Prix Schläfli 2018 Geowissenschaften: Alexandre Bagnoud

Unweit von St. Ursanne, dem mittelalterlichen Idyll am Doubs, gibt es noch eine weitere Sehenswürdigkeit ganz anderer Art: Das Mont-Terri Felslabor der swisstopo. Der Mikrobiologe Alexandre Bagnoud ist oft dort zu Besuch gewesen zwischen 2012 und 2016 – nicht als interessierter Bürger, der neugierig ist, wie man radioaktive Abfälle am besten lagern sollte, sondern als aktiver Forscher.

Alexandre Bagnoud
Bild: Alexandre Bagnoud

«Ja, ich habe sehr viel Zeit da im Stollen verbracht», erinnert sich Bagnoud. Es habe sich zuweilen ein wenig angefühlt wie Babysitting, sein Experiment brauchte viel Aufmerksamkeit. Aber er habe die eigenartige Atmosphäre tief im Jura-Gestein durchaus geschätzt, die Absenz von Tag- und Nachtzeiten, die immer gleiche Temperatur, sei es Sommer oder Winter. «Man verliert da drin so ziemlich das Zeitgefühl.»

Was aber verbindet einen Bakterienexperten mit der Frage der Endlagerung radioaktiver Abfälle? Da man beim Abbau der Radioaktivität verbrauchter Brennstäbe eher in geologischen Zeiträumen denkt, fokussiert die Forschung zu Atommüll auch auf entsprechend langsame Prozesse: sie untersucht vornehmlich die physikalischen Eigenschaften passender Gesteinsschichten, sowie die geodynamischen Prozesse, welche die Dichtheit eines geologischen Tiefenlagers gefährden könnten. Doch auch biologische Prozesse spielen eine entscheidende Rolle – denn Mikroorganismen kommen so gut wie überall vor, auch bis Tausende Meter unter der Erdoberfläche.

Er habe sich schon immer für die Vielfalt dieser simplen Lebensformen interessiert, die unter dem Mikroskop so gleichförmig aussehen. «Wenn man aber den Stoffwechsel anschaut, dann haben diese Organismen ein viel grösseres Spektrum an Möglichkeiten als Tiere oder Pflanzen.» Es war Bagnoud zu Beginn seiner Forscherlaufbahn rasch klar, dass er ökologische Systeme auf die Rolle dieser kleinsten – aber alles andere als unwesentlichen – Teilnehmer hin untersuchen möchte.

In seiner Doktorarbeit hat Bagnoud tatsächlich eine Mikrobengemeinschaft aus sieben Bakterienarten entdeckt, die erstaunliche Eigenschaften hat. Diese Bakterien stellen keine Gefahr für ein geologisches Tiefenlager dar, im Gegenteil: Indem man das Lager-Design leicht anpasst, könnte man sie nutzen, um Wasserstoff zu binden, der unweigerlich beim Rosten der Stahlcontainer entsteht. Diese Gasentwicklung stellt einen Unsicherheitsfaktor bei der Lagerung radioaktiver Abfälle dar. Der Gasdruck könnte so gross werden, dass er auch perfekt geeigneten Fels undicht werden lässt.

Nachdem die zahlreichen technischen Probleme überwunden waren – er habe mit dem Experimentaldesign in vielerlei Hinsicht Neuland betreten und dementsprechend die ersten Jahre vor allem gegen Widerstände gekämpft – konnte Bagnoud während zweier Jahre die Entwicklung «seiner» Mikrobenfamilie verfolgen, während er sie erhöhten Mengen Wasserstoff aussetzte – und zwar direkt im Herzen der Opalinus-Ton Gesteinsformation am Mont-Terri.

Hatten die Bakterien einmal allen verfügbaren Sauerstoff und das Eisen aufgebraucht, gab es eine auffällige Verschiebung in der Zusammensetzung der Gemeinschaft und im Stoffwechsel der Bakterienarten. Sie begannen Wasserstoff als Energiequelle zu nutzen und hielten das Gas so im Zaum. Als Resultat der Doktorarbeit schlagen die beteiligten Forscher vor, für die Bakterien in den Lagerstätten eine Nische einzurichten, eine vierte «biologische» Barriere aus porösem Material. So könnten sich Bagnouds Lieblinge ein Nest bauen, an einem für uns sehr unwirtlichen, für sie aber wohl durchaus gemütlichen Ort.

Alexandre Bagnoud wurde von der Akademie der Naturwissenschaften mit dem Prix Schläfli 2018 in den Geowissenschaften ausgezeichnet für seinen Artikel «Reconstructing a hydrogen-driven microbial metabolic network in Opalinus Clay rock», den er im Rahmen seiner Doktorarbeit an der ETH Lausanne publiziert hat. Er forscht nun an der Universität Wien.

Und wer mehr über die Forschung zur Endlagerung von radioaktiven Materialen erfahren möchte, kann das Mont-Terri Felslabor auch besuchen. Mehr Infos dazu unter: www.mont-terri.ch

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