Kuinka öljyä syövät mikrobit voivat mullistaa energiasiirtymän [Video]

Kuten jokainen hapanleivän ystävä voi todistaa, hyödyllisiä mikrobeja elää ympärillämme. Arviot viittaavat maan satamiin yhtä monta kuin biljoona mikrobilajeja. Monet parantavat elämäämme, mikä mahdollistaa kaiken ruoan käymisestä ihmisinsuliinin syntetisoimiseen.

Nämä mahdollisuudet herättivät biologisesti inspiroituihin teknologioihin erikoistuneen akateemisen tutkijan Tara Karimin huomion. Hänen veljensä Moji Karimi työskenteli yrityksen kanssa, joka halusi sekvensoida öljy- ja kaasulähteissä elävien mikrobien DNA:ta. Molemmat Karimin sisarukset olivat intohimoisia kestävästä kehityksestä; kun heidän työelämänsä risteävät, he alkoivat miettiä tapoja, joilla heidän tieteensä ja teknologiansa voisi auttaa kääntämään ilmastonmuutoksen.

Lopulta heidän yhteistyönsä johti Cemvita Factoryyn, bioteknologiastartupiin, jonka he perustivat vuonna 2017. Nykyään heidän painopisteensä on tuoda biotekniikka energian siirtymiseen sovelluksilla, kuten valjastamalla mikroskooppisia organismeja hiilidioksidin muuttamiseksi joksikin muuksi, uuttamalla litiumia savesta tai pitämään juhlaa. öljystä, mikä olisi valtavan hyödyllistä maailmanlaajuisissa pyrkimyksissä hiilidioksidin vähentämiseksi.

Mikrobiarmeijan kokoaminen

Öljynotto on luonnostaan ​​taantuva prosessi. Mitä enemmän öljyä tuotetaan, maanalainen paine laskee, ja on tyypillistä, että 20–50 % öljystä jää talteen. Cemvita näki nämä loppuvaiheen säiliöt ihanteellisina testaamaan mikrobien vaikutusta hiilivetyihin, ja sen monitieteinen tiimi sai idean etsiä mikrobeja, jotka muuttavat jäännösöljyn toiseksi hyödylliseksi tuotteeksi.

Prosessi sisälsi useiden mikrobien seulonnan saadakseen selville, mitä ne voisivat tehdä, ja tunnistaakseen, mitkä niistä voisivat sopeutua ja selviytyä öljykentällä. Prosessin aikana he löysivät mikrobikannan, joka saattoi tuottaa vetyä kuluttaessaan öljyä. Moji, Cemvitan toimitusjohtaja, arveli, että nämä mikrobit voisivat pystyä suorittamaan selkeän modernin alkemian muodon – muuttamaan mustasta kullasta sen, mitä hän kutsui "kultavedyksi".

”Tiimimme rakastaa löytöjä. Se on tutkimuksen kauneus: aloitat yhden haasteen ratkaisemisesta ja sitten löydät jotain suurempaa.

Häiritsee energian siirtymistä

Vedyn löytö ei ollut sattuma. Cemvitan ydintehtävä on oppia luonnosta ja kehittää teknologioita, jotka toimivat sopusoinnussa sen kanssa. "Tiimimme rakastaa löytöjä", sanoo Tara, Cemvitan teknologiajohtaja. "Se on tutkimuksen kauneus: aloitat yhden haasteen ratkaisemisesta ja sitten löydät jotain suurempaa."

Tietoisuus mikrobeista, jotka sulattavat hiilivetyjä, ei ole uutta. Heillä oli keskeinen rooli ekologisten vahinkojen rajoittaminen Exxon Valdezin öljyvuoto 1980-luvulla ja sulattamaan raakaöljyn ja maakaasun sekoitus, joka vuoti BP:n Macondon kaivosta vuonna 2010. Cemvita-tiimi testasi laboratoriossa näiden mikrobien serkkuja löytääkseen kantoja, jotka ovat riittävän kestäviä selviytymään anaerobisissa pinnanalaisissa ympäristöissä, joihin tutkijat halusivat lähettää ne. .

"Kun tarkistimme ne laatikot, tunsimme, että meillä oli mahdollisuus tuottaa vetyä alle dollarin kilohinnalla", Moji sanoo. Tämä taloustiede asettaisi Cemvitan kultavedyn maakaasusta tuotetun vedyn tasolle. Jotta saavutus näkyy perspektiivissä, Yhdysvaltain energiaministeriö käynnisti vuonna 2021 Vetylaukku-aloite, jonka tavoitteena on saavuttaa dollari-kilohinta kymmenen vuoden sisällä.

Kiinnostava tie kehitykseen

Kuten mikä tahansa uusi teknologia, myös Cemvitan ratkaisun laaja käyttöönotto edellyttää luottamusta mahdollisilta sijoittajilta ja yhteistyökumppaneilta. Mitsubishi Heavy Industries on investoinut yhtiöön osana strategista keskittymistään hiilidioksidipäästöjen vähentämismahdollisuuksien tunnistamiseen ja nopeuttamiseen. "Energiamuutosta katalysoivien innovatiivisten teknologioiden kehittäminen ja riskien poistaminen on meille tärkeä painopiste, erityisesti hiili- ja vetyarvoketjujen kehittämisessä", sanoo Ricky Sakai, Mitsubishi Heavy Industriesin investointi- ja liiketoiminnan kehitysjohtaja. Amerikka.

"Maanalainen biovalmistus voisi päätyä luomaan kokonaan uuden vetytutkimuksen ja -tuotannon teollisuuden."

Öljy- ja kaasuyhtiöillä on vahvat kannustimet tehdä yhteistyötä Cemvitan kanssa. Cemvitan kenttätestauksen kohteena olevat rajatut kaivot ja öljykentät ovat pääasiassa malminetsintä- ja tuotantoyhtiöiden velkoja. Jäljellä olevan öljyn muuttaminen vedyksi tarjoaa tavan pidentää poistettujen kaivojen käyttöikää.

"Perinteisissä kaivoissa, jotka on porattu huokoisiin hiekka- ja kalkkikivimuodostelmiin 1920- ja 1990-luvuilla, on usein 20–50 prosenttia hiilivedyistä edelleen paikallaan", Moji sanoo. "Pidämme sitä todella halvan raaka-aineen lähteenä, jota voisimme käyttää."

Noin seuraavan vuoden aikana Cemvita Factory etsii taskuja, jotka voisivat tuottaa 30–50 tonnia kultavetyä päivässä, jonka se tarvitsee ollakseen kaupallisesti kannattavaa nykypäivän markkinoilla. Yhtiö arvioi, että kaupalliset järjestelyt voisivat toimia 10-15 vuotta ennen kuin ne tyhjentävät olemassa olevat säiliöt. Ja pelkästään Yhdysvalloissa se arvioi, että yli 100,000 XNUMX kaivoa täyttää sen alkuperäiset kriteerit.

Vetytalouden kehittyessä voi olla taloudellisempaa pitää öljyä maassa ja antaa mikrobien muuttaa se vedyksi kuin pumpata se pois. "Maanalainen biovalmistus voisi päätyä luomaan kokonaan uuden vetytutkimuksen ja -tuotannon teollisuuden", Moji sanoo. "Meidän täytyy vain saada jalka ovesta ja avata se."

Liittyvä sisältö

Sijoitusopetukset Energy Tech Scoutilta

Neuvoja nuorille insinööreille: Pidä silmäsi isossa kuvassa

Sähköajoneuvot luovat nopean kaistan energian varastointijärjestelmille