Budowanie robaka do zbierania oleju

Mikroby żyjące na polach naftowych i pokładach węgla mogą zainspirować nowe metody wydobywania paliw kopalnych z głębi ziemi. To jest nadzieja Ari Patrinos , pionier genomiki, który pomógł w prowadzeniu Human Genome Project, a obecnie jest prezesem Genomika syntetyczna , biotechnologiczny startup z siedzibą w stanie Maryland założony przez J. Craiga Ventera. Celem Synthetic Genomics jest wykorzystanie genomiki do opracowywania nowych technologii energetycznych. W ramach nowego partnerstwa z gigantem naftowym BP, Synthetic Genomics będzie badać drobnoustroje, które naturalnie żywią się węglowodorami w celu znalezienia wskazówek dotyczących biologicznych sposobów wydobywania i przetwarzania ropy naftowej i węgla.

Adwokat drobnoustrojów: Ari Patrinos, prezes Syntetycznej Genomiki, jest pionierem w zastosowaniu genomiki drobnoustrojów do problemów energetycznych. Mówi, że drobnoustroje żywiące się węglowodorami mogą dostarczyć wskazówek na temat biologicznych sposobów wydobywania i przetwarzania ropy naftowej i węgla.

Po kilkudziesięciu latach pracy w Departamencie Energii (DOE) Patrinos jest zdecydowanym zwolennikiem wykorzystywania rozwiązań biotechnologicznych do rozwiązywania światowych problemów energetycznych. Pomógł założyć Joint Genome Institute DOE i stworzył program Genomes to Life, który między innymi opracowuje aplikacje energetyczne dla drobnoustrojów. Patrinos został odciągnięty od DOE przez Ventera w zeszłym roku. On rozmawia z Przegląd technologii o planach Synthetic Genomics i przyszłości biopaliw.

Przegląd technologii : Dlaczego drobnoustroje są źródłem alternatywnej energii?

Ari Patrinos : Mikroby to wirtuozi żyjącego świata. Mieli około czterech miliardów lat, co stanowi jedną trzecią czasu istnienia planety, i rozwinęli ogromną zmienność i różnorodność. Możemy się od nich wiele nauczyć, gdy stoimy w obliczu globalnego ocieplenia i próbujemy nauczyć się efektywniej wykorzystywać nasze zasoby.

DZIECI : W jaki sposób genomika pomaga nam wykorzystać zróżnicowany repertuar funkcjonalny drobnoustrojów?

AP : W wyniku genomiki odkryliśmy, że drobnoustroje są wszędzie, żyjąc w każdej temperaturze i ciśnieniu. Mogą przetrwać przy 100-krotnym ciśnieniu atmosferycznym iw temperaturach prawie 100 stopni Celsjusza. Ludzie zidentyfikowali drobnoustroje, które mogą wytrzymać ogromne ilości promieniowania. Mikroby odgrywają kluczową rolę w obiegu węgla, pochłaniając dwutlenek węgla w oceanie. Ponad 50 procent żyjącej biomasy na tej planecie ma charakter mikrobiologiczny. Dlatego powinniśmy szukać drobnoustrojów, aby rozwiązać niektóre z naszych problemów. Stały się niezwykle skuteczne w procesach życiowych. Musimy je zrozumieć, a następnie naśladować w przypadku niektórych z tych aplikacji.

DZIECI : Synthetic Genomics niedawno nawiązał współpracę z BP. Na co kładzie się nacisk?

AP : Na tym kontynencie mamy ogromne rezerwy olejów ciężkich, ale ich wydobycie jest trudne. Wymaga energii i wody oraz wytwarza dużo dwutlenku węgla. Mogą istnieć sposoby wykorzystania zbiorowisk drobnoustrojów do poprawy jakości oleju, gdy znajduje się on jeszcze pod powierzchnią. Przyjrzymy się więc drobnoustrojom żyjącym w pokładach węgla, polach naftowych i piaskach roponośnych.

DZIECI : Jak to pomoże w produkcji paliwa?

AP : Idea pól naftowych jako zbiornika, który można wykorzystać, jest naiwna. Olej istnieje jako matryca w różnych warstwach. Kiedy produkujesz oleje ze studni, zostawiasz aż 50 procent w tyle. Aż 30 do 40 lat temu ludzie rozważali wspomagane mikrobiologicznie odzyskiwanie ropy – sposoby, w jakie mogliby manipulować drobnoustrojami, aby zwiększyć odzyskiwanie ropy ze studni. Jednak ich zdolność do odkrywania i badania tych drobnoustrojów została osłabiona przez prymitywne narzędzia mikrobiologiczne. O ile wiem, to nigdy nie weszło do praktyki handlowej.

