Mikroorganizmy żyjące w jeziorach asfaltowych udowadniają, że ropa naftowa może ulegać rozkładowi od wewnątrz
Ropa naftowa pozostaje kluczowym surowcem dla wielu gałęzi przemysłu. Jej koszt i dostępność każdego dnia wpływają na podejmowane decyzje biznesowe, natomiast jej niedobory mogą zapoczątkować bardzo szkodliwy efekt domina, który odbije się na całej gospodarce. Biodegradacja mikrobiologiczna – proces, w którym substancje organiczne ulegają rozkładowi na mniejsze związki przez żywe mikroorganizmy – ma kluczowy wpływ na jakość ropy naftowej. Dotychczasowe badania sugerują, że proces ten zachodzi głównie w strefie przejściowej między ropą a wodą w złożach ropy naftowej. Powyżej tej strefy znajduje się głównie ropa naftowa, a poniżej – woda. „Ropa naftowa to mieszanina dużej liczby różnych związków chemicznych”, wyjaśnia koordynator projektu EcOILogy Rainer Meckenstock z Uniwersytetu Duisburg-Essen w Niemczech. „Niektóre związki, takie jak alkany (związki organiczne, które składają się w całości z pojedynczo związanych atomów węgla i wodoru) są mniej stabilne i ulegają rozkładowi przez mikroorganizmy przed bardziej stabilnymi związkami aromatycznymi”. Kiedy alkany i mniejsze cząsteczki ulegają rozkładowi, zmienia się lepkość ropy naftowej. Powstała w ten sposób „cięższa” ropa ma mniejszą wartość ekonomiczną i jest trudniejsza do wydobycia spod powierzchni ziemi. Ropa naftowa, która uległa rozkładowi w większym stopniu, zamienia się w tańszą smołę lub bitum, który poleruje się, aby otrzymać asfalt, używany jako nawierzchnia drogowa.
Analiza kropelek wody
Inspiracją dla projektu EcOILogy, który był wspierany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERBN), była wizyta nad największym na świecie naturalnym jeziorem asfaltowym w Trynidadzie i Tobago. „Cała ta smoła, która uległa rozkładowi, skłoniła mnie do zastanowienia się nad tym, czy kropelki wody zamknięte w ropie mogą umożliwić mikroorganizmom rozkładanie jej na różnych poziomach, a nie tylko w strefie przejściowej między ropą naftową a wodą”, dodaje Meckenstock. Podczas tej wizyty, a także wizyt w innych miejscach naturalnego wycieku ropy naftowej w Stanach Zjednoczonych, Meckenstock zebrał próbki kropelek wody rozproszonych w ropie. Po analizie okazało się, że znajdują się w nich złożone grupy mikroorganizmów. „Te kropelki wody zawierające mikroorganizmy znaleźliśmy w każdym miejscu wycieku ropy”, mówi Meckenstock. „To wskazuje, że jest to cecha generyczna. Mikroorganizmy były żywe, aktywne i obecne w zaskakująco dużych gęstościach”. Następnie DNA tych mikroorganizmów poddano sekwencjonowaniu i przeanalizowano skład ich grup. Stwierdzono, że każda kropelka tworzy miniaturowy ekosystem całkowicie odizolowany od otoczenia. Meckenstock i jego zespół opracowali również nową metodę oceny tempa rozkładu. Odkryli oni niezwykle długie ramy czasowe, obejmujące miliony lat, na przestrzeni których rozkładowi ulega litr ropy naftowej.
Zrozumienie procesu rozkładu ropy naftowej
Wyniki projektu EcOILogy mogą być bardzo interesujące dla światowego przemysłu naftowego. „Wiemy, że degradacja mikrobiologiczna ma kluczowe znaczenie dla jakości ropy”, mówi Meckenstock. „Nasze wyniki sugerują jednak, że biodegradacja ropy naftowej nie zachodzi tylko w strefie przejściowej między ropą a wodą w złożu ropy naftowej. Mikroorganizmy mogą również rozwijać się w kropelkach wody i dokonywać rozkładu ropy naftowej od wewnątrz”. Ta nowa koncepcja sugeruje, że stopień rozkładu wiąże się z całkowitą zawartością wody w złożu ropy naftowej. Meckenstock i jego zespół planują kontynuować badania nad składem tych mini-ekosystemów w kropelkach wody oraz nad przebiegiem istotnych funkcji, takich jak odzysk składników odżywczych. „Naszym celem jest wyjaśnienie, w jaki sposób mikroorganizmy i złożone grupy mikroorganizmów mogą przetrwać w tak ekstremalnych warunkach w złożach ropy naftowej”, mówi. „Są narażone na kontakt z nasyconą ropą naftową, wysoką temperaturą, za to brak im składników odżywczych”.
Słowa kluczowe
EcOILogy, ropa naftowa, nafta, smoła, alkany, złoże, smoła, bitum, mikrobiologiczny
