A szerkesztő megjegyzése: Ez az alkalmi cikksorozat életünk létfontosságú dolgait és azok kémiai összetételét vizsgálja.
Az olaj, az amerikai közlekedés éltető ereje, a feltételezések szerint évmilliókkal ezelőtt élt apró organizmusok maradványaiból származik, de a pontos kémiai átalakulás kissé rejtélyes. Az új kutatások a Föld mély, sötét gyomrában élő mikroorganizmusok szerepét vizsgálják.
A tudósok egy kisebbsége mást állít, de a legtöbb geológus úgy gondolja, hogy a kőolaj, amelyet a földből szivattyúzunk (és később benzinné és más üzemanyagokká finomítunk), túlnyomórészt tengeri élőlények, például algák és planktonok kövületeiből származik.
“Sok bizonyíték szól a biogén eredet mellett” – mondta Everett Shock, az Arizonai Állami Egyetem biogeokémikusa. “Néhány kőolajmolekula például hasonlít a bakteriális sejtmembránokban található lipidekhez.”
Míg az óceánban található elhalt anyagok nagy részét a baktériumok újrahasznosítják, a lipidek kemény, zsírszerű molekulák, amelyeket “általában a legkevésbé kívánatos megenni” – mondta Shock. Általában felkerülnek és a tengerfenékre hullanak, ahol az üledékrétegek alá temetkeznek, és végül petróleummá főnek.
Mihelyt a szerves maradványok a kőzetbe süllyednek, a legtöbb tudós azt feltételezte, hogy a biológia véget ér, és a geológia veszi át az irányítást. Az elmúlt évtizedek mélyfúrási expedíciói azonban több ezer méterrel a felszín alatt élő baktériumokat fedeztek fel, ugyanabban a mélységben, ahol a kőolaj képződik.
“Ezek a mikroorganizmusok közvetlenül részt vesznek azokban a reakciókban, amelyek során a szerves anyagból kőolaj lesz?” – kérdezte Shock.
A Nemzeti Tudományos Alapítvány által finanszírozott kutatócsoportot vezet, amelynek célja, hogy kiderítse, miből élhetnek ezek a mélyben élő mikrobák, és milyen hatással lehetnek a kőolaj kémiájára.
Az olaj akkumulátora
Még ha a kőolajhoz vezető pontos kémiai útvonal bizonytalan is, a kiindulási pont nem kétséges.
“A végső energiaforrás a nap, az olaj pedig csak egy “akkumulátor”” – mondta Barry Katz, a Chevron kutatója.
A növények és bizonyos baktériumok a napfényt használják fel a szén-dioxid cukorrá alakítására. Ez a tárolt kémiai energia továbbadódik a táplálékláncban, és néhány “morzsa” végül a föld alá kerül.
Ahol ez a szerves anyag hő és nyomás hatására egy összetett keverékké, kerogénné alakul át. A kiindulási összetevőktől és a geológiai körülményektől függően a kerogénből szén (szilárd, szénben gazdag, főként fás növényekből származó tüzelőanyag) vagy szénhidrogének (viszonylag hidrogénben gazdag anyag, amely algákból és különböző lipidtartalmú növényi részekből származik) keletkezhet.
A szénhidrogének jellemzően szén- és hidrogénatomok hosszú láncai. A kisebb szénhidrogénmolekulák (például a metán, a propán és a bután) a földgázban találhatók. A nagyobb szénhidrogének (például a hexán és az oktán) alkotják a kőolajat.
Mint említettük, bizonyos típusú kerogéntípusok szénhidrogéneket képeznek és bocsátanak ki – jellemzően akkor, amikor a hőmérséklet 212 Fahrenheit-fok (100 Celsius-fok) fölé emelkedik.
“Ez egy nagyon nem hatékony folyamat” – mondta Katz. “Az óceánban növekvő szerves anyag kevesebb mint 1 százaléka válik szénhidrogénné.”
Még ha keletkezik is olaj, az nem mindig tartós. Egy része felvándorol a felszínre, ahol az olajevő mikrobák elfogyasztják a jobb részeit (így jön létre az úgynevezett kátrányhomok). Ahhoz, hogy ez ne történhessen meg, olyan geológiai képződményre van szükség, amely a kőolajat egy tározóba zárja.
Az olaj akkumulátorának “feltöltése” 1 millió és 1 milliárd év között lehet, a legtöbb általunk használt kőolaj körülbelül 100 millió éves.
Energiakivonás
A kémiailag tárolt napenergiát a kőolajképződés hosszú és bonyolult folyamata elaprózza.
“A földben lévő kőolaj alacsony energiaállapotban van” – mondta Shock a LiveScience-nek. “Csak akkor válik energikussá, amikor felhozzuk a felszínre, és oxigénes légkörbe juttatjuk.”
A földbe temetett szerves anyagok csökkent energiapotenciálja felveti a kérdést: miből élnek a mélyben élő mikrobák?
“Nem tudjuk, mit csinálnak” – mondta Shock. “Most találkoztunk velük.”
Az egyik lehetőség az, hogy apró szerves melléktermékeket esznek, amelyek a szénhidrogénekkel egy időben kerülnek ki a kerogénből. A másik lehetőség, hogy ezek a szívós bogarak aktívan segítenek katalizálni az olajat létrehozó reakciókat, és a maradék energiából egy keveset maguknak szippantanak le.
Szimuláció nagy sebességgel
Shock csapata azt tervezi, hogy petróleumot hoz létre a laboratóriumban, hogy lássák, van-e a folyamatnak olyan aspektusa, amely a baktériumokat támogatja.
Nem ez lesz az első alkalom, hogy a tudósok szimulálják a természetes kőolajképződést. A főzési folyamat felgyorsítása érdekében a kutatók általában több 100 Celsius-fokra emelik a hőmérsékletet.
“Senki sem akar 10 millió évet várni egy kísérlet befejezésére” – mondta Shock.
A feltételezés az, hogy magas és alacsony hőmérsékleten ugyanazok a reakciók játszódnak le, de senki sem mondhatja biztosan, hogy ez így van.
“Elég figyelemre méltó, hogy ennyire függünk az olajtól, és mégsem értjük igazán, hogyan készül minden véres részletében” – mondta Shock.
Talán ezek a földalatti mikrobák segítenek majd kitölteni a hiányzó darabokat.
- Video – Az igazság a napenergiáról
- Video – A szélenergia története
- Fekete arany: Ahol az olaj van
Újabb hírek