Para ilmuwan sejak lama pusing dengan satu masalah: bagaimana menahan uranium beracun agar tidak terus “berjalan” bersama air tanah dan mencemari lingkungan. Di tengah kebuntuan teknologi kimia mahal dan rumit, sebuah studi baru dari tim Helmholtz‑Zentrum Dresden‑Rossendorf (HZDR), Wismut GmbH, dan Universitas Granada menawarkan jalan yang jauh lebih organik: memanfaatkan bakteri. Penelitian ini menunjukkan bahwa komunitas bakteri alami dalam air tambang uranium, bila diberi makanan berupa gliserol, mampu mengubah hampir seluruh uranium terlarut menjadi bentuk mineral yang stabil hanya dalam waktu 130 hari. Lebih menarik lagi, sebagian uranium itu ternyata berada dalam keadaan kimia yang selama ini dianggap langka dan hanya sementara, tetapi di sini justru terbukti bisa stabil dalam jangka panjang.[phys]
Dari air tambang penuh uranium ke sistem “bioreaktor” alami
Studi ini berfokus pada air dari tambang uranium tergenang di kawasan pegunungan bijih (Ore Mountains), yang dikelola Wismut di Jerman. Setelah penambangan berhenti, lorong-lorong tambang terisi air yang masih mengandung uranium terlarut dalam kadar yang melebihi batas aman. Dalam kondisi alami di kedalaman sekitar dua kilometer, lingkungan tambang itu miskin oksigen, sehingga sangat cocok untuk eksperimen yang meniru situasi nyata di bawah tanah.[phys]
Peneliti mengambil sampel air tambang ini, lalu menambahkannya dengan gliserol sebagai sumber karbon, sambil menjaga kondisi tanpa oksigen. Gliserol sendiri adalah molekul sederhana yang merupakan bagian dari lemak hewan dan tumbuhan, dan di alam antara lain dihasilkan ketika kayu diuraikan jamur. Bagi mikroba, gliserol adalah sumber energi yang mudah dimanfaatkan. Dalam lingkungan laboratorium yang dirancang menyerupai kondisi tambang, bakteri asli air tambang menerima gliserol ini dan mulai tumbuh aktif.[phys]
Setelah 130 hari, pengukuran menunjukkan bahwa hanya sekitar 5% uranium yang masih tersisa dalam bentuk terlarut, dari konsentrasi awal sekitar 1 mg/L turun menjadi sekitar 0,04 mg/L. Dengan kata lain, sekitar 95% uranium telah dikeluarkan dari fase air, entah dengan cara diendapkan sebagai mineral atau diikat ke biomassa bakteri.[phys]
Uranium menempel di dinding sel bakteri
Langkah berikutnya adalah menjawab pertanyaan penting: ke mana perginya uranium yang “hilang” dari air? Berdasarkan literatur sebelumnya, tim menduga bahwa uranium banyak terakumulasi di dinding sel bakteri. Dugaan itu dikonfirmasi melalui pengamatan mikroskop elektron: di permukaan sel bakteri terlihat agregat kecil sangat padat elektron—tanda keberadaan logam berat—yang analisis kimianya menunjukkan kandungan uranium, besi, dan sulfur. Partikel-partikel yang mengandung uranium ini berukuran hanya sekitar 2–3 nanometer dan menempel rapat di membran sel, membentuk semacam “kulit mineral” tipis.[phys]
Fakta bahwa uranium terikat kuat pada permukaan bakteri menunjukkan dua hal penting sekaligus: pertama, mikroba memang berperan aktif dalam proses pengikatan; kedua, uranium tidak lagi bebas bergerak di air, melainkan tersimpan dalam bentuk padat nanokristalin.[phys]
Valensi 5 yang jarang, tapi di sini justru stabil
Secara kimia, uranium biasanya kita temukan dalam dua tingkat oksidasi utama: U(IV) dan U(VI). U(VI) mudah larut dan sangat bermasalah karena dapat terbawa air jauh dari sumbernya, sedangkan U(IV) cenderung mengendap sebagai mineral seperti uraninit dan jauh lebih tidak bergerak.[id.wikipedia]
Yang membuat studi ini benar-benar mengejutkan adalah ditemukannya porsi besar uranium dalam bentuk U(V), tingkat oksidasi 5 yang selama ini dianggap sangat jarang dan hanya muncul sesaat sebagai keadaan perantara sebelum berubah menjadi U(IV) atau U(VI). Melalui teknik spektroskopi sinar-X beresolusi tinggi di fasilitas sinchrotron Eropa dan studi pendukung di Universitas Granada, peneliti menunjukkan bahwa U(V) tersebut tidak sekadar “lewat”, melainkan bertahan dalam biomassa setidaknya selama 130 hari eksperimen.[phys]
Lebih jauh lagi, U(V) itu terikat dalam mineral FeU(V)O₄, yaitu senyawa uranium yang juga mengandung besi dan oksigen. Mineral ini pertama kali dilaporkan pada 2020 dari tanah yang terkontaminasi amunisi uranium di Kroasia dan di sana terbukti tetap stabil lebih dari 25 tahun meski terpapar udara. Studi baru ini untuk pertama kalinya menunjukkan bahwa FeU(V)O₄ dapat terbentuk melalui peran bakteri dalam air tambang, bukan hanya lewat proses geokimia anorganik, dan bahwa kandungan FeU(V)O₄ dalam biomassa bahkan meningkat setelah dikeringkan dan diekspos ke oksigen selama beberapa minggu.[phys]
