Gruppe "Tiefe Biosphäre"

Die sichere Lagerung von radioaktiven Abfällen in geologischen Tiefenlagern ist eine große Herausforderung für unsere Gesellschaft. Ein umfassendes Verständnis der Migration von Radionukliden innerhalb des jeweiligen Wirtsgesteins und des Transportverhaltens nach einer möglichen Freisetzung aus dem Endlager sollte dringend erforderlich sein. Schädliche Auswirkungen der radioaktiven Abfälle auf Menschen 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 und ihre metabolische Aktivität sind von Interesse, weil mikrobielle Prozesse die physikalischen und geochemischen Bedingungen (z. B. pH-Wert, Eh, Freisetzung von Gasen) vor Ort beeinflussen können. Der Einfluss der Mikroorganismen umfasst auch die Korrosion der Behältermaterialien und das Migrationsverhalten der Radionuklide. Diese Prozesse hängen von der Art des Mikroorganismus, dem Radionuklid und den geochemischen Gegebenheiten ab.

Ziel dieser Gruppe ist es, die mikrobielle Diversität und ihre Aktivität in den potentiellen Wirtsgesteinen (Tongestein, Salzgestein, kristallines Gestein) und Verfüllmaterialien (z. B. Bentonit) für die nukleare Entsorgung zu untersuchen.

Forschungsthemen

• Untersuchung der mikrobiellen Diversität in potentiellen Wirtsgesteinen und geotechnischen Barrierenmaterialien mit Relevanz für ein Endlager in Deutschland durch kulturunabhängige (z. B. total DNA-Extraktion, 16S rRNA-Genanalyse) sowie kulturabhängige (Anreicherung und Isolierung von Mikroorganismen) Methoden
• Mikro- und Mesokosmos-Experimente zur Untersuchung der mikrobiellen Aktivität im Barrierenmaterial in Abhängigkeit von verschiedenen endlagerrelevanten Bedingungen und deren Auswirkung auf die Korrosion von Behältermaterialien
• Charakterisierung der Wechselwirkungsmechanismen von aus den verschiedenen Wirtsgesteinen und Barrierenmaterialien isolierten Mikroorganismen mit Radionukliden auf molekularer Ebene durch Anwendung einer Kombination verschiedener spektroskopischen und mikroskopischen Techniken
• Einsatz von Meta-Omik-Techniken zur Untersuchung metabolischer Netzwerke und des Einflusses der Biosphäre auf das Migrationsverhalten von Radionukliden

Projekte

• EURAD2-WP9 InCoManD: Innovative and new Container/canister materials under disposal field conditions: Manufacturing feasibility and improved Durability, Förderkennzeichen 101166718, 01.10.2024 - 30.09.2026

Themen für Praktika und Abschlussarbeiten

• Physiologische Charakterisierung mikrobieller Isolate
• Wechselwirkung von Endlager-relevanten Mikroorganismen mit Radionukliden
• Mikrobiell-beeinflusste Korrosion von Behältermaterialien in einer Bentonitumgebung
  
  

Team

Leitung
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Dr. Andrea Cherkouk	801/P356	2989	a.cherkoukhzdr.de
Mitarbeiter
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Katrin Lehmann	801/P306	2860	k.lehmannhzdr.de
Weitere Mitarbeiter
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Dr. Stephan Hilpmann	801/P318	2759	s.hilpmannhzdr.de