Poznámka redakce: Tato příležitostná série článků se zabývá životně důležitými věcmi v našem životě a chemií, ze které se skládají.
Předpokládá se, že ropa, která je dnes krví americké dopravy, vznikla ze zbytků drobných organismů, které žily před miliony let, ale přesná chemická přeměna je poněkud záhadná. Nový výzkum se zabývá tím, jakou roli hrají mikroorganismy, které žijí v hlubokých temných útrobách Země.
Malá část vědců tvrdí opak, ale většina geologů se domnívá, že ropa, kterou čerpáme ze země (a později zpracováváme na benzín a další paliva), pochází převážně z fosilií mořských živočichů, jako jsou řasy a plankton.
„Existuje mnoho důkazů, které podporují biogenní původ,“ řekl Everett Shock, biogeochemik z Arizonské státní univerzity. „Některé molekuly ropy se například podobají lipidům, které se nacházejí v membránách bakteriálních buněk.“
Zatímco většina mrtvého materiálu v oceánu je recyklována bakteriemi, lipidy jsou tuhé, tukům podobné molekuly, které „bývají nejméně žádoucí k jídlu“, řekl Shock. Obvykle projdou a spadnou na mořské dno, kde se pohřbí pod vrstvami sedimentů a nakonec se z nich uvaří ropa.
Jakmile se organické zbytky pohřbí v horninách, většina vědců předpokládala, že biologie končí a nastupuje geologie. Hlubinné vrtné expedice v posledních několika desetiletích však objevily bakterie žijící tisíce metrů pod povrchem, ve stejných hloubkách, kde se tvoří ropa.
„Jsou tyto mikroorganismy přímo zapojeny do reakcí, které mění organický materiál na ropu?“ ptá se Shock.
Vede výzkumnou skupinu financovanou Národní vědeckou nadací, jejímž cílem je zjistit, z čeho mohou tito hluboko žijící mikrobi žít a jaký vliv mohou mít na chemii ropy.
Ropná baterie
I když přetrvává určitá nejistota ohledně přesné chemické cesty k ropě, výchozí bod není zpochybněn.
„Konečným zdrojem energie je slunce a ropa je jen ‚baterie‘,“ řekl Barry Katz, vědecký pracovník společnosti Chevron.
Rostliny a některé bakterie využívají sluneční světlo k přeměně oxidu uhličitého na cukr. Tato uložená chemická energie se předává v potravním řetězci a několik „drobků“ se nakonec pohřbí pod zem.
Poté se tento organický materiál vlivem tepla a tlaku přemění na složitou směs zvanou kerogen. V závislosti na výchozích složkách a geologických podmínkách může z kerogenu vzniknout buď uhlí (pevné palivo bohaté na uhlík pocházející převážně z dřevin), nebo uhlovodíky (látka relativně bohatá na vodík, která pochází z řas a různých částí rostlin obsahujících lipidy).
Uhlovodíky jsou obvykle dlouhé řetězce atomů uhlíku a vodíku. Menší molekuly uhlovodíků (například metan, propan a butan) se nacházejí v zemním plynu. Větší uhlovodíky (například hexan a oktan) tvoří ropu.
Jak již bylo zmíněno, některé typy kerogenu tvoří a uvolňují uhlovodíky – obvykle při zvýšení teploty nad 212 stupňů Fahrenheita (100 stupňů Celsia).
„Je to velmi neefektivní proces,“ řekl Katz. „Méně než 1 procento organického materiálu rostoucího v oceánu se stane uhlovodíky.“
I když se ropa vytvoří, ne vždy vydrží. Část z ní migruje na povrch, kde ropu požírající mikrobi spotřebovávají její lepší části (vznikají tzv. dehtové písky). Aby k tomu nedošlo, musí existovat geologický útvar, který dokáže ropu zachytit v zásobníku.
„Nabíjení“ této ropné baterie může trvat od 1 milionu do 1 miliardy let, přičemž většina ropy, kterou používáme, je stará přibližně 100 milionů let.
Vyčerpání energie
Chemicky uložená sluneční energie je vybílena dlouhým a složitým procesem vzniku ropy.
„Ropa v zemi je ve stavu nízké energie,“ řekl Shock pro LiveScience. „Energetickou se stává teprve tehdy, když ji vyneseme na povrch a uvedeme ji do kyslíkové atmosféry.“
Snížený energetický potenciál pohřbeného organického materiálu vyvolává otázku: na čem přežívají mikrobi žijící v hlubinách?“
„Nevíme, co dělají,“ řekl Shock. „Právě jsme se s nimi setkali.“
Jednou z možností je, že se živí malými vedlejšími organickými produkty, které se z kerogenu vyloučí současně s uhlovodíky. Druhou možností je, že tito vydatní brouci aktivně pomáhají katalyzovat reakce, při nichž vzniká ropa, a část zbývající energie odčerpávají pro sebe.
Simulují vysokou rychlostí
Shockův tým plánuje vytvořit ropu v laboratoři, aby zjistil, zda existuje nějaký aspekt procesu, který by mohl podporovat bakterie.
Nebude to poprvé, co vědci simulují vznik přírodní ropy. Aby urychlili proces vaření, vědci obvykle zvyšují teplotu na několik 100 stupňů Celsia.
„Nikdo nechce čekat asi 10 milionů let na dokončení experimentu,“ řekl Shock.
Předpokládá se, že stejné reakce probíhají při vysokých i nízkých teplotách, ale nikdo nemůže s jistotou říci, že tomu tak je.
„Je docela pozoruhodné, že jsme tak závislí na ropě, a přitom opravdu nerozumíme tomu, jak vzniká do všech krvavých detailů,“ řekl Shock.
Možná nám tyto podzemní mikroby pomohou doplnit chybějící kousky.
- Video – Pravda o solární energii
- Video – Příběh větrné energie
- Černé zlato: Kde je ropa
Aktuální zprávy