Kako bi mikrobi koji jedu naftu mogli napraviti revoluciju u energetskoj tranziciji [Video]

Kao što svaki ljubitelj kruha s kiselim tijestom može potvrditi, korisni mikrobi žive posvuda oko nas. Procjene sugeriraju da Zemlja ima luke čak trilijun mikrobne vrste. Mnogi čine naše živote boljim, omogućujući nam sve, od fermentacije hrane do sintetiziranja ljudskog inzulina.

Te su mogućnosti privukle pozornost Tare Karimi, akademske istraživačice specijalizirane za biološki inspirirane tehnologije. Njezin brat, Moji Karimi, radio je s tvrtkom koja je htjela sekvencirati DNK mikroba koji žive u naftnim i plinskim bušotinama. Oba brata i sestre Karimi bili su strastveni oko održivosti; kada su se njihovi profesionalni životi ukrstili, počeli su razmišljati o tome kako bi njihovo znanje o znanosti i tehnologiji moglo pomoći u preokretanju klimatskih promjena.

U konačnici, njihova je suradnja dovela do Cemvita Factory, biotehnološkog startupa koji su osnovali 2017. Danas im je fokus dovesti biotehnologiju u energetsku tranziciju s aplikacijama kao što je korištenje mikroskopskih organizama za pretvaranje ugljičnog dioksida u nešto drugo, izdvajanje litija iz gline ili gozbu na nafti, što bi bilo iznimno korisno u globalnim naporima za dekarbonizaciju.

Skupljanje armije mikroba

Ekstrakcija nafte je inherentno opadajući proces. Što se više nafte proizvodi, podzemni tlak pada, a tipično je da 20% do 50% nafte ostane nesakupljeno. Cemvita je ove rezervoare završne faze smatrala idealnima za ispitivanje učinka mikroba na ugljikovodike, a njezin multidisciplinarni tim imao je ideju potražiti mikrobe koji pretvaraju zaostalu naftu u još jedan koristan proizvod.

Proces je uključivao provjeru niza mikroba kako bi se vidjelo što mogu učiniti i identificiralo koji bi se mogli prilagoditi i preživjeti na naftnom polju. Tijekom procesa pronašli su soj mikroba koji mogu proizvoditi vodik dok su konzumirali naftu. Moji, izvršni direktor Cemvite, zaključio je da bi ti mikrobi mogli izvesti izrazito moderan oblik alkemije – pretvaranje crnog zlata u ono što je on nazvao "zlatni vodik".

“Naš tim voli otkrivanje. Ljepota je istraživanja: počnete s rješavanjem jednog izazova, a zatim otkrijete nešto veće.”

Ometanje energetske tranzicije

Otkriće vodika nije bilo slučajnost. Temeljna misija Cemvita je učiti od prirode i razvijati tehnologije koje rade u skladu s njom. "Naš tim voli otkrivanje", kaže Tara, CEMvita CTO. "Ljepota je istraživanja: počnete s rješavanjem jednog izazova, a zatim otkrijete nešto veće."

Svijest o mikrobima koji probavljaju ugljikovodike nije nova. Odigrali su ključnu ulogu u ograničavanje ekološke štete izlijevanja nafte Exxon Valdez 1980-ih i digestija mješavina sirove nafte i prirodnog plina koji curi iz BP-ove bušotine Macondo 2010. U laboratoriju je tim Cemvite testirao rođake tih mikroba kako bi pronašli sojeve dovoljno otporne da prežive u anaerobnim okruženjima ispod površine kamo su ih znanstvenici htjeli poslati .

"Kad smo provjerili te okvire, smatrali smo da imamo šansu za proizvodnju vodika po cijeni manjoj od jednog dolara po kilogramu", kaže Moji. Ta bi ekonomija stavila Cemvitin zlatni vodik u rang s vodikom proizvedenim iz prirodnog plina. Da bi se taj podvig stavio u perspektivu, 2021. američko Ministarstvo energetike pokrenulo je Pucanje vodika— inicijativa koja ima za cilj dostići cijenu dolara po kilogramu u roku od deset godina.

Uvjerljiv put razvoja

Kao i svaka nova tehnologija, široko prihvaćanje Cemvita rješenja zahtijevat će povjerenje potencijalnih investitora i partnera. Mitsubishi Heavy Industries uložio je u tvrtku kao dio svog strateškog fokusa na prepoznavanje i ubrzavanje prilika za dekarbonizaciju. "Razvoj i smanjenje rizika inovativnih tehnologija koje će katalizirati energetsku tranziciju glavni su fokus za nas, posebno u smislu razvoja lanaca vrijednosti ugljika i vodika", kaže Ricky Sakai, viši potpredsjednik ulaganja i poslovnog razvoja u Mitsubishi Heavy Industries Amerika.

"Podpovršinska bioproizvodnja mogla bi završiti stvarajući potpuno novu industriju istraživanja i proizvodnje vodika."

Naftne i plinske tvrtke imaju jake poticaje za partnerstvo s Cemvitom. Zatvorene bušotine i iskorištena naftna polja Cemvita koji su ciljani za ispitivanje na terenu u biti su obveze kompanija za istraživanje i proizvodnju. Pretvaranje preostale nafte u vodik nudi način da se produži životni vijek bušotina koje su otpisane.

"Konvencionalne bušotine izbušene u porozne formacije pješčenjaka i vapnenca između 1920-ih i 1990-ih često imaju 20% do 50% svojih ugljikovodika još uvijek na mjestu", kaže Moji. "Mislimo na to kao na izvor stvarno jeftine sirovine koju bismo mogli koristiti."

U sljedećih godinu dana ili tako nešto, tvornica Cemvita će tražiti džepove koji bi mogli dati 30 do 50 tona dnevnog zlatnog vodika koji će biti potreban da bi bio komercijalno održiv na današnjem tržištu. Tvrtka procjenjuje da bi ta komercijalna postrojenja mogla raditi 10 do 15 godina prije nego što isprazne postojeće rezervoare. A samo u SAD-u procjenjuje se da više od 100,000 bušotina ispunjava početne kriterije.

Kako se gospodarstvo vodika razvija, moglo bi postati ekonomičnije držati naftu u zemlji i pustiti mikrobe da je pretvore u vodik nego ispumpavati je. "Podpovršinska bioproizvodnja mogla bi završiti stvarajući potpuno novu industriju istraživanja i proizvodnje vodika", kaže Moji. "Samo trebamo ući nogom u vrata i otvoriti ih."

Vezani sadržaj

Investicione lekcije izviđača energetske tehnologije

Savjet za mlade inženjere: Gledajte širu sliku

Električna vozila stvaraju brzu traku za sustave za pohranu energije