Nota del editor: Esta serie ocasional de artículos examina las cosas vitales de nuestra vida y la química de la que están hechas.
Se cree que el petróleo, la savia del transporte estadounidense actual, comienza con los restos de diminutos organismos que vivieron hace millones de años, pero la transformación química exacta es algo misteriosa. Una nueva investigación está estudiando el papel que desempeñan los microorganismos que viven en las profundas y oscuras entrañas de la Tierra.
Una minoría de científicos dice lo contrario, pero la mayoría de los geólogos piensan que el petróleo que bombeamos del suelo (y que más tarde refinamos para convertirlo en gasolina y otros combustibles) procede predominantemente de los fósiles de la vida marina, como las algas y el plancton.
«Hay muchas pruebas que apoyan el origen biogénico», dijo Everett Shock, biogeoquímico de la Universidad Estatal de Arizona. «Algunas de las moléculas de petróleo, por ejemplo, se asemejan a los lípidos que se encuentran en las membranas de las células bacterianas».
Mientras que la mayor parte del material muerto en el océano es reciclado por las bacterias, los lípidos son moléculas duras, parecidas a la grasa, que «tienden a ser las menos deseables para comer», dijo Shock. Por lo general, son expulsados y caen al fondo marino, donde quedan enterrados bajo capas de sedimentos y acaban convirtiéndose en petróleo.
Una vez que los restos orgánicos quedan sepultados en la roca, la mayoría de los científicos han asumido que la biología termina y la geología toma el relevo. Sin embargo, las expediciones de perforación profunda realizadas en las últimas décadas han descubierto bacterias que viven a miles de metros por debajo de la superficie, a las mismas profundidades en las que se forma el petróleo.
«¿Están estos microorganismos directamente implicados en las reacciones que convierten la materia orgánica en petróleo?»
Dirige un grupo de investigación financiado por la National Science Foundation cuyo objetivo es averiguar de qué pueden vivir estos microbios de las profundidades y qué influencia pueden tener en la química del petróleo.
Batería de petróleo
Aunque sigue habiendo cierta incertidumbre sobre la vía química exacta hacia el petróleo, el punto de partida no está en duda.
«La fuente de energía definitiva es el sol, y el petróleo no es más que una ‘batería'», dijo Barry Katz, científico investigador de Chevron.
Las plantas y ciertas bacterias utilizan la luz solar para convertir el dióxido de carbono en azúcar. Esta energía química almacenada se transmite a lo largo de la cadena alimentaria, y algunas «migajas» acaban enterradas bajo tierra.
Una vez allí, este material orgánico se transforma mediante el calor y la presión en una compleja mezcla llamada kerógeno. Dependiendo de los ingredientes iniciales y de las condiciones geológicas, el kerógeno puede producir carbón (un combustible sólido rico en carbono derivado principalmente de las plantas leñosas) o hidrocarburos (una sustancia relativamente rica en hidrógeno que procede de las algas y de diversas partes de plantas que contienen lípidos).
Los hidrocarburos suelen ser largas cadenas de átomos de carbono e hidrógeno. Las moléculas de hidrocarburos más pequeñas (como el metano, el propano y el butano) se encuentran en el gas natural. Los hidrocarburos más grandes (como el hexano y el octano) constituyen el petróleo.
Como ya se ha mencionado, ciertos tipos de kerógeno se forman y liberan hidrocarburos, normalmente cuando la temperatura se eleva por encima de los 212 grados Fahrenheit (100 grados Celsius).
«Es un proceso muy ineficiente», dijo Katz. «Menos del 1 por ciento de la materia orgánica que crece en el océano se convierte en hidrocarburos».
Incluso cuando se forma petróleo, no siempre dura. Parte de él sube a la superficie, donde los microbios que se alimentan de petróleo consumen sus mejores partes (creando las llamadas arenas bituminosas). Para evitar que esto ocurra, es necesario que haya una formación geológica que pueda atrapar el petróleo en un depósito.
«Cargar» esta batería de petróleo puede llevar entre 1 millón y 1.000 millones de años, y la mayor parte del petróleo que utilizamos tiene unos 100 millones de años.
Drenaje de energía
La energía solar almacenada químicamente se va desgastando en el largo e intrincado proceso de formación del petróleo.
«El petróleo en el suelo está en un estado de baja energía», dijo Shock a LiveScience. «Sólo se vuelve energético cuando lo sacamos a la superficie y lo introducimos en una atmósfera de oxígeno».
El reducido potencial energético de la materia orgánica enterrada plantea la pregunta: ¿de qué sobreviven los microbios de las profundidades? «Acabamos de conocerlos».
Una posibilidad es que estén comiendo pequeños subproductos orgánicos que son expulsados del kerógeno al mismo tiempo que los hidrocarburos. La otra posibilidad es que estos robustos bichos estén ayudando activamente a catalizar las reacciones que crean el petróleo y desviando un poco de la energía restante para sí mismos.
Simulando a gran velocidad
El equipo de Shock planea crear petróleo en el laboratorio para ver si hay algún aspecto del proceso que pueda favorecer a las bacterias.
No será la primera vez que los científicos simulan la formación natural de petróleo. Para acelerar el proceso de cocción, los investigadores suelen subir la temperatura a varios 100 grados centígrados.
«Nadie quiere esperar alrededor de 10 millones de años para que un experimento termine», dijo Shock.
La suposición es que las mismas reacciones ocurren tanto a altas como a bajas temperaturas, pero nadie puede asegurar que sea así.
«Es bastante llamativo que dependamos tanto del petróleo y, sin embargo, no entendamos realmente cómo se fabrica en todos sus detalles sangrientos», dijo Shock.
Quizás estos microbios subterráneos ayuden a rellenar las piezas que faltan.
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