Hoe olie-etende microben de energietransitie radicaal kunnen veranderen [Video]

Zoals elke liefhebber van zuurdesembrood kan beamen, leven er overal om ons heen nuttige microben. Schattingen suggereren dat de aarde havens heeft maar liefst een biljoen microbiële soorten. Velen maken ons leven beter, waardoor we alles kunnen doen, van het fermenteren van voedsel tot het synthetiseren van menselijke insuline.

Die mogelijkheden trokken de aandacht van Tara Karimi, een academisch onderzoeker gespecialiseerd in biologisch geïnspireerde technologieën. Haar broer, Moji Karimi, werkte samen met een bedrijf dat de sequentie wilde bepalen van het DNA van microben die in olie- en gasbronnen leven. Beide broers en zussen van Karimi waren gepassioneerd door duurzaamheid; toen hun professionele leven elkaar kruiste, begonnen ze na te denken over manieren waarop hun kennis van wetenschap en technologie de klimaatverandering zou kunnen helpen omkeren.

Uiteindelijk leidde hun samenwerking tot Cemvita Factory, een biotech-startup die ze in 2017 oprichtten. Tegenwoordig ligt hun focus op het brengen van biotechnologie in de energietransitie met toepassingen zoals het benutten van microscopische organismen om kooldioxide in iets anders om te zetten, lithium uit klei te extraheren of feestmaaltijden te maken. op olie, wat enorm gunstig zou zijn voor de wereldwijde inspanning om koolstofarm te worden.

Een microbieel leger samenstellen

Oliewinning is een inherent afnemend proces. Naarmate er meer olie wordt geproduceerd, daalt de druk onder het oppervlak en is het normaal dat 20% tot 50% van de olie niet wordt teruggewonnen. Cemvita zag deze eindstadiumreservoirs als ideaal om het effect van microben op koolwaterstoffen te testen, en het multidisciplinaire team van Cemvita kwam op het idee om microben te zoeken die de resterende olie omzetten in een ander bruikbaar product.

Het proces omvatte het screenen van een reeks microben om te zien wat ze konden doen en om te identificeren welke zich zouden kunnen aanpassen en overleven in een olieveld. Tijdens het proces vonden ze een soort microben die waterstof konden produceren terwijl ze olie consumeerden. Moji, de CEO van Cemvita, dacht dat deze microben in staat zouden kunnen zijn om een ​​uitgesproken moderne vorm van alchemie uit te voeren: zwart goud veranderen in wat hij 'gouden waterstof' noemde.

“Ons team houdt van ontdekkingen. Het is het mooie van het onderzoek: je begint met het oplossen van één uitdaging, en dan ontdek je iets groters.”

Het verstoren van de energietransitie

De ontdekking van waterstof was geen toeval. De kernmissie van Cemvita is om van de natuur te leren en technologieën te ontwikkelen die daarmee in harmonie werken. "Ons team houdt van ontdekkingen", zegt Tara, Cemvita's CTO. "Het is het mooie van het onderzoek: je begint met het oplossen van één uitdaging en dan ontdek je iets groters."

Het bewustzijn van microben die koolwaterstoffen verteren is niet nieuw. Daarin speelden ze een sleutelrol het beperken van de ecologische schade van de olieramp met Exxon Valdez in de jaren tachtig en verteren de mix van ruwe olie en aardgas die in 2010 uit de Macondo-put van BP lekte. In het laboratorium testte het Cemvita-team de neven van die microben om stammen te vinden die sterk genoeg waren om te overleven in de anaerobe ondergrondse omgevingen waar de wetenschappers ze naartoe wilden sturen .

"Toen we die vakjes eenmaal hadden aangevinkt, hadden we het gevoel dat we een kans hadden om waterstof te produceren voor minder dan een dollar per kilogram", zegt Moji. Die zuinigheid zou de gouden waterstof van Cemvita op één lijn brengen met waterstof geproduceerd uit aardgas. Om die prestatie in perspectief te plaatsen, lanceerde het Amerikaanse ministerie van Energie in 2021 de Waterstofschot—een initiatief om binnen tien jaar de prijs per kilo te bereiken.

Een boeiend pad naar ontwikkeling

Zoals bij elke nieuwe technologie, vereist een brede acceptatie van de oplossing van Cemvita het vertrouwen van potentiële investeerders en partners. Mitsubishi Heavy Industries heeft in het bedrijf geïnvesteerd als onderdeel van zijn strategische focus op het identificeren en versnellen van decarbonisatiemogelijkheden. "Het ontwikkelen en verminderen van risico's van de innovatieve technologieën die de energietransitie zullen katalyseren, is een belangrijk aandachtspunt voor ons, met name wat betreft de ontwikkeling van koolstof- en waterstofwaardeketens", zegt Ricky Sakai, Senior Vice President of Investment & Business Development bij Mitsubishi Heavy Industries Amerika.

"Ondergrondse biomanufacturing zou kunnen leiden tot het ontstaan ​​van een geheel nieuwe industrie van waterstofexploratie en -productie."

Olie- en gasbedrijven hebben sterke prikkels om met Cemvita samen te werken. De afgetopte putten en afgetapte olievelden die Cemvita beoogt voor veldtesten zijn in wezen verplichtingen voor exploratie- en productiebedrijven. Het omzetten van de resterende olie in waterstof biedt een manier om de levensduur van afgeschreven putten te verlengen.

"Conventionele putten die tussen de jaren 1920 en 1990 in poreuze zandsteen- en kalksteenformaties zijn geboord, bevatten vaak nog 20% ​​tot 50% van hun koolwaterstoffen", zegt Moji. "We beschouwen dat als een bron van echt goedkope grondstoffen die we zouden kunnen gebruiken."

In het komende jaar of zo zal Cemvita Factory op zoek gaan naar zakken die de 30 tot 50 ton gouden waterstof per dag kunnen opleveren die nodig is om commercieel levensvatbaar te zijn in de huidige markt. Het bedrijf schat dat die commerciële opstellingen 10 tot 15 jaar kunnen duren voordat ze de bestaande reservoirs uitputten. En alleen al in de VS schat het dat meer dan 100,000 putten aan de oorspronkelijke criteria voldoen.

Naarmate de waterstofeconomie evolueert, kan het zuiniger worden om olie in de grond te houden en microben het in waterstof te laten omzetten dan om het eruit te pompen. "Ondergrondse biomanufacturing zou kunnen leiden tot het ontstaan ​​van een geheel nieuwe industrie van waterstofexploratie en -productie", zegt Moji. "We moeten gewoon een voet tussen de deur krijgen en hem openen."

Gerelateerde content

Investeringslessen van een Energy Tech Scout

Advies voor jonge ingenieurs: houd het grote geheel in de gaten

Elektrische voertuigen creëren een snelle weg voor energieopslagsystemen