Το δυναμικό της μικροβιολογικής βιοτεχνολογίας στην αποσύνδεση των δυσανάκτητων μη συμβατικών πόρων

Βασικοί μηχανισμοί μικροβιικής βιοτεχνολογίας στην ανάκτηση πόρων

Μικροβιολογική ενισχυμένη ανάκτηση πετρελαίου (MEOR)

Η ενισχυμένη με μικροβιολογικά έλαια ανάκτησης χρησιμοποιεί ζωντανά μικρόβια ή υποπροϊόντα τους για τη βελτίωση της κινητοποίησης των υδρογονανθράκων και την αποτελεσματικότητας σαρώσεων.

• Παραγωγή βιοσουρφακτάντης ⁇ Μικροοργανισμοί όπως Ψευδομονάς και Bacillus] παράγουν ενώσεις όπως τα ⁇ μανολιπίδια και η τασιενεργίνη που η χαμηλότερη διαπροσωπική τάση μεταξύ πετρελαίου και πετρωμάτων, διευκολύνοντας την απελευθέρωση σταγονιδίων ελαίου.
• Γεγονός αερίου ⁇ Οι οδοί ζύμωσης παράγουν διοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο ή υδρογόνο που καταπιέζουν τη δεξαμενή και διογκώνουν το πετρέλαιο, βελτιώνοντας τη ροή.
• Παραγωγή επιλύματος ⁇ Ακετόνη, αιθανόλη και άλλοι οργανικοί διαλύτες βοηθούν στη διάλυση βαρέων κλασμάτων.
• Τροποποίηση της διαπερατότητας[ ⁇ Τα μικροβιακά πολυμερή συνδέουν τις ζώνες υψηλής διαπερατότητας, εκτρέποντας το νερό της πλημμύρας σε πλούσιες σε πετρέλαιο περιοχές.

Η Επιτροπή επισημαίνει ότι η Επιτροπή δεν έλαβε υπόψη της τις παρατηρήσεις της Επιτροπής σχετικά με την εφαρμογή του μέτρου ενίσχυσης.

Βιοαποικοδόμηση και αναβάθμιση βαρέων ελαίων

Τα βαρέα έλαια και η βιτουμένια περιέχουν μεγάλα, παχύρρευστα μόρια που αντιστέκονται στη ροή. Ειδικά μικροβιακά συμπλέγματα μπορούν [[LFT:0]] να [[Biodegrade grond-chain hydrogens[[LFT:1]] σε ελαφρύτερα, πιο ανακτήσιμα κλάσματα. Για παράδειγμα, [[LFT:2]]Rhodococcus[[LFT:3]]] και [[[LFT:4]Mycobacterium[]] είδη διασπούν τα ασφαλτένια μέσω ενζυματικών οδών. Αυτή η διαδικασία, που συχνά ονομάζεται [[LFT:6]] μικροβιακή αναβάθμιση[[[LT:7]], μπορεί να μειώσει το ιξώδες κατά 30 ⁇ 60%, καθιστώντας ευκολότερη τη μεταφορά και τη διύλιση. Ορισμένοι ερευνητές εξερευνούν γενετικά μηχανικά στελέχη που στοχεύουν στην απομάκρυνση θείου και αζώτου, ενισχύοντας περαιτέρω την ακατέργαστη ποιότητα.

Βιο-κομμάτισμα και απομόνωση ζωνίων

Τα μικρόβια μπορούν να διεγερθούν για να σχηματίσουν βιοφίλμ ή να καθιζάνουν ανθρακικό ασβέστιο, να σφραγίσουν κατάγματα και να μειώσουν την κοπή του νερού.

Παραγωγή μεθανίου από άνθρακα και υδρίτες

Για το μεθάνιο και τα ένυδρο αέριο που έχουν υποστεί λιθανθρακόπλυση, [[LFT:0]] η βιοδιέγερση [[[LFT:1]] των ιθαγενών μεθανογόνων μπορεί να μετατρέψει τον άνθρακα ή την οργανική ύλη σε μεθάνιο. Πιλοτικά έργα στη λεκάνη του ποταμού Powder (ΗΠΑ) έχουν αναφέρει αυξημένη παραγωγή μεθανίου μετά την έγχυση θρεπτικών διαλυμάτων. Ομοίως, τα αναερόβια μικρόβια μπορούν να αποσταθεροποιήσουν τα αέρια ενυδατώνοντας καταναλώνοντας τις σταθεροποιητικές οργανικές ταινίες, απελευθερώνοντας παγιδευμένο μεθάνιο.

Πλεονεκτήματα από Συμβατικές Μέθοδοι

Περιβαλλοντική βιωσιμότητα

Η μικροβιολογική βιοτεχνολογία μειώνει την εξάρτηση από συνθετικά χημικά, ελαχιστοποιεί τους κινδύνους μόλυνσης του νερού και μειώνει τις ενεργειακές απαιτήσεις. Πολλές μικροβιακές διεργασίες λειτουργούν σε θερμοκρασίες δεξαμενής περιβάλλοντος (30 ⁇ 70°C) και πιέσεις, αποφεύγοντας την ανάγκη για θερμική εισροή. Το αποτέλεσμα [[LFT:0]] χαμηλότερο αποτύπωμα άνθρακα[[LFT:1] ευθυγραμμίζεται με τους παγκόσμιους στόχους αποανθρακοποίησης, ενώ επιτρέπει την πρόσβαση σε μη συμβατικά αποθέματα.