Implikasi besar untuk pembersihan air tercemar uranium
Bagi dunia remediasi lingkungan, temuan ini punya beberapa konsekuensi penting. Selama ini, strategi bioremediasi uranium fokus pada mendorong mikroba untuk mereduksi U(VI) menjadi U(IV), lalu mengandalkannya mengendap sebagai uraninit. Masalahnya, di lingkungan yang kembali teroksidasi, U(IV) masih berpotensi teroksidasi lagi menjadi U(VI) yang larut, sehingga risiko “bocor ulang” tetap ada.[pubs.acs]
Dengan munculnya FeU(V)O₄ sebagai fase uranium yang stabil baik dalam kondisi tanpa oksigen maupun di bawah paparan udara, kita mendapat kandidat baru untuk “mengunci” uranium dalam bentuk yang lebih tahan terhadap perubahan kondisi kimia. Jika proses pembentukan mineral ini bisa dikendalikan dan dioptimalkan, pendekatan bioremediasi bisa melampaui sekadar mengubah valensi, menjadi strategi rekayasa mikroba untuk memproduksi fase mineral tertentu yang diinginkan.[phys]
Namun, di sisi lain, masih banyak yang harus diuji sebelum metode ini bisa diterapkan luas. Studi ini dilakukan pada skala laboratorium dengan air dari satu lokasi tambang tertentu, dan lingkungan geokimia di tambang atau lahan terkontaminasi lain bisa berbeda pH, komposisi mineral, kadar sulfat, dan profil komunitas mikrobanya. Semua variabel itu berpotensi memengaruhi apakah FeU(V)O₄ akan terbentuk atau tidak, dan seberapa banyak.[phys]
Peran komunitas mikroba dan arah riset ke depan
Analisis komunitas mikroba menunjukkan bahwa penambahan gliserol mendorong dominasi bakteri fermentatif dan bakteri pereduksi sulfat. Bakteri fermentatif memecah gliserol menjadi senyawa seperti asam asetat, asam laktat, dan hidrogen, yang kemudian bisa dimanfaatkan bakteri lain sebagai donor elektron, termasuk bakteri pereduksi logam yang berperan dalam reduksi uranium. Dalam iklim redoks yang demikian, kondisi menjadi ideal untuk mereduksi U(VI) menjadi bentuk valensi lebih rendah dan mengendapkannya sebagai campuran uraninit dan FeU(V)O₄ di permukaan sel.[ccnta]
Rangkaian interaksi ini menggarisbawahi bahwa yang penting bukan hanya satu jenis bakteri tertentu, melainkan keseluruhan jejaring komunitas yang bekerja bersama. Di masa depan, riset akan difokuskan pada pemahaman lebih rinci tentang spesies bakteri mana yang paling berperan, tahapan reaksi apa yang membuat U(V) tidak cepat berubah menjadi bentuk lain, serta bagaimana pengaruh faktor lingkungan (pH, ion lain, mineral besi) terhadap dominasi fase FeU(V)O₄ versus uraninit.[sciencedirect]
Dengan pemahaman yang lebih tajam, mungkin saja kita dapat merancang “koktail mikroba dan nutrien” yang spesifik untuk tiap lokasi, sehingga uranium yang terlarut dapat diubah menjadi campuran mineral yang paling aman dan paling stabil.[areomagazine]
Bakteri sebagai sekutu dalam era limbah nuklir
Pada akhirnya, studi ini menambah satu bab penting dalam cerita tentang bagaimana mikroorganisme bisa menjadi sekutu kita menghadapi warisan limbah tambang dan aktivitas nuklir masa lalu. Alih-alih hanya bergantung pada teknologi fisik dan kimia yang mahal, kita mulai melihat bagaimana proses alami—yang sudah berlangsung jutaan tahun di kerak bumi—dapat diarahkan dan dipercepat untuk tujuan remediasi.[agriscigroup]
Bahwa bakteri dapat “memakan” uranium dan mengubahnya menjadi mineral stabil bukan berarti masalah kontaminasi selesai begitu saja. Namun, temuan ini membuka peluang pendekatan yang lebih berkelanjutan dan berbiaya lebih rendah, memanfaatkan kekuatan tersembunyi komunitas mikroba di bawah tanah. Dalam dunia di mana kebutuhan energi dan dampak lingkungan berjalan beriringan, menjadikan bakteri sebagai mitra teknologi bisa jadi salah satu langkah paling masuk akal yang bisa kita ambil.[phys]
Referensi
Newman-Portela, A. M. et al. 2026. “Pentavalent and tetravalent uranium formation via glycerol-stimulated bacteria in mine water.” Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-026-72560-z.
Helmholtz‑Zentrum Dresden‑Rossendorf / Wismut GmbH / University of Granada – siaran pers dan ringkasan populer tentang bakteri yang mengubah uranium terlarut menjadi FeU(V)O₄ stabil.[phys]
Artikel berita dan penjelasan populer mengenai temuan ini di berbagai media sains internasional.[ground]
