Blick aus dem Fenster der ISS
AFP – SCOTT KELLY
AFP – SCOTT KELLY
Rohstoffe

Bakterien als Bergarbeiter im Weltall

Um Metall aus Gestein zu gewinnen, werden heute auch Mikroorganismen verwendet. Auf diese Weise ließen sich bei zukünftigen Weltraummissionen auf der Erde knapp gewordene Rohstoffe beschaffen, wie Experimente auf der Internationalen Raumstation (ISS) nun zeigen.

Manche Elemente werden auf der Erde langsam knapp. Dazu zählen unter anderem die Metalle der Seltenen Erden, wie z.B. Scandium, Lanthan und Yttrium. Ihre Eigenschaften sind vor allem in der elektronischen Industrie gefragt, etwa für Mobiltelefone und Computerbildschirme. Bei der Gewinnung setzt man heute auch auf biologische Verfahren. Beim „Bioleaching“ oder „Biomining“ werden Metalle mit Hilfe von Mikroorganismen aus Gestein gelöst. Zuvor unlösliche Metalle werden durch die Bakterien wasserlöslich.

Mit diesem Verfahren könnte man den Abbau in Zukunft auch in Richtung Weltall verlagern, denn auch in Mond- und Marsgestein oder in Asteroiden finden sich die wertvollen und seltenen chemischen Elemente. Ob dies theoretisch möglich wäre, hat ein internationales Forscherteam im Rahmen des BioRock-Experiments auf der ISS überprüft. Denn Schwerelosigkeit oder andere atmosphärische Bedingungen als auf der Erde könnten sich auch auf das Wachstum und den Stoffwechsel von Bakterien auswirken und so auch die Wechselwirkungen mit metallischem Gestein verändern.

Geeignete Bakterien

Als Rohstoff wurde Basalt aus Island verwendet, der in seiner chemischen Zusammensetzung Gesteinsbrocken von Mond bzw. Mars ähnelt. Drei verschiedene Bakterienstämme kamen in dem Miniatur-Bioreaktor und bei Kontrollexperimenten auf der Erde zum Einsatz: Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis und Cupriavidus metallidurans. Unter unterschiedlichen Bedingungen wurde überprüft, wie gut es den Mikroben gelang, 14 Seltenerdmetalle aus dem Gestein zu lösen: bei Schwerelosigkeit, bei normaler Erdanziehung und bei Anziehungskräften wie auf dem Mars.

Bakterium phingomonas desiccabilis
Rosa Santomartino
Sphingomonas desiccabilis

Zumindest eine der drei getesteten Mikroben war bei der Gewinnung erfolgreich, auf der Erde genauso wie im All: S. desiccabilis. Besonders die in größeren Anteilen im Gestein vorhandenen Seltenerdmetalle wie Cerium und Neodym konnten effizient gelöst werden. Vermutlich funktioniere das deswegen so gut, weil das Bodenbakterium einen dichten Biofilm auf der Oberfläche und den Hohlräumen des Basaltgesteins bildet.

Die Ergebnisse zeigen laut den Studienautoren, dass Biomining prinzipiell bei unterschiedlichsten Bedingungen – also auch im Weltall oder auf anderen Planeten – möglich ist. Es komme aber auf die Wahl des geeigneten Bakteriums an.