Opbygning af en fejl for at høste olie

Mikrober, der bor i oliefelter og kullejer, kan inspirere til nye metoder til at udvinde fossile brændstoffer fra jordens dybder. Det er håbet om Ari Patrinos , en genomik-pioner, der hjalp med at drive Human Genome Project og nu er præsident for Syntetisk genomik , en Maryland-baseret biotekstartup grundlagt af J. Craig Venter. Synthetic Genomics' mål er at bruge genomics til at udvikle nye energiteknologier.Som en del af et nyt partnerskab med oliegiganten BP vil Synthetic Genomics studere mikrober, der naturligt lever af kulbrinter for at få spor til biologiske metoder til udvinding og forarbejdning af olie og kul.

Mikrobiel fortaler: Ari Patrinos, præsident for Synthetic Genomics, er en pioner inden for anvendelse af mikrobiel genomik på energiproblemer. Han siger, at mikrober, der lever af kulbrinter, kan give fingerpeg om biologiske metoder til at udvinde og forarbejde olie og kul.

Efter flere årtier i Department of Energy (DOE) er Patrinos en stærk fortaler for at bruge bioteknologiske løsninger til verdens energiproblemer. Han var med til at stifte DOE's Joint Genome Institute og skabte agenturets Genomes to Life-program, som blandt andet udvikler energirelaterede applikationer til mikrober. Patrinos blev lokket væk fra DOE af Venter sidste år. Han taler med Teknologigennemgang om Synthetic Genomics planer og fremtiden for biobrændstoffer.

Teknologigennemgang : Hvorfor se på mikrober som kilder til alternativ energi?

Ari Patrinos : Mikrober er virtuoserne i den levende verden. De har eksisteret omkring fire milliarder år, en tredjedel af tiden, planeten har eksisteret, og de har udviklet en enorm variation og mangfoldighed. Vi har meget at lære af dem, når vi står over for global opvarmning og prøver at lære at bruge vores ressourcer mere effektivt.

BØRN : Hvordan hjælper genomik os med at udnytte mikrobernes mangfoldige funktionelle repertoire?

AP : Som et resultat af genomik har vi opdaget, at der er mikrober overalt, der lever ved alle temperaturer og tryk. De kan overleve ved 100 gange det atmosfæriske tryk og ved temperaturer næsten 100 grader Celsius. Folk har identificeret mikrober, der kan modstå enorme mængder stråling. Mikrober spiller en afgørende rolle i kulstofkredsløbet, idet de optager kuldioxid i havet. Mere end 50 procent af den levende biomasse på denne planet er mikrobiel i naturen. Det er derfor, vi bør se på mikrober for at løse nogle af vores problemer. De er blevet ekstremt effektive i livets processer. Vi er nødt til at forstå dem og derefter efterligne dem for nogle af disse applikationer.

BØRN : Synthetic Genomics har for nylig dannet et partnerskab med BP. Hvad er vægten af ​​den aftale?

AP : Vi har enorme reserver af tunge olier på dette kontinent, men deres udvinding er vanskelig. Det kræver energi og vand og producerer meget kuldioxid. Der kan være måder at bruge mikrobielle samfund til at forbedre kvaliteten af ​​olien, mens den stadig er i undergrunden. Så vi vil se på mikrober, der lever i kullejer eller oliefelter og oliesand.

BØRN : Hvordan vil det hjælpe brændstofproduktionen?

AP : Ideen om oliefelter som et reservoir, du kan tappe på, er naiv. Olie eksisterer som en matrix i forskellige lag. Når man producerer olier fra brønde, efterlader man hele 50 pct. For så mange som 30 til 40 år siden overvejede folk mikrobielt forbedret olieudvinding - måder, de kunne manipulere mikrober for at forbedre olieudvinding fra brønde. Men deres evne til at opdage og studere disse mikrober var svækket på grund af primitive mikrobiologiske værktøjer. Dette blev aldrig til kommerciel praksis, så vidt jeg ved.

