Kako bi mikrobi, ki se prehranjujejo z nafto, lahko spremenili energetski prehod [video]

Kot lahko potrdi vsak ljubitelj kruha s kislim testom, koristni mikrobi živijo povsod okoli nas. Ocene kažejo, da Zemlja skriva kar trilijon mikrobne vrste. Mnogi nam polepšajo življenje, saj nam omogočajo vse, od fermentacije hrane do sintetiziranja človeškega insulina.

Te možnosti so pritegnile pozornost Tare Karimi, akademske raziskovalke, specializirane za biološko navdihnjene tehnologije. Njen brat Moji Karimi je sodeloval s podjetjem, ki je želelo zaporedje DNK mikrobov, ki živijo v naftnih in plinskih vrtinah. Oba brata in sestra Karimi sta bila navdušena nad trajnostjo; ko sta se njuna poklicna življenja prekrižala, sta začela razmišljati o tem, kako bi lahko njuno znanje znanosti in tehnologije pomagalo obrniti podnebne spremembe.

Na koncu je njuno sodelovanje pripeljalo do Cemvita Factory, biotehnološkega startupa, ki so ga ustanovili leta 2017. Danes se osredotočajo na biotehnologijo pripeljati do energetskega prehoda z aplikacijami, kot je izkoriščanje mikroskopskih organizmov za pretvorbo ogljikovega dioksida v nekaj drugega, pridobivanje litija iz gline ali pogostitev. o nafti, kar bi bilo izjemno koristno v globalnih prizadevanjih za razogljičenje.

Kopičenje mikrobne vojske

Pridobivanje nafte je sam po sebi proces upadanja. Ko se proizvede več nafte, tlak pod površino pade in običajno ostane od 20 do 50 % nafte nezahvaćene. Cemvita je videla te končne rezervoarje kot idealne za preizkušanje učinka mikrobov na ogljikovodike, njegova multidisciplinarna ekipa pa je imela idejo, da bi poiskala mikrobe, ki pretvorijo ostanke nafte v drug uporaben izdelek.

Postopek je vključeval pregledovanje vrste mikrobov, da bi videli, kaj lahko storijo, in ugotovili, kateri bi se lahko prilagodili in preživeli na naftnem polju. Med postopkom so našli sev mikrobov, ki lahko proizvajajo vodik, ko porabijo nafto. Moji, izvršni direktor družbe Cemvita, je ugotovil, da bi ti mikrobi morda lahko izvajali izrazito sodobno obliko alkimije – spreminjanje črnega zlata v tisto, kar je poimenoval »zlati vodik«.

»Naša ekipa obožuje odkrivanje. To je lepota raziskave: začneš z reševanjem enega izziva, nato pa odkriješ nekaj večjega.”

Motnje energetskega prehoda

Odkritje vodika ni bilo naključje. Glavno poslanstvo Cemvite je učiti se od narave in razvijati tehnologije, ki delujejo v sozvočju z njo. »Naša ekipa obožuje odkrivanje,« pravi Tara, CEMvita CTO. »To je lepota raziskave: začneš z reševanjem enega izziva, nato pa odkriješ nekaj večjega.«

Zavedanje mikrobov, ki prebavljajo ogljikovodike, ni novo. Imeli so ključno vlogo pri omejevanje ekološke škode razlitja nafte Exxon Valdez v osemdesetih letih in prebavo mešanica surove nafte in zemeljskega plina, ki je uhajala iz BP-jeve vrtine Macondo leta 2010. V laboratoriju je ekipa Cemvita testirala bratrance teh mikrobov, da bi odkrila seve, ki so dovolj odporni za preživetje v anaerobnih okoljih pod površjem, kamor so jih znanstveniki želeli poslati .

»Ko smo preverili ta polja, smo menili, da lahko proizvajamo vodik po ceni manj kot dolar na kilogram,« pravi Moji. Ta ekonomika bi Cemvitin zlati vodik izenačila z vodikom, proizvedenim iz zemeljskega plina. Da bi ta podvig predstavili v perspektivi, je ameriško ministrstvo za energijo leta 2021 lansiralo Vodikov strel— pobuda, katere cilj je doseči ceno dolarja na kilogram v desetletju.

Privlačna pot do razvoja

Kot vsaka nova tehnologija bo tudi široka uveljavitev rešitve Cemvita zahtevala zaupanje potencialnih investitorjev in partnerjev. Mitsubishi Heavy Industries je vložil v podjetje kot del svoje strateške osredotočenosti na prepoznavanje in pospeševanje priložnosti za dekarbonizacijo. »Razvoj in zmanjševanje tveganja inovativnih tehnologij, ki bodo katalizirale energetski prehod, je za nas glavni poudarek, zlasti v smislu razvoja vrednostnih verig ogljika in vodika,« pravi Ricky Sakai, višji podpredsednik za naložbe in poslovni razvoj pri Mitsubishi Heavy Industries. Amerika.

"Podpovršinska bioproizvodnja bi lahko povzročila povsem novo industrijo raziskovanja in proizvodnje vodika."

Naftna in plinska podjetja imajo močne spodbude za partnerstvo s Cemvito. Zaprte vrtine in izčrpana naftna polja, ki jih Cemvita namerava testirati na terenu, so v bistvu obveznosti podjetij za raziskovanje in proizvodnjo. Pretvarjanje preostale nafte v vodik ponuja način za podaljšanje življenjske dobe vrtin, ki so bile odpisane.

»Konvencionalne vrtine, izvrtane v porozne formacije peščenjaka in apnenca med 1920-imi in 1990-imi, imajo pogosto 20 do 50 % svojih ogljikovodikov še vedno na mestu,« pravi Moji. "Na to mislimo kot na vir res poceni surovin, ki bi jih lahko uporabili."

V naslednjem letu bo tovarna Cemvita iskala žepe, ki bi lahko proizvedli 30 do 50 ton zlatega vodika na dan, kolikor bo potrebno, da bo komercialno upravičeno na današnjem trgu. Družba ocenjuje, da bi lahko te komercialne naprave delovale 10 do 15 let, preden bodo izčrpali obstoječe rezervoarje. In samo v ZDA ocenjuje, da več kot 100,000 vrtin izpolnjuje njegova začetna merila.

Ko se vodikovo gospodarstvo razvija, bo morda postalo bolj ekonomično hraniti nafto v tleh in pustiti, da jo mikrobi pretvorijo v vodik, kot pa jo črpati. »Podpovršinska bioproizvodnja bi lahko povzročila povsem novo industrijo raziskovanja in proizvodnje vodika,« pravi Moji. "Samo stopiti moramo v vrata in jih odpreti."

Povezane vsebine

Naložbene lekcije izvidnika energetske tehnologije

Nasvet za mlade inženirje: Bodite pozorni na celotno sliko

Električna vozila ustvarjajo hiter pas za sisteme za shranjevanje energije