Nota editorului: Această serie ocazională de articole analizează lucrurile vitale din viețile noastre și chimia din care sunt făcute.
Se crede că petrolul, care este sângele vital al transportului american de astăzi, a pornit de la rămășițele unor organisme minuscule care au trăit cu milioane de ani în urmă, dar transformarea chimică exactă este oarecum misterioasă. Noile cercetări analizează rolul jucat de microorganismele care trăiesc în măruntaiele adânci și întunecate ale Pământului.
O minoritate de oameni de știință susțin contrariul, dar majoritatea geologilor cred că petrolul pe care îl extragem din pământ (și pe care îl rafinăm mai târziu în benzină și alți combustibili) provine predominant din fosilele vieții marine, cum ar fi algele și planctonul.
„Există o mulțime de dovezi care susțin originea biogenică”, a declarat Everett Shock, biogeochimist la Universitatea de Stat din Arizona. „Unele dintre moleculele de petrol, de exemplu, seamănă cu lipidele care se găsesc în membranele celulelor bacteriene.”
În timp ce majoritatea materialelor moarte din ocean sunt reciclate de bacterii, lipidele sunt molecule dure, asemănătoare grăsimilor, care „tind să fie cele mai puțin dorite pentru a fi consumate”, a spus Shock. În general, acestea sunt trecute în sus și cad pe fundul mării, unde sunt îngropate sub straturi de sedimente și, în cele din urmă, sunt gătite în petrol.
După ce resturile organice devin îngropate în rocă, majoritatea oamenilor de știință au presupus că biologia se termină și geologia preia controlul. Cu toate acestea, expedițiile de foraj la mare adâncime din ultimele decenii au descoperit bacterii care trăiesc la mii de metri sub suprafață, la aceleași adâncimi la care se formează petrolul.
„Sunt aceste microorganisme direct implicate în reacțiile care transformă materia organică în petrol?”, a întrebat Shock.
El conduce un grup de cercetare finanțat de National Science Foundation care își propune să afle din ce ar putea trăi acești microbi care locuiesc la mare adâncime și ce influență ar putea avea asupra chimiei petrolului.
Bateria petrolului
Chiar dacă persistă o oarecare incertitudine cu privire la calea chimică exactă către petrol, punctul de plecare nu este pus la îndoială.
„Sursa ultimă de energie este soarele, iar petrolul este doar o „baterie””, a declarat Barry Katz, cercetător științific la Chevron.
Plantele și anumite bacterii folosesc lumina soarelui pentru a transforma dioxidul de carbon în zahăr. Această energie chimică înmagazinată este transmisă de-a lungul lanțului trofic, iar câteva „firimituri” ajung să fie îngropate sub pământ.
După ce ajunge acolo, acest material organic este transformat prin căldură și presiune într-un amestec complex numit kerogen. În funcție de ingredientele inițiale și de condițiile geologice, kerogenul poate produce fie cărbune (un combustibil solid, bogat în carbon, derivat în principal din plante lemnoase), fie hidrocarburi (o substanță relativ bogată în hidrogen care provine din alge și din diverse părți de plante care conțin lipide).
Hidrocarburile sunt, de obicei, lanțuri lungi de atomi de carbon și hidrogen. Moleculele mai mici de hidrocarburi (cum ar fi metanul, propanul și butanul) se găsesc în gazul natural. Hidrocarburile mai mari (cum ar fi hexanul și octanul) alcătuiesc petrolul.
După cum s-a menționat, anumite tipuri de kerogen se formează și eliberează hidrocarburi – de obicei, atunci când temperatura crește peste 212 grade Fahrenheit (100 grade Celsius).
„Este un proces foarte ineficient”, a spus Katz. „Mai puțin de 1 la sută din materialul organic care crește în ocean devine hidrocarburi.”
Chiar atunci când se formează petrol, acesta nu durează întotdeauna. O parte din el migrează la suprafață, unde microbii care mănâncă petrolul consumă părțile mai bune ale acestuia (creând așa-numitele nisipuri bituminoase). Pentru ca acest lucru să nu se întâmple, trebuie să existe o formațiune geologică care să rețină petrolul într-un rezervor.
„Încărcarea” acestei baterii de petrol poate dura între 1 milion și 1 miliard de ani, majoritatea petrolului pe care îl folosim având o vechime de aproximativ 100 de milioane de ani.
Pierderea energiei
Energia solară stocată chimic este știrbită de procesul lung și complicat de formare a petrolului.
„Petrolul din sol se află într-o stare de energie scăzută”, a declarat Shock pentru LiveScience. „Devine energetic doar atunci când îl aducem la suprafață și îl introducem într-o atmosferă cu oxigen.”
Potențialul energetic redus al materiei organice îngropate ridică întrebarea: cu ce supraviețuiesc microbii care locuiesc în adâncime?
„Nu știm ce fac ei”, a spus Shock. „Tocmai i-am întâlnit.”
O posibilitate este ca ei să mănânce mici subproduse organice care sunt expulzate din kerogen în același timp cu hidrocarburile. Cealaltă posibilitate este că aceste gândaci inimoși ajută în mod activ la catalizarea reacțiilor care creează petrolul și sifonează o parte din energia rămasă pentru ei înșiși.
Simularea la viteză mare
Echipa lui Shock plănuiește să creeze petrol în laborator pentru a vedea dacă există vreun aspect al procesului care ar putea susține bacteriile.
Aceasta nu va fi prima dată când oamenii de știință au simulat formarea naturală a petrolului. Pentru a accelera procesul de gătire, cercetătorii ridică, în general, temperatura la câteva sute de grade Celsius.
„Nimeni nu vrea să aștepte în jur de 10 milioane de ani pentru ca un experiment să se termine”, a spus Shock.
Se presupune că aceleași reacții au loc atât la temperaturi ridicate, cât și la temperaturi scăzute, dar nimeni nu poate spune cu siguranță că acesta este cazul.
„Este destul de remarcabil faptul că suntem atât de dependenți de petrol și totuși nu înțelegem cu adevărat cum este fabricat în toate detaliile sale sângeroase”, a spus Shock.
Poate că acești microbi subterani vor ajuta la completarea pieselor lipsă.
- Video – Adevărul despre energia solară
- Video – Povestea energiei eoliene
- Aurul negru: Unde este petrolul
Știri recente