Vi har betydeligt mere præcise og kraftfulde værktøjer end vores kolleger dengang, og vi har en mistanke om, at antallet og mangfoldigheden af ​​mikrober, vi opdager, vil være meget højere, end vi havde regnet med dengang.

BØRN : Hvad vil du gøre med mikroberne, når de først er opdaget?

AP : Måske kunne vi bruge dem til at ændre tætheden af ​​kulbrinterne, bryde dem op, så de er mindre og gøre olien nemmere at flytte. Eller mikrober kunne ændre oliens overfladevedhæftningsegenskaber ved at modificere kulbrintemolekylerne.

For kullejer er der måske en måde at omdanne det til metan i stedet for at udvinde kullet og brænde det, som producerer en masse kuldioxid. [Afbrænding] af metan producerer kuldioxid, men også brint, som er et meget rent og mere klimavenligt brændstof. Til sidst kan vi måske kombinere produktion af metan med kulstofbinding, så nettoudledningen til atmosfæren ville være nul.

Der har været en lang historie med at forbedre kvaliteten af ​​olie ved hjælp af kemi. Men det meste af, hvad kemi kan, kan blive endnu bedre opnået med biologiske midler, der er meget billigere og mere miljøvenlige. Det betyder ikke, at kemien vil blive opgivet. Men jeg tror, ​​at denne revolution inden for biologi har afsløret, at biokemiske veje i sidste ende vil være de mest produktive og kan udføre opgaven på en mere miljøvenlig måde. Biokemiske reaktioner kan udføres ved lavere temperaturer og tryk og kan i sidste ende have færre giftige biprodukter.

BØRN : Så leder Synthetic Genomics også efter mikrober, der kan binde kuldioxid?

AP : Vi planlægger at gøre det, selvom jeg ikke kan tale med vores nøjagtige hånd.

BØRN : Før du kom til Synthetic Genomics, arbejdede du hos DOE i mere end 30 år. Har afdelingens syn på den bioteknologiske tilgang til energispørgsmål ændret sig gennem årene?

AP : I DOE var interessen for biobrændstoffer begrænset og blev opfattet som en nicheapplikation. Der var mere vægt på fysiske videnskaber med hensyn til energi. Men jeg pressede meget på for vigtigheden af ​​biobrændstoffer. I begyndelsen havde jeg ikke succes, fordi olie er meget billigt. Men jeg ramte endelig jackpot for et par år siden. I et par State of the Union-taler begyndte præsident Bush, en olie- og gasmand, at tale om vores afhængighed af olie og vigtigheden af ​​biobrændstoffer. Da jeg hørte det, vidste jeg, at jeg endelig havde succes.

BØRN : Alternativ energi er et varmt emne lige nu, og det høster masser af interesse – og kontanter – fra regeringen og investorer. Men vil denne finansiering falme, når gaspriserne falder, som det er sket før?

AP : Det kan altid ske, men jeg tror, ​​det er mindre sandsynligt, at det sker nu end i halvfemserne og halvfjerdserne. Selvom olieprisen var meget lavere, tror jeg, der er en generel erkendelse i offentligheden og i den politiske verden af, at det påhviler os at være mere uafhængige med hensyn til flydende brændstof: vi skal stadig importere 60 procent af den olie, vi forbruge. Det er blevet et nationalt sikkerhedsspørgsmål i modsætning til noget økonomisk. Mange lande, der producerer olie, er lande, der ikke kan lide os særlig meget. Følelser kan ændre sig i alle slags retninger, så det er meget vigtigt at reducere afhængigheden af ​​importeret brændstof.

Jeg tror også, at flere og flere af verden erkender, at globale klimaforandringer er en alvorlig trussel. Vippepunkterne i klimasystemet er ikke længere hypotetiske. Vi burde begynde at samle en forsikring mod klimaforandringer, men det vil ikke være muligt, før vi stoler mere på renere brændstoffer.

skjule