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微生物将石油转化为天然气 新型古菌可以独立降解石油

时间:2022-01-07 16:21:41       来源:广州日报

石油作为“黑色黄金”,其价值不言而喻。而经过一个多世纪的开采,如今已经出现了大量靠常规手段已经无法有效开采的“老旧”油井。有没有办法变废为宝?利用微生物将石油转化为天然气甲烷,就是其中一种路径。

近日,深圳大学李猛教授团队取得了突破,首次证实了产甲烷古菌可直接“吃掉”石油产生甲烷(甲烷是天然气的主要成分),此为地下枯竭油藏残余原油的生物气化开采奠定了科学基础。据科研团队成员介绍,未来如能将这种新型古菌应用于我国现存的地下枯竭油藏开采,其所产油气的总量可相当于再造一个大庆油田。

研究论文在国际顶级期刊《Nature》发表

近日,深圳大学高等研究院李猛教授团队与农业农村部沼气科学研究所承磊研究员团队、德国马克斯普朗克海洋微生物研究所GunterWegener教授团队合作,在古菌降解长链烷烃产甲烷研究方面取得突破性进展,在国际顶尖学术期刊《Nature》发表了题为“Non-syntrophicmethanogenichydrocarbondegradationbyanarchaealspecies”的研究论文。

该研究结合稳定碳同位素标记培养、宏基因组和宏转录组测序、高分辨质谱等技术,深入分析了一类新型产甲烷古菌,首次证实了其独立降解长链烷基烃产甲烷的功能。深圳大学高等研究院李猛教授为论文共同通讯作者,团队成员张翠景副研究员为论文的共同第一作者。

古菌被认为地球最早的生命

说起古菌,也许大家都很陌生。古菌被认为地球最早的生命,古菌的英文名“Archaea”来源于希腊语,是“ancient”古老的意思。也有研究者这样比喻,如果将地球约46亿年的年龄比作一年,那么人类的诞生大约在12月,而生长于热泉、海底或盐湖中的古菌则出生于3月。古菌跟细菌并不一样。研究者是这样告诉记者:“我们正常认识的细菌是一种杆状、或者丝状的形态。但是古菌有的像一片树叶,有的又像几个蛋糕,排列组合在一起。”

生命从何处而来,要往何处去?对于生命起源的追问,总是让人充满了瑰丽的想象力。古菌,恰恰为人们了解早期生命的起源打开了一扇神秘的窗口。这使古菌引起了很多学者的注意。

而随着科学的探索不断深入,科学家发现古菌对现实也有很重要的意义。李猛教授团队这次的发现,无疑为地下枯竭油藏残余原油的生物气化开采奠定了科学基础。

研究证实新型古菌可以独立降解石油

利用微生物将石油转化为天然气甲烷,是近年来人们追求是一种廉价、清洁的理想开采方式。过去的研究认为,降解石油烃产甲烷的过程由细菌和古菌通过互营代谢完成,具有耗时久、体系不稳定等问题。

该研究通过对胜利油田样品的长时间富集培养,获得了一类新型的产甲烷古菌(CandidatusMethanoliparum)。通过荧光原位杂交、稳定碳同位素标记培养、宏基因组和宏转录组测序、高分辨质谱等一系列分析结果,证明这类新型的产甲烷古菌可以不与其他微生物合作,绕过复杂过程,直接“吃掉”石油产生甲烷。

该研究证实了该古菌可以独立降解复杂石油烃产甲烷,并提出了一种新的古菌甲烷产生类型,即长链烷烃代谢产甲烷,区别于传统的氢营养型、乙酸还原型和甲基营养型。

《Nature》期刊认为,这一发现令产甲烷古菌的研究迈出了一大步,无论是对基础研究,还是未来应用都提供了新的认知。

据研究团队成员表示,该研究结果拓展了人类对产甲烷古菌的生理代谢功能的认知,完善了碳循环的生物地球化学过程,为地下枯竭油藏残余原油的生物气化开采奠定了科学基础。据初步估算,未来,如能将这种新型古菌应用于我国现存的地下枯竭油藏开采,利用微生物将石油转化为天然气甲烷,不仅让油气共采成为可能,其所产油气的总量可相当于再造一个大庆油田,对保障我国能源安全将具有重要意义。

研究得到国家自然科学基金委、广东省教育厅和深圳市科创委等项目支持。(王纳 李世卓)