Απόδοση κόστους

Οι δοκιμές πεδίου δείχνουν ότι το MEOR μπορεί να μειώσει το κόστος λειτουργίας κατά 20 ⁇ 50% σε σύγκριση με τις χημικές πλημμύρες ή την έγχυση ατμού. Η έγχυση θρεπτικών συστατικών είναι σχετικά ανέξοδη, και τα μικρόβια μπορούν να προέρχονται από την ίδια τη δεξαμενή, εξαλείφοντας τα έξοδα μεταφοράς και σύνθεσης.

Εφαρμογή στο πλαίσιο

Οι περισσότερες μικροβιακές παρεμβάσεις μπορούν να εφαρμοστούν μέσω υφιστάμενων wellbores με ελάχιστη επιφανειακή διαταραχή. Αυτό είναι ιδιαίτερα πολύτιμο σε ευαίσθητα οικοσυστήματα όπως η καναδική άμμος πετρελαίου, όπου η εξόρυξη επιφανείας είναι αμφιλεγόμενη.

Μελέτες Περιπτώσεων και Έρευνα

Δοκιμές Πεδίου MEOR στις ΗΠΑ και την Κίνα

Στη λεκάνη της Περμίας, ένα πιλοτικό πρόγραμμα που χρησιμοποιεί Bacillus licheniformis εγχύθηκε με μελάσα αυξημένη παραγωγή πετρελαίου κατά 15% σε διάστημα έξι μηνών. Στην πετρελαιοπηγή Daqing της Κίνας, μικροβιακές επεξεργασίες βελτίωσαν την απόδοση σάρωσης, αποδίδοντας επιπλέον 300.000 βαρέλια σε τρία χρόνια.

Βιοαποικοδόμηση στη ζώνη Orinoco

Η βαριά ζώνη πετρελαίου της Βενεζουέλας έχει αποτελέσει τον τόπο πειραμάτων όπου []ενεργά μικροβιακά σύνολα [ διεγείρονται για να μειώσουν το ιξώδες. Μετά από 120 ημέρες, το ιξώδες μειώθηκε κατά 55%, επιτρέποντας την ψυχρή παραγωγή χωρίς ατμό.

Ενίσχυση μεθανίου με ανθρακούχο άνθρακα

Το Πανεπιστήμιο της Μοντάνα και οι εταίροι της βιομηχανίας πραγματοποίησαν επιτόπια δοκιμή στη λεκάνη του ποταμού Powder River, εγχέοντας ένα θρεπτικό κοκτέιλ σε μια εγκαταλειμμένη ραφή άνθρακα. Η παραγωγή μεθανίου αυξήθηκε δεκαπλάσια μέσα σε οκτώ εβδομάδες, αποδεικνύοντας τη σκοπιμότητα της ]βιολογικής μετατροπής άνθρακα[].

Προκλήσεις και Περιορισμοί

Παρά την υπόσχεση, αρκετά εμπόδια παραμένουν:

• Ετερογένεια υποεπιφανειακών επιφανειών ⁇ Η μικροβιική ανάπτυξη και η δραστηριότητα είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στο pH, την αλατότητα και τη θερμοκρασία. Τα συντηρητικά με ακραίες συνθήκες (>80°C ή >15% αλατότητα) δεν μπορούν να υποστηρίξουν βιώσιμες μικροβιακές κοινοπραξίες.
• ⁇ Βιολογικές διεργασίες μπορεί να είναι τάξεις μεγέθους πιο αργές από τις χημικές αντιδράσεις, ενδεχομένως καθυστερώντας την παραγωγή.
• Απρόβλεπτη ⁇ Ο ανταγωνισμός μεταξύ εγχύσεων και εγγενών μικροβίων, μαζί με την εξάντληση θρεπτικών στοιχείων, μπορεί να οδηγήσει σε ασυνεπείς επιδόσεις.
• ⁇ υθμιστικά θέματα και ανησυχίες για την ασφάλεια[ ⁇ Εισαγωγή μηχανοποιημένων μικροοργανισμών εγείρει ζητήματα βιοασφάλειας και περιορισμού, ιδιαίτερα σε ρηχούς υδροφόρους ορίζοντες.

Τα μικροβιακά Σχεδιαστές με βελτιστοποιημένες μεταβολικές οδούς για βιοεπιφανειοδραστική παραγωγή, αποαλκυλίωση βαρέων ελαίων ή παραγωγή μεθανίου θα μπορούσαν να αυξήσουν δραματικά τις αποδόσεις. εταιρείες όπως [[LFT:0]]LanzaTech και Ginkgo Bioworks[[LFT:3]] ερευνούν τη συνθετική βιολογία για ενεργειακές εφαρμογές, και παρόμοιες προσεγγίσεις θα μπορούσαν να προσαρμοστούν για υποεπιφανειακή χρήση.