, 05.-07.11.2024, Karlsruhe, Germany
Wechselwirkungen von Technetium mit Mikroorganismen, Metaboliten und an der Mineral-Wasser-Grenzfläche – Radioökologische Betrachtungen
Börner, C.; Müller, K.; Mayordomo, N.
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Poster
Tage der Standortauswahl 2024, 18.-19.04.2024, Goslar, Deutschland
DOI: 10.21268/20240416-1
2023
Tc(VII) reductive immobilization by S(-II) pre-sorbed on alumina
Garcia-Gomez, S.; Börner, C.; Gimenez, J.; Casas, I.; Llorca, J.; de Pablo, J.; Müller, K.; Mayordomo, N.
-
Poster
18th International Conference on the Chemistry and Migration Behaviour of Actinides and Fission Products in the Geosphere (Migration), 25.-29.09.2023, Nantes, France
Immobilization of technetium by iron corrosion phases: Lessons learnt and future perspectives
Mayordomo, N.; Rodríguez, D. M.; Brendler, V.; Roßberg, A.; Scheinost, A.; Cardaio, I.; Bureika, A.; Börner, C.; Müller, K.
Beteiligte Forschungsanlagen
- Rossendorf Beamline an der ESRF DOI: 10.1107/S1600577520014265
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.1107/S1600577520014265 is cited by this (Id 37250) publication
-
Poster
safeND 2023: Forschungssymposium des BASE, 13.-15.09.2023, Berlin, Germany
DOI: 10.5445/IR/1000163227
Chloride green rust as scavenger of technetium: immobilization and spectroscopic studies
Mayordomo, N.; Roßberg, A.; Rodríguez, D. M.; Schild, D.; Scheinost, A.; Brendler, V.; Müller, K.
Beteiligte Forschungsanlagen
- Rossendorf Beamline an der ESRF DOI: 10.1107/S1600577520014265
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.1107/S1600577520014265 is cited by this (Id 37249) publication
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Poster
18th International Conference on the Chemistry and Migration Behaviour of Actinides and Fission Products in the Geosphere (Migration), 24.-29.09.2023, Nantes, France
DOI: 10.5445/IR/1000162913
Interaction of technetium with metabolites, microorganisms and at the mineral-water interface: radioecological consideration
Mayordomo, N.; Cardaio, I.; Bureika, A.; Börner, C.; Müller, K.
-
Poster
18th International Conference on the Chemistry and Migration Behaviour of Actinides and Fission Products in the Geosphere (Migration), 24.-29.09.2023, Nantes, France
2022
Tc(VII) reductive immobilization by Sn(II) pre-sorbed on alumina nanoparticles
Mayordomo, N.; Roßberg, A.; Prieur, D.; Scheinost, A.; Kvashnina, K.; Müller, K.
Beteiligte Forschungsanlagen
- Rossendorf Beamline an der ESRF DOI: 10.1107/S1600577520014265
Verknüpfte Publikationen
- DOI: 10.1107/S1600577520014265 is cited by this (Id 35404) publication
-
Vortrag (Konferenzbeitrag)
ATAS-AnXAS 2022 - Joint Workshop, 17.-21.10.2022, Grenoble, France
