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Microbial life in oil

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I microbi che vivono nelle fosse di catrame dimostrano che il petrolio può essere degradato dall’interno

Un esame pionieristico del petrolio greggio potrebbe trasformare la comprensione del settore su come il petrolio si degrada.

Ricerca di base

Il petrolio rimane un prodotto determinante per una serie di settori. I costi e la disponibilità influenzano quotidianamente le decisioni aziendali, mentre le eventuali carenze possono avere effetti a catena altamente dannosi nell’intera economia. La biodegradazione microbica, il processo mediante il quale le sostanze organiche vengono scomposte in composti più piccoli da organismi microbici viventi, gioca un ruolo fondamentale nell’influenzare la qualità del petrolio. Studi attuali hanno suggerito che questo processo si svolge principalmente nella zona di transizione petrolio-acqua nei giacimenti petroliferi. Al di sopra di questa zona è prevalente il petrolio, mentre al di sotto è prevalente l’acqua. «Il petrolio è costituito da una vasta miscela di composti diversi», spiega Rainer Meckenstock, coordinatore del progetto EcOILogy dell’Università di Duisburg-Essen, in Germania. «Alcuni composti quali gli alcani (composti organici costituiti interamente da atomi di carbonio e idrogeno a legame singolo) sono meno stabili e saranno degradati dai microbi prima dei composti aromatici più stabili». Quando gli alcani e le molecole più piccole vengono degradati, la viscosità del petrolio cambia. Il petrolio «più pesante» che ne risulta ha un valore economico inferiore ed è anche più difficile da estrarre dal sottosuolo. Quando è fortemente degradato, il petrolio si trasforma in catrame o bitume più economico, che viene raffinato in asfalto e utilizzato per pavimentare le strade.

Analisi delle goccioline d’acqua

L’ispirazione per il progetto EcOILogy, che è stato sostenuto dal Consiglio europeo della ricerca (CER), è arrivata dopo una visita al più grande lago di catrame naturale del mondo, il Pitch Lake a Trinidad e Tobago. «Tutto quel catrame degradato mi ha fatto pensare se piccole goccioline d’acqua racchiuse nel petrolio potessero consentire ai microrganismi di degradare il petrolio a diversi livelli, e non solo nella zona di transizione petrolio-acqua», aggiunge Meckenstock. Da questa visita e da altre visite a pozze di petrolio naturali negli Stati Uniti, Meckenstock ha raccolto piccoli campioni di goccioline d’acqua disperse nel petrolio. Dopo l’analisi, è stato riscontrato che queste contenevano comunità microbiche complesse. «Abbiamo trovato queste goccioline d’acqua con microrganismi in ogni pozza di petrolio», afferma Meckenstock. «Ciò indica che si tratta di una caratteristica generica. I microbi erano vivi e attivi e presenti in densità sorprendentemente elevate». Il DNA di questi microbi è stato successivamente sequenziato e la composizione delle comunità microbiche è stata analizzata. Si è scoperto che ogni gocciolina costituisce un mini-ecosistema, totalmente isolato dall’ambiente. Meckenstock e il suo team hanno inoltre sviluppato un nuovo metodo per valutare i tassi di decomposizione. Hanno scoperto che occorrono tempi estremamente lunghi, milioni di anni, per la decomposizione di un litro di petrolio.

Comprendere la decomposizione del petrolio

I risultati del progetto EcOILogy potrebbero essere molto interessanti per il settore petrolifero globale. «Sappiamo che la decomposizione microbica è fondamentale per la qualità del petrolio», afferma Meckenstock. «Tuttavia, i nostri risultati suggeriscono che la biodegradazione del petrolio non avviene solo nella zona di transizione petrolio-acqua nel giacimento petrolifero. I microrganismi possono anche prosperare in piccole goccioline d’acqua e degradare il petrolio dall’interno». Questo nuovo concetto suggerisce che l’entità della decomposizione è collegata al contenuto complessivo di acqua del giacimento petrolifero. Meckenstock e il suo team hanno in programma di continuare a studiare come sono composti questi mini-ecosistemi nelle goccioline d’acqua e come si verificano funzioni essenziali quali il riciclaggio dei nutrienti. «Il nostro scopo è essere in grado di spiegare come i microrganismi e le comunità microbiche complesse possono sopravvivere in condizioni così estreme nei giacimenti petroliferi», osserva. «Devono fare i conti con concentrazioni sature di petrolio, calore e disconnessione dai nutrienti».

Parole chiave

EcOILogy, petrolio, settore petrolifero, catrame, alcani, giacimento, bitume, microbico

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