Як мікроби, що харчуються нафтою, можуть революціонізувати енергетичний перехід [Відео]

Як може підтвердити будь-який любитель хліба на заквасці, корисні мікроби живуть навколо нас. Оцінки свідчать про те, що Земля ховається аж трильйон мікробні види. Багато з них покращують наше життя, дозволяючи нам робити все, від ферментації їжі до синтезу людського інсуліну.

Ці можливості привернули увагу Тари Карімі, академічного дослідника, який спеціалізується на біологічних технологіях. Її брат Модзі Карімі працював з компанією, яка хотіла секвенувати ДНК мікробів, що живуть у нафтових і газових свердловинах. Обидва брати і сестри Карімі були захоплені питаннями сталого розвитку; коли їхнє професійне життя перетнулося, вони почали думати про те, як їхні наукові та технологічні знання можуть допомогти зупинити зміну клімату.

Зрештою, їхня співпраця призвела до Cemvita Factory, біотехнологічного стартапу, який вони заснували в 2017 році. Сьогодні вони зосереджені на тому, щоб перенести біотехнології в енергетичний перехід за допомогою таких застосувань, як використання мікроскопічних організмів для перетворення вуглекислого газу на щось інше, вилучення літію з глини або бенкету на нафту, що було б надзвичайно корисним у глобальних зусиллях з декарбонізації.

Нагромадження мікробної армії

Видобуток нафти за своєю суттю є процесом занепаду. У міру того, як видобувається більше нафти, підповерхневий тиск падає, і зазвичай залишається невидобутим від 20% до 50% нафти. Компанія Cemvita вважала ці резервуари кінцевої стадії ідеальними для тестування впливу мікробів на вуглеводні, і її міждисциплінарна команда мала ідею шукати мікроби, які перетворюють залишкову нафту в інший корисний продукт.

Процес включав скринінг низки мікробів, щоб побачити, що вони можуть робити, і визначити, які з них можуть адаптуватися та вижити в нафтовому родовищі. Під час процесу вони виявили штам мікробів, які можуть виробляти водень, споживаючи нафту. Модзі, генеральний директор Cemvita, припустив, що ці мікроби можуть виконувати сучасну форму алхімії – перетворювати чорне золото на те, що він назвав «золотим воднем».

«Наша команда любить відкриття. У цьому краса дослідження: ви починаєте з вирішення однієї проблеми, а потім відкриваєте щось більше».

Порушення переходу енергії

Відкриття водню не було випадковістю. Основна місія Cemvita — вчитися у природи та розвивати технології, які працюють у гармонії з нею. «Наша команда любить відкриття, — каже Тара, технічний директор Cemvita. «У цьому краса дослідження: ви починаєте з вирішення однієї проблеми, а потім відкриваєте щось більше».

Усвідомлення мікробів, які перетравлюють вуглеводні, не є новим. Вони відіграли ключову роль у обмеження екологічної шкоди розливу нафти Exxon Valdez у 1980-х роках і перетравлення суміш сирої нафти та природного газу, що витікає зі свердловини Макондо BP у 2010 році. У лабораторії команда Cemvita перевірила двоюрідних братів цих мікробів, щоб знайти штами, достатньо витривалі, щоб вижити в анаеробних підземних середовищах, куди вчені хотіли їх відправити .

«Після того, як ми перевірили ці поля, ми відчули, що маємо шанс виробляти водень за ціною менше ніж один долар за кілограм», — каже Модзі. Ці економічні показники поставили б золотий водень Cemvita на один рівень з воднем, виробленим з природного газу. Щоб показати цей подвиг у перспективі, у 2021 році Міністерство енергетики США запустило Водневий постріл— ініціатива, спрямована на досягнення ціни в доларах за кілограм протягом десяти років.

Переконливий шлях до розвитку

Як і будь-яка нова технологія, широке впровадження рішення Cemvita вимагатиме довіри потенційних інвесторів і партнерів. Mitsubishi Heavy Industries інвестувала в компанію в рамках своєї стратегічної спрямованості на виявлення та прискорення можливостей декарбонізації. «Розробка та зменшення ризиків інноваційних технологій, які будуть каталізатором енергетичного переходу, є головним напрямком для нас, особливо з точки зору розвитку ланцюжків створення вартості вуглецю та водню», — говорить Рікі Сакаї, старший віце-президент з інвестицій та розвитку бізнесу Mitsubishi Heavy Industries. Америка.

«Підповерхневе біовиробництво може закінчитися створенням цілої нової галузі розвідки та виробництва водню».

Нафтогазові компанії мають сильні стимули співпрацювати з Cemvita. Закриті свердловини та вилучені нафтові родовища, на які Cemvita планує провести польові випробування, є, по суті, зобов’язаннями для розвідувальних і видобувних компаній. Перетворення залишків нафти на водень пропонує спосіб продовжити життя списаних свердловин.

«Звичайні свердловини, пробурені в пористі пісковикові та вапнякові формації між 1920-ми і 1990-ми роками, часто містять від 20% до 50% своїх вуглеводнів», — каже Модзі. «Ми думаємо про це як про джерело дійсно дешевої сировини, яку ми могли б використовувати».

У найближчий рік або близько того Cemvita Factory шукатиме кишені, які могли б виробляти від 30 до 50 тонн золотого водню на день, що знадобиться для комерційної життєздатності на сучасному ринку. За оцінками компанії, ці комерційні установки можуть працювати протягом 10-15 років, перш ніж вони виснажать існуючі резервуари. І тільки в США, за його оцінками, понад 100,000 XNUMX свердловин відповідають початковим критеріям.

У міру розвитку водневої економіки може стати більш економічно зберігати нафту в землі та дозволяти мікробам перетворювати її на водень, ніж викачувати. «Підповерхневе біовиробництво може закінчитися створенням цілої нової індустрії розвідки та виробництва водню», — каже Модзі. «Нам просто потрібно залізти в двері й відкрити їх».

Додатковий контент

Інвестиційні уроки від експерта з енергетичних технологій

Порада молодим інженерам: дивіться на загальну картину

Електромобілі створюють швидкісну смугу для систем накопичення енергії