Mamy znacznie dokładniejsze i bardziej wydajne narzędzia niż nasi koledzy w tamtych czasach i podejrzewamy, że liczba i różnorodność odkrywanych przez nas mikrobów będzie znacznie wyższa niż wtedy zakładano.

DZIECI : Co zrobisz z mikrobami, gdy zostaną odkryte?

AP : Być może moglibyśmy ich użyć do zmiany gęstości węglowodorów, rozbijając je tak, aby były mniejsze i ułatwiając przenoszenie ropy. Mikroby mogą też zmienić właściwości przylegania oleju do powierzchni poprzez modyfikację cząsteczek węglowodorów.

W przypadku pokładów węgla, zamiast wydobywać węgiel i spalać go, co powoduje powstawanie dużej ilości dwutlenku węgla, być może istnieje sposób na przekształcenie go w metan. [Spalanie] metanu wytwarza dwutlenek węgla, ale także wodór, który jest bardzo czystym i bardziej przyjaznym dla klimatu paliwem. Być może w końcu uda nam się połączyć produkcję metanu z sekwestracją węgla, tak aby uwolnienie netto do atmosfery wyniosło zero.

Istnieje długa historia ulepszania jakości oleju za pomocą chemii. Jednak większość tego, co może zrobić chemia, można jeszcze lepiej osiągnąć dzięki środkom biologicznym, które są znacznie tańsze i bardziej przyjazne dla środowiska. To nie znaczy, że chemia zostanie porzucona. Ale myślę, że ta rewolucja w biologii pokazała, że ​​szlaki biochemiczne będą ostatecznie najbardziej produktywne i mogą wykonać zadanie w sposób bardziej przyjazny dla środowiska. Reakcje biochemiczne mogą być przeprowadzane w niższych temperaturach i ciśnieniach, a ostatecznie mogą mieć mniej toksycznych produktów ubocznych.

DZIECI : Czy syntetyczna genomika również szuka drobnoustrojów, które potrafią sekwestrować dwutlenek węgla?

AP : Planujemy to zrobić, chociaż nie mogę mówić do naszej dokładnej ręki.

DZIECI : Przed dołączeniem do Synthetic Genomics pracowałeś w DOE przez ponad 30 lat. Czy z biegiem lat zmienił się pogląd departamentu na biotechnologiczne podejście do kwestii energetycznych?

AP : W DOE zainteresowanie biopaliwami było ograniczone i postrzegane jako zastosowanie niszowe. Większy nacisk położono na nauki fizyczne w odniesieniu do energii. Ale bardzo mocno naciskałem na znaczenie biopaliw. Na początku nie odniosłem sukcesu, bo olej jest bardzo tani. Ale w końcu trafiłem w dziesiątkę kilka lat temu. W kilku orędziach o stanie państwa prezydent Bush, człowiek naftowo-gazowy, zaczął mówić o naszym uzależnieniu od ropy naftowej i znaczeniu biopaliw. Kiedy to usłyszałem, wiedziałem, że w końcu odniosłem sukces.

DZIECI : Energia alternatywna jest obecnie gorącym tematem, przynoszącym duże zainteresowanie – i gotówkę – od rządu i inwestorów. Ale czy to finansowanie osłabnie, gdy ceny gazu spadną, jak to miało miejsce wcześniej?

AP : To może się zdarzyć zawsze, ale myślę, że teraz wydaje się mniej prawdopodobne niż w latach dziewięćdziesiątych i siedemdziesiątych. Nawet jeśli cena ropy była znacznie niższa, myślę, że w społeczeństwie i w świecie polityki panuje powszechne przekonanie, że wypada nam być bardziej niezależnym w odniesieniu do paliw płynnych: nadal musimy importować 60 proc. konsumować. Stała się kwestią bezpieczeństwa narodowego, a nie czymś ekonomicznym. Wiele krajów produkujących ropę to kraje, które nas nie lubią. Nastroje mogą zmieniać się we wszystkich kierunkach, dlatego zmniejszenie zależności od importowanego paliwa jest bardzo ważne.

Myślę też, że coraz więcej osób na świecie zdaje sobie sprawę, że globalna zmiana klimatu jest poważnym zagrożeniem. Punkty krytyczne w systemie klimatycznym nie są już hipotetyczne. Powinniśmy zacząć rozliczać polisę ubezpieczeniową od zmian klimatycznych, ale nie będzie to możliwe, dopóki nie będziemy bardziej polegać na czystszych paliwach.

ukryć