在極端條件下,細菌可以幫助將二氧化碳轉化爲岩石

一半月色 2024-02-24 10:41:12

在極端條件下,細菌可能能夠加速二氧化碳的礦化。將這些微生物與捕獲的二氧化碳一起注入地下可以使溫室氣體更持久地儲存。

南達科他州礦業與技術學院的Gokce Ustunisik和她的同事從華盛頓州的一個堆肥堆中分離出Geobacillus細菌物種,這些細菌可以耐受高溫和高壓。

在實驗室測試中,研究人員比較了CO2溶解在有和沒有這些微生物的水中時礦化的速度。他們在不同的溫度、壓力和鹽度下測試了這一過程,與地下深處可能儲存二氧化碳的極端條件相當。他們還用不同類型的玄武岩測試了這一過程。

如果沒有微生物,研究人員沒有觀察到任何二氧化碳礦化。烏斯圖尼西克說,即使在理想的地質條件下,這個過程通常也需要數年時間。“這將需要很長時間,”她說。

然而,當微生物存在時,Ustunisik說,CO2在80°C(176°F)和大約500倍于海平面的壓力下形成礦物晶體只需要10天。在極端條件下,這種快速的速度可以使更多的二氧化碳被鎖定在地下深處的儲存地點,例如枯竭的石油和天然氣儲層。

這種快速礦化率的關鍵是由細菌産生的一種叫做碳酸酐酶的酶,Ustunisik說。她說,一旦二氧化碳溶液溶解了岩石,酶就會迅速降低溶液的酸度,因此從岩石中釋放的鎂和鈣可以形成碳酸鹽礦物。

同樣在南達科他州礦業與技術學院(South Dakota School of Mines and Technology)的布雷特·林沃爾(Bret Lingwall)說,地表微生物通常會産生這種酶 - 人類也會産生這種酶 - 但它們通常不會在極端條件下存活很長時間。“在地下5000英尺的地方生活很艱難,”他說。

研究人員在12月于舊金山舉行的美國地球物理聯盟年會上介紹了這項工作的一些細節。然而,他們正在等待發布更多信息 - 例如他們檢查的細菌的確切種類 - 直到他們獲得專利。

研究人員還計劃測試從南達科他州前礦井深處分離出的芽孢杆菌以及轉基因菌株,以確定哪些微生物表現最好。Ustunisik說,下一步是在實際的儲存井中測試微生物。但外部研究人員表示,許多因素可能無法轉化。

“圍繞這些生物體的複原力、這些生物體的食物來源、它們的周轉率以及它們在不同堿性環境中工作的能力,存在懸而未決的問題,”紐約康奈爾大學的Greeshma Gadikota說。營養物質需要與微生物一起注射以保持它們的活力。她說,控制引入地下的微生物如何傳播也可能很困難,如果它們是轉基因的,這可能是一個特別值得關注的問題。

英國阿伯裏斯特威斯大學的安德魯·米切爾(Andrew Mitchell)表示,很難知道這些微生物會在更大範圍內加速二氧化碳礦化,但將這一過程縮短到10天將是“快速”的。他說,找到一種可以加速礦化並在深層條件下生存的微生物將是有用的。“很多蟲子不喜歡高溫、高壓的環境